乙醇水的气液理化性质数据表
乙醇_水精馏塔设计说明
符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2A f---- 降液管的截面积, m2A T----塔的截面积 mC----负荷因子无因次C20----表面张力为20mN/m的负荷因子d o----阀孔直径D----塔径e v----液沫夹带量 kg液/kg气E T----总板效率R----回流比R min----最小回流比M----平均摩尔质量 kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度 9.81m/s2F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2)h l----进口堰与降液管间的水平距离 mh c----与干板压降相当的液柱高度 mh f----塔板上鼓层高度 mh L----板上清液层高度 mh1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 mh ow----堰上液层高度 mh W----溢流堰高度 mh P----与克服表面张力的压降相当的液注高度 mH-----浮阀塔高度 mH B----塔底空间高度 mH d----降液管内清液层高度 mH D----塔顶空间高度 mH F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 mH T----塔板间距 ml W----堰长 mLs----液体体积流量 m3/sN----阀孔数目P----操作压力 KPa△P---压力降 KPa△Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数u----空塔气速 m/sV s----气体体积流量 m3/sW c----边缘无效区宽度 mW d----弓形降液管宽度 mW s ----破沫区宽度 m希腊字母θ----液体在降液管内停留的时间 s υ----粘度 mPa.sρ----密度 kg/m3σ----表面张力N/mφ----开孔率无因次X`----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的m----精馏段n-----提馏段D----塔顶F-----进料板W----塔釜一、概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
乙醇理化性质
32061
危险类别
第3.2类闪点易燃液体
数据来源
《危险化学品安全技术全书》（周国泰编，化学工业出版社，1997年）、GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》、GB5044-1985《职业性接触毒性危害程度分级》等
临界温度(℃)：
243.1
临界压力(MPa)：
6.38
燃烧热(kj/mol)：
1365.5
危
险
性
燃烧性：
易燃液体
闪点(℃)：
12
自燃温度(℃)：
363
爆炸下限(V%Leabharlann ：3.3爆炸上限(V%)：
19.0
易燃易爆危险特性：
易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
健康危害：
本品为中枢神经系统抑制剂。首先引起兴奋，随后抑制。
急性中毒：急性中毒多发生于口服。一般可分为兴奋、催眠、麻醉、窒息四阶段。患者进入第三或第四阶段，出现意识丧失、瞳孔扩大、呼吸不规律、休克、心力循环衰竭及呼吸停止。
慢性影响：在生产中长期接触高浓度本品可引起鼻、眼、粘膜刺激症状，以及头痛、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等。长期酗洒可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神病等。皮肤长期接触可引起干燥、脱屑、皲裂和皮炎。
表8.2-2乙醇理化性能指标表
标
识
中文名：
乙醇、酒精
分子式：
C2H6O
分子量：
46.07
理
化
性
质
化工原理课程毕业设计-乙醇跟水精馏
化工原理一、设计题目板式精馏塔的设计二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计三、工艺条件生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年进料热状况：自选回流比：自选加热蒸汽：低压蒸汽单板压降：≤0.7Kpa工艺参数组成浓度（乙醇mol%）塔顶78加料板28塔底0.04四、设计内容1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。
2.工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
4.流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。
5.主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。
料液泵设计计算：流程计算及选型。
管径计算。
五、设计结果总汇六、主要符号说明七、参考文献八、图纸要求1、工艺流程图一张(A2 图纸)2、主要设备工艺条件图（A2图纸）目录前言 (4)1概述 (5)1.1 设计目的 (5)1.2 塔设备简介 (5)2设计说明书 (7)2.1 流程简介 (7)2.2 工艺参数选择 (8)3 工艺计算 (9)3.1物料衡算 (9)3.2理论塔板数的计算 (9)3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (9)如表3-1 (9)3.2.2 q线方程 (9)3.2.3 平衡线 (10)3.2.4 回流比 (11)3.2.5 操作线方程 (11)3.2.6 理论板数的计算 (12)3.3 实际塔板数的计算 (12)3.3.1全塔效率ET (12)3.3.2 实际板数NE (13)4塔的结构计算 (14)4.1混合组分的平均物性参数的计算 (14)4.1.1平均分子量的计算 (14)4.1.2 平均密度的计算 (15)4.2塔高的计算 (16)4.3塔径的计算 (16)4.3.1 初步计算塔径 (17)4.3.2 塔径的圆整 (18)4.4塔板结构参数的确定 (18)4.4.1溢流装置的设计 (18)4.4.2塔盘布置（如图4-4） (18)4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (19)4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (20)5 精馏塔的流体力学性能验算 (21)5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (21)5.1.1液沫夹带校核 (21)5.2.2塔板阻力校核 (22)5.2.3溢流液泛条件的校核 (24)5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (24)5.2.5 漏液限校核 (24)5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (25)5.3 塔结构数据汇总 (27)6 塔的总体结构 (29)7 辅助设备的选择 (30)7.1塔顶冷凝器的选择 (30)7.2塔底再沸器的选择 (30)7.3管道设计与选择 (32)7.4 泵的选型 (33)7.5 辅助设备总汇................................................................................................................ .. 33化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。
化工原理课程设计 乙醇-水精馏塔设计
大连民族学院化工原理课程设计说明书题目: 乙醇-水连续精馏塔的设计设计人: 1104系别：生物工程班级：生物工程121班指导教师: 老师设计日期：2014 年10 月21 日～11月3日温馨提示:本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水精馏塔的设计。
二、设计任务及操作条件1.进精馏塔的料液含乙醇30％（质量)，其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于92。
5%(质量）。
3。
残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）.4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。
5.操作条件（1）精馏塔顶端压强 4kPa（表压）。
（2）进料热状态泡点进料。
(3）回流比R=2R min。
（4）加热蒸汽低压蒸汽.（5）单板压降≯0。
7kPa.三、设备型式设备型式为筛板塔。
四、厂址厂址为大连地区。
五、设计内容1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计（1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。
（2）塔板的流体力学验算.(3）塔板的负荷性能图。
4.设计结果概要或设计一览表5.辅助设备选型与计算6。
生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录前言 (1)第一章概述 (1)1。
1塔型选择 (1)1.2操作压强选择 (1)1.3进料热状态选择 (1)1。
4加热方式 (2)1。
5回流比的选择 (2)1.6精馏流程的确定 (2)第二章主要基础数据 (2)2。
1水和乙醇的物理性质 (2)2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3)2。
3 A,B，C—Antoine常数 (4)第三章设计计算 (4)3.1塔的物料衡算 (4)3.1。
1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4)3.1.2 平均分子量 (4)3。
1。
3 物料衡算 (4)3。
2塔板数的确定 (4)的求取 (4)3。
2。
1 理论塔板数NT3.2。
2 全塔效率E的求取 (5)T3.2.3 实际塔板数N (6)3。
乙醇理化性质与危险特性一览表
Ⅳ
最高容许浓度(mg/m3)
-
时间加权平均容许浓度(mg/m3)
1000
短时间接触容许浓度（mg/m3）
-
监测方法
无资料
工程控制
生产过程密闭，全面通风。提供安全淋浴和洗眼设备。
呼吸系统防护
一般不需要特殊防护，高浓度接触时可佩戴过滤式防毒面具（半面罩）。
眼睛防护
一般不需特殊防护。
环境危害
无资料
燃爆危险
本品易燃，具刺激性。
4.急救措施
First-aid Measures
皮肤接触
脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。
眼睛接触
提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入
迅速脱离现场至空气新鲜处。就医。
食入
饮足量温水，催吐。就医。
5.消防措施
Fire-fighting Measures
6.泄露应急处理
Accidental Release Measures
应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。
分子式
分子量
含量（%）
CAS No.
乙醇
C2H6O
46.07
64-17-5
3.危险性概述
Hazards Summarizing
侵入途径
乙醇水体系常压气液平衡实验报告
乙醇水体系常压气液平衡实验报告今天咱们聊聊一个非常有趣的话题，乙醇和水的气液平衡实验。
说到这，可能有些小伙伴会觉得这听起来有点儿专业，其实不然，咱们就像在喝酒，稍微扯一下就行了。
乙醇，大家都知道，它就是咱们喝的酒精，水嘛，日常生活中随处可见。
把这两者混合在一起，会发生什么呢？真是太好玩了，等着你们看哦。
实验开始前，咱们得准备一些东西。
实验器材要齐全，别的倒无所谓，但一定要有一个玻璃烧瓶，这可真是必备之物。
然后再准备好乙醇和水，最好是纯的，没杂质那种。
别小看这两样，配比得当，能让整个实验的结果就像调酒一样，妙不可言！为了让大家心里有个数，我推荐用体积比来测量，比如说一份乙醇加三份水，绝对能让你体验到气液平衡的奥妙。
把乙醇和水放进烧瓶里，摇一摇，让它们充分混合。
这个过程就像是你跟朋友一起喝酒，得有点互动才能好喝嘛。
别忘了，混合的时候要小心点，别让它们溅出来，毕竟这是实验，不是玩水枪。
混合完毕后，就得加热，慢慢加热，切记，火候得掌握好，就像炒菜一样，过了火就不好吃了。
在加热的过程中，咱们可以观察到气体慢慢冒出来，真的就像是小气泡在跳舞。
这个时候，实验的气氛越来越热烈，就像是在聚会一样，气氛一下子就起来了。
水和乙醇的气液平衡就开始形成，这时候得用一个冷凝器，把气体冷却，回流到液体中。
这个过程有点像咱们吃完饭后，喝一杯水，解解渴，又回到了起点。
然后，咱们就要开始测量气体的组成和压力。
这一步可关键了，得小心翼翼，确保数据的准确性。
气体的组成就像是朋友的性格，有的人爱玩，有的人稳重，咱们得搞清楚它们的比例，才能知道它们是怎么互相影响的。
根据气压和温度的变化，咱们可以计算出气液平衡的常数，真是让人感叹科学的魅力呀。
这时候，实验的结果出来了，大家一定好奇，结果究竟是什么。
经过一番折腾，咱们得到了乙醇和水的气液平衡图。
这可真是个大看点，图表上清清楚楚，明明白白地展示了不同温度下，气体和液体的比例。
看着图表，心里那叫一个舒服，像是把所有的秘密都揭开了。
无水乙醇的理化性质及危险特性表
无水乙醇的理化性质及危险特性表乙醇，也称酒精，化学式为C2H6O，危化品目录号为2568，属于第3.2类中闪点易燃液体。
它是一种无色液体，具有酒香味。
乙醇的熔点为-114.1℃，沸点为78.3℃，饱和蒸汽压为5.33KPa（19℃），临界温度为243.1℃，临界压力为6.38MPa。
它易燃，有着闪点为12℃，爆炸极限为3.3%~19%，引燃温度为363℃。
乙醇的英文名为XXX或ethanol，分子量为46.07，CAS号为64-17-5，化学类别为醇。
主要用途包括有机合成、消毒以及作为溶剂。
它可以与水混溶，也可混溶于醚、氯仿等。
其相对密度为0.79（水=1），相对密度（空气=1）为1.59.乙醇的燃烧热为1365.5KJ/mol，最小点火能无资料。
其燃烧（分解）产物为CO和CO2，不会聚合，稳定性较高。
但是，它不应与强氧化剂、酸类、酸酐、胺类等物质接触。
乙醇易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇高热、明火会引起燃烧爆炸，与氧化剂接触会发生猛烈反应或引起燃烧。
在火场中，受热的有爆炸的危险。
其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方。
遇明火会引着回燃。
灭火剂包括抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土等。
乙醇可通过吸入、食入、经皮吸收等途径进入人体。
它是一种中枢神经系统抑制剂，可引起兴奋、催眠、麻醉、窒息等症状。
急性中毒多发生于口服。
患者进入第三或第四阶段，出现意识丧失、瞳孔扩大、呼吸不规律、体克、心力循环衰竭及呼吸停止。
长期接触高浓度可引起鼻、眼、粘膜剌激症状，以及头痛、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等。
长期酗酒可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神病等。
皮肤长期接触可引起干燥、脱屑、皲裂和皮炎。
在使用乙醇时，应采取必要的安全措施。
生产过程应密闭，并进行全面通风，提供安全淋浴和洗眼设备。
可能接触时，应佩戴过滤式防毒面具（半面罩），穿防静电工作服，戴一般作业防护手套。
工作现场禁止吸烟。
《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计
《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计一、设计任务：完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制精馏塔的工艺条件图及塔板性能负荷图，并编制工艺设计说明书。
二、操作条件：年产量：7500t。
料液初温：30℃料液浓度：43%（含乙醇摩尔分数）塔顶产品浓度：97%（含乙醇摩尔分数）乙醇回收率：99.8%（以摩尔分数计）年工作日：330天（24小时运行）精馏塔塔顶压力：4kPa（表压）冷却水温度：30℃饱和蒸汽压力：2.5kgf/cm2（表压）单板压降：不大于0.7kPa全塔效率：52%回流比是最小回流比的1.8倍进料状况：泡点进料三、设计内容：（1）设计方案简介：对确定的工艺流程及精馏塔型式进行简要论述。
（2）工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
（3）主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
（4）主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量。
（5）用坐标纸绘制乙醇-水溶液的y-x图一张，并用图解法求理论塔板数（贴在说明书中对应的地方）。
（6）绘制精馏塔设计条件图。
附：汽液平衡数据表1一、总体设计计算1.1 汽液平衡数据（760mm Hg）1.2塔的物料衡算=43/46.07/(43/46.07+57/18.01)=0.2277XF=97/46.07/(97/46.07+31/18.01)=0.9267XDM=0.2277⨯46.07+（1-0.2277）⨯18.02=24.399kg/kmol F同理可得M=44.013 D，=7.5*106/7920=946.97DD=946.97/44.013=21.516η=0.998=DXD /FXF=21.516*0.9267/0.2277FF=87.742 由 F=D+WFXF =DXD+WXW得：Xw=0.03998W=66.226 Kmol/h1.3塔板计算tF=（0.2277-0.1661/0.2337-0.1661）*(82.7-84.1)+84.1=82.82°CtF=82.82℃乙醇不同温度的饱和蒸气压乙醇的饱和蒸气压o={[(82.82-80)/(90-80)]*(158.27-108.32)}+108.32=122.41 PA水不同温度的饱和蒸气压由图数据通过内插法得P B O =53.0525 α =122.41/53.0525=2.31 泡点进料q=1R min =1/α-1[X D /X F -α(1-X D )/1-X F ]=2.94 R=1.8R min =5.292精馏段操作线方程1111n n D R y x x R R +=+++=0.841x+0.1473提馏段操作线方程W m m x WqF L W x W qF L qF L y -+--++=+''1=1.503x-0.000849实际塔板数N pE T =0.52精馏段Np1=11/0.52=21块提馏段Np2=3/0.52=6块总板数21+6=27块二、塔的工艺条件及物性数据计算2.1精馏段的数据1.平均压力Pm单板降压不大于0.7Kpa所以等于0.7Kpa塔顶：PD=4+101.3=105.3Kpa加料板：PF=105.3+0.7*21=120Kpa平均压力：Pm=(105.3+120)/2=112.65Kpa2.平均温度tD={[(0.9267-0.08943)/(1-0.8943)]*(80.02-78.15)}+78.15=78.72℃tF=82.82℃精馏段tm=(82.82+78.72)/2=80.77℃3.平均分子量塔顶：M VDM = XD×M轻组分+（1－XD）×M重组分=46.07*0.9267+（1-0.9267）*18.01=44.01kg/kmolM LDM = x1×M轻组分+（1－x1）×M重组分=46.07*0.743+(1-0.743)*18.01=38.86kg/kmol进料板的平均分子量:进料板对应的组成Xn 和ynM VFM = yn×M轻组分+（1－yn）×M重组分=46.01*0.512+(1-0.512)*18.01=32.38kg/kmolM LFM = Xn×M轻组分+（1－Xn）×M重组分=46.07*0.2277+(1-0.2277)*18.01=24.4kg/kmol 精馏段：MVm=(44.01+32.38)/2=38.2kg/kmolMLm=(38.36+24.4)/2=31.63kg/kmol4.平均密度塔顶：aA =0.97 aB=0.03查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝ 763.42 Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝ 972.58 Kg/ m3塔顶液相密度：ρLD ＝1/[a1/ρ1+(1-a1) /ρ2]= 741.84Kg/ m3进料板：aA =0.43 aB=0.53查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝ 733.59 Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝ 969.97 Kg/ m3进料液相密度：ρLF ＝1/[a2/ρ1+(1-a2) /ρ2]= 851.93Kg/ m3精馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLD+ρLF)/2=796.88Kg/ m3精馏段平均汽相密度：TM =（TF+TD）/2=80.77℃ρVM ＝PM V /RT M =1.463Kg/ m 35. 液体的平均表面张力 （1）塔顶t D =78.72℃ бO =17.26 бW =62.8V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X D =0.9267 X W =1-0.9267=0.0733 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.977 φW =1-0.977=0.023 B=lg(φW q /φo )=-3.266Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.0007 A=B+Q=-3.266-0.0007=-3.2667lg(φs W q /φso )=-3.2667和φs W +φso =1解得 φs W =0.021 φso =0.979бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.05 бDm =17.81N/m2. 进料板t F =82.82℃ бO =16.88 бW =62.04V O =46.07/733=0.06285m 3/kmol V w =18.01/969.3=0.01858m 3/kmol X o =X F =0.2277 X W =1-0.2277=0.7723 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.499φW =1-0.499=0.501 B=lg(φW q /φo )=-0.298Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.00748A=B+Q=-0.298-0.00748=-0.3055lg(φs W q /φso )=-0.3055和φs W +φso =1解得 φs W =0.498 φso =0.502бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.415 бFm =34.01N/m(3) 精馏段бm =（17.81+34.01）/2=25.91N/m 6. 液体的平均黏度,L D μ=0.44⨯0.9267+(1-0.9267)⨯0.357=0.434.a mP s,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s,L M μ精=0.435*0.3904+0.357*（1-0.3904）=0.387.a mP s 7. 精馏段的汽液负荷计算V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol hS V =,,3600V V m V M ρ精精=135.38*38.2/(3600*1.463)=0.91m 3/sV h =3600*0.91=3262.96m 3/hL=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol h,3600L s L m LM L ρ=精精=113.86*31.63/(3600*796.88)=0.001255L h =3600*0.001255=4.52m 3/h2.2 提馏段的数据1.平均温度t W ={[(0.03998-0.019)/(1-0.019)]*(89-95.5)}+95.5=92.93℃ t F =82.82℃提馏段t m =(82.82+92.93)/2=87.88℃2.平均分子量 塔底：M VWM = X W ×M 轻组分+（1－X W ）×M 重组分=46.07*0.414+（1-0.414）*18.01=29.63kg/kmol M LWM = x 1×M 轻组分+（1－x 1）×M 重组分=46.07*0.03998+(1-0.03998)*18.01=19.13kg/kmol 提馏段：M Vm =(29.63+32.38)/2=31kg/kmol M Lm =(19.13+24.4)/2=21.77kg/kmol 3.平均密度塔底：a A =0.64 a B =0.36查物性数据： 易挥发组分密度ρ1＝ 725.87 Kg/m 3 难挥发组分密度ρ2＝ 963.23 Kg/ m 3塔底液相密度：ρLD ＝1/[a 1/ρ1+(1-a 1) /ρ2]= 963.15Kg/ m 3 提馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLW +ρLF )/2=907.54Kg/ m 3 提馏段平均汽相密度：T M =（T F +T D ）/2=87.88℃ ρVM ＝PM V /RT M =1.16Kg/ m34.液体的平均表面张力 （1）塔底t W =92.93℃ бO =13.27 бW =60.16V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X W =0.03998 X W =1-0.03998=0.96 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.123φW =1-0.123=0.877B=lg(φW q /φo )=0.796Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.000163 A=B+Q=0.796-0.000163=0.794lg(φs W q /φso )=0.794和φs W +φso =1解得 φs W =0.634 φso =0.366бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.46 бWm =36.62N/m提馏段бm =（36.62+34.01）/2=35.32N/m 5.液体的平均黏度μlw =0.03998⨯0.324+(1-0.03998)⨯0.324=0.393.a mP s ,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s μL,M 提=0.393*0.084+0.393*（1-0.084）=0.33.a mP s 6.精馏段的汽液负荷计算V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol hS V ==135.38*31/(3600*1.16)=1m 3/sV h =3600*1=3600m 3/hL=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol hL s =113.86*21.77/(3600*907.54)=0.00154L h =3600*0.00154=5.508m 3/h三、塔和塔板主要工艺尺寸计算 3.1 塔径首先考虑精馏段：参考有关资料，初选板音距T H =0.5m 取板上液层高度L h =0.06m 故 T H -L h=0.5-0.06=0.44ms s L V ⎛ ⎝查图可得 20C =0.097校核至物系表面张力为9.0mN/m 时的C ，即C=20C 0.220σ⎛⎫⎪⎝⎭=0.0102max u =CL VVρρρ-可取安全系数0.7，则 u=0.7max u =0.7⨯2.378=1.665m/s故4sV uπ按标准，塔径圆整为1.2m ，则空塔气速为0.805m/s3.2 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为1Z N =-T 精精（）H =(21-1)⨯0.5=10m提馏段有效高度为1Z N =-T 提提（）H =(6-1)⨯0.5=2.5mZ 总=10+2.5=12.5m3.3 溢流装置采用单溢流、弓形降液管⑴ 堰长 w l 取堰长 w l =0.6Dw l =0.6⨯1.2=0.72m⑵ 出口堰高w h =L ow h h -选用平直堰，堰上液层高度ow h 由下式计算ow h =2/32.841000h w L E L ⎛⎫ ⎪⎝⎭近似取E=1.03,则ow h =0.00995故 w h =0.06-0.00995=0.05m ⑶ 降液管的宽度d W 与降液管的面积f A 由L D /D T =0.6《化工设计手册》 得dW D =0.1,f TA A =0.053 故 d W =0.12 f A =0.0722()24D π=0.062m留时间 f T sA H L τ==23.9s (>5s 符合要求)提馏段t=A d H T /Ls=33.11=>5s⑷ 降液管底隙高度 h ο u o ,=0.08h ο=L s /w l u o ,=0.022m3.4 塔板布置(1)取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075(2)计算开孔面积212sin 180a x A R R π-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦=0.7992m 其中 x=2D-(d s W W +)=0.405m R=2D-c W =0.54m 3.5 筛板数n取筛孔的孔径0d 为39mm,正三角形排列,一般碳钢的板厚δ为3mm,孔中心距t=75.0mm 浮阀数目 取阀动能因数11F =，则由式o υ=o υ=计算塔板上的筛孔数n,即 n=4V s /πd o 2u o =83.75=84提馏段的筛口气速和筛孔数用上述公式计算， 提馏段 u 0=10.21m/s, n=82个取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075,板厚δ为3mm, 做等腰三角形叉排h=Aa/0.075n=0.127m=120mm 阀孔气速μo =4V s /πnd o 2=9.12m/s F 0=10.97四、筛板的流体力学性能 1. 塔板压降校核 h f =h c +h e(1)气体通过干板的降压h c临界孔速 u 0c =（73/ρv ）1/1.825=8.52m/s<u 0 所以h c =5.34（ρv /ρL )(u 02/2g)=0.0411m (2)气体通过班上液层的压降h e h e =β(h w +h ow )=0.05*0.06=0.03 （3）h б克服表面张力的压降 h б=0.00034m（4）气体通过筛板压降h f 和∆p f h f =h c +h e +h б=0.07144m∆p f =ρl *g*h f =558.5kpa<0.7kpa 2. 雾沫夹带量校核泛点率1100%F bF =板上液体流经长度 Z L =D T -2W D =0.96m F=40.72%<80%不会发生过量的雾沫夹带 3. 漏液校核=4.134m/s k=u 0/u'0=2.19=>2提馏段用同样的方法得，k=u 0/u'0==>2 4. 降低管液泛校核为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度()d T w H H h ≤Φ+d P L d H h h h =++ 即h d =0.153(L s /L w h o )2=0.00096m取 取校正系数Φ=0.5,H d =0.1324,Φ(H T +h w )=0.275m可见(),d T W H H h φ≤+符合防止淹塔的要求。
化工原理课程设计 (乙醇水筛板塔)
化工原理课程设计设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计学生姓名学号班级指导教师设计时间2015年5月1日~6月22日完成时间2015年6月23日于徐州目录一、总论 (4)1.1概述 (4)1.2文献综述 (4)1.2.1板式塔类型 (4)1.2.2筛板塔 (4)1.3设计任务书 (5)1.3.1设计题目 (5)1.3.2设计条件 (5)1.3.3设计任务 (5)二、设计思路 (5)三、工艺计算 (6)3.1 平均相对挥发度的计算 (6)3.2绘制t-x-y图及x-y图 (7)3.3 全塔物料衡算 (8)3.3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (8)3.3.2 平均摩尔质量 (9)3.3.3全塔物料衡算： (9)进料量： (9)3.4最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (9)3.4.1最小回流比 (9)3.4.2 确定最适操作回流比R (10)3.5 图解法求理论板数及加料板位置 (11)3.5.1精馏段和提馏段操作线方程的确定 (11)3.5.2 理论板数及加料板位置 (12)3.6 实际板数及加料板位置确定 (13)四、塔板结构设计 (13)4.1气液体积流量 (13)4.1.1 精馏段的气液体积流量 (13)4.1.2 提馏段的气液体积流量 (15)4.2 塔径计算 (16)4.2.1 塔径初步估算 (16)4.2.2校核HT与D的范围 (18)4.3 塔高的计算 (18)4.4 塔板结构设计 (19)4.4.1塔板结构尺寸的确定 (19)4.4.2 弓形降液管 (20)4.4.3 塔盘布置 (21)4.4.4开孔面积计算 (21)4.4.5筛板的筛孔和开孔率 (22)4.5塔板流体力学校核 (22)4.5.1 塔板阻力 (22)4.5.2液面落差 (24)4.5.3 液沫夹带量校核 (25)4.5.4严重漏液校核 (25)4.5.6降液管溢流液泛校核 (25)4.6 塔板性能负荷图 (26)4.6.1漏液线 (27)4.6.2 液沫夹带线 (27)4.6.3液相负荷下限线 (27)4.6..4液相负荷上限线 (28)4.6.5液泛线 (28)五、换热器 (29)5.1 换热器的初步选型 (29)5.1.1塔顶冷凝器 (29)5.1.2塔底再沸器 (29)5.2 塔顶冷凝器的设计 (29)六、精馏塔工艺条件 (31)6.1塔体总高 (31)6.2 精馏塔配管尺寸的计算 (32)6.2.1塔顶汽相管径dp (32)6.2.2回流液管径dR (32)6.2.3 加料管径dF (33)6.2.4釜液排出管径dw (33)6.2.5再沸器返塔蒸汽管径dv’ (33)6.3精馏塔工艺尺寸 (34)七、塔板结构设计结果 (35)八、符号说明 (35)九、结束语 (36)一、总论1.1概述化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物。
乙醇和水
提馏段：
的一般经验数值为
本设计不设置进口堰高和受液盘
采用F1型重阀，重量为33g，孔径为39mm。
浮阀数目
气体通过阀孔时的速度
取动能因数 ，那么 ，因此
个
由于采用分块式塔板，故采用等腰三角形叉排。若同一横排的阀孔中心距 ，那么相邻两排间的阀孔中心距 为：
取 时画出的阀孔数目只有60个，不能满足要求，取 画出阀孔的排布图如图1所示，其中
可以查得 ，所以
取水为冷凝介质，其进出冷凝器的温度分别为25℃和35℃则
平均温度下的比热 ，于是冷凝水用量可求：
以釜残液对预热原料液，则将原料加热至泡点所需的热量 可记为：
其中
在进出预热器的平均温度以及 的情况下可以查得比热 ，所以，
釜残液放出的热量
若将釜残液温度降至
那么平均温度
其比热为 ，因此，
可知， ，于是理论上可以用釜残液加热原料液至泡点
全塔的平均温度：
在温度 下查得
因为
所以，
全塔液体的平均粘度：
全塔效率
块(含塔釜)
其中，精馏段的塔板数为： 块
整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知：
液相平均摩尔质量：
液相平均温度：
表3精馏段的已知数据
位置
进料板
塔顶(第一块板)
质量分数
摩尔分数
摩尔质量/
温度/℃
83.83
78.62
在平均温度下查得
0.30
0.575
0.95
0.942
0.35
0.595
1.0
1.0
根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为 ，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。
水与乙醇精馏实验 数据处理示范
y = q x − xF 加料线(q 线)方程可表示为： q − 1 q −1
其中
q = 1+ c pF (tS − tF )
rF
式中, q ----进料热状况参数； rF ----进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；(参照附表 4) tS ----进料液的泡点温度，℃； tf ----进料液温度，℃； cpF ----进料液在平均温度（tS + tf）/2 下的比热容，kJ/(kmol℃)；(参
塔釜温度 tw/℃ 26.9 32.3 38.4 45.7 51.9 58.3 64.8 70.7 76.3 81.3 86 88.1 89 89.3 89.7 90 90.2 90.3 90.3 90.3 90.4 90.4 90.4 90.4
回流温度 tL/℃
25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.6 25.7 25.7 25.7 25.6 25.7 25.6 25.7 25.7 25.8 31.8 40.3 46.7 48.7 49.9 50.7 51.2 51.1
塔顶温度 tD/℃
26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 76.7 79.1 79.2 79.2 79.2 79.2 79.2 79.1 79.1 79.1
图 1 塔顶温度等参数随时间的变化曲线
5
由图 1 可知刚开始加热的前十五分钟时，塔釜温度逐步升高，回流温度和塔 顶温度基本不变，到一定时间（20 分钟左右）后，塔釜温度趋于稳定，塔顶 温度急剧上升到一定温度，回流温度逐步升高，但塔釜温度始终高于回流温 度和塔顶温度。
水与乙醇精馏实验 数据处理示范
乙醇--水溶液的温度-组成平衡相图
操作线方程 精馏段 X 0.207 0.818 q线方程 Y 0.308 0.818 对角线 X 0.207 0.002788 提馏段 Y 0.308 0
X 0.207 0.20
1atmx下乙醇-水溶液的气液平衡数据 液相中乙醇的摩尔分数 0.000 0.010 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.140 0.180 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.550 0.600 0.650 0.700 0.750 0.800 0.850 0.894 0.900 0.950 1.000 气相中乙醇的摩尔分数 0.000 0.110 0.170 0.270 0.340 0.392 0.430 0.513 0.525 0.575 0.595 0.614 0.635 0.657 0.678 0.698 0.725 0.755 0.785 0.820 0.855 0.894 0.898 0.942 1.000
03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇水溶液的温度组成平衡数据液相组成气相组成03040506071at下乙醇