优秀的化工课程设计---年产15000吨乙醇精馏塔

优秀的化工课程设计---年产15000吨乙醇精馏塔.(总48页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除化工原理课程设计说明书设计题目: 年产15000吨乙醇精馏塔设计人员：所在班级：成绩：指导老师日期： 12年11月目录化工原理课程设计任务书 (4)摘要 (6)第一章前言 (6)精馏原理及其在化工生产上的应用 (6)精馏塔对塔设备的要求 (7)常用板式塔类型及本设计的选型 (7)乙醇的性质和用途 (8)本设计所选塔的特性 (8)第二章概述 (9)第三章设计方案的确定 (10)操作压力 (11)进料状况 (11)回流比 (11)加热方式 (12)选择塔板类型 (12)热能的利用 (12)再沸器、冷凝器等附属设备的安排 (13)设计的依据与技术来源 (13)第四章流程的确定和说明 (13)设计思路 (13)设计流程 (14)第五章精馏塔设计物料计算 (14)查阅文献，整理有关物性数据 (15)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率X (16)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (17)易挥发组分的物料衡算 (17)最小回流比及操作回流比的确定 (19)精馏段和提馏段操作线的确定 (20)理论及实际塔板数的确定 (20)第六章塔的结构设计 (22)精馏塔塔径的计算 (22)平均摩尔质量的计算 (23)平均密度的计算 (25). 液相平均密度的计算 (26)液体平均表面张力计算 (26)液体平均黏度计算 (27)气液相体积流率计算 (28)第七章精馏塔有效高度的计算 (29)第八章塔板主要工艺尺寸的计算 (31)溢流装置计算 (31)降液管 (31)降液管高度和截面积 (32)降液管底隙高度 (33)塔板布置 (34)塔板的分块 (34)边缘区宽度确定 (34)开孔区面积计算 (34)浮阀塔计算及其排列 (34)校核 (35)流体力学验算 (35)气体通过浮阀塔板的压力降 (37)漏液验算 (37)雾沫夹带验算 (37)液体在降液管内的停留时间 (38)操作性能负荷图 (39)接管尺寸确定 (42)进料管尺寸 (42)釜残液管尺寸 (42)总结 (45)致谢 (46)参考文献 (47)化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇-水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇45%（质量分数，下同），其余为水；（3）塔顶易挥发组分回收率为99%；（4）生产能力为15000吨/年92%的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24h连续运行。

（6）操作条件a）塔顶压强 4KPa(表压）b)进料热状态自选c)回流比自选d)加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）e)单板压降≤三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容：1、设计说明书的内容1）精馏塔的物料衡算；2）塔板数的确定；3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5）塔板主要工艺尺寸计算：6）塔板的流体力学验算；7）塔板负荷性能图；8）精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论。

2、设计图纸要求：1）绘制生产工艺流程图；2）绘制精馏塔设计条件图。

五、设计基础数据:1.常压下乙醇——水体系的t-x-y数据；2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。

摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。

浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。

通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为,算出塔效率为，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高米，浮阀数（提馏段每块76）。

通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

本次设计过程正常，操作合适。

关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第一章前言精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。

精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。

精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。

精馏塔对塔设备的要求精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，心为精馏常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

五：结构简单，造价低，安装检修方便。

六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

常用板式塔类型及本设计的选型常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。

而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。

近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。

实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。

浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。

所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。

乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。

所以有必要做好本次设计。

乙醇的性质和用途乙醇是在常温、常压下是一种无色、透明、有香味、易挥发的液体，熔点℃，沸点℃，凝固点为℃．密度cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。

乙醇易燃,它的爆炸极限为%～18%,闪点11℃,使用时须注意安全。

工业酒精含乙醇约95％。

含乙醇达％以上的酒精称无水乙醇。

含乙醇％,水％的酒精是恒沸混合液,沸点为℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。

乙醇在化工、医药、染料、国防、食品等行业有不可或缺的重要应用。

但是，无水乙醇作为燃料的应用应该是21世纪最广泛的应用。

工业上可以将无水乙醇与汽油按比例调和,生产车用乙醇汽油。

以发酵法生产的燃料乙醇具有和矿物质燃料相似的燃料性能,其生产原料是生物质,是一种可再生能源。

此外,乙醇燃料过程所排放的一氧化碳和含硫气体均低于汽油燃料,所产生的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳基本持平,这对减少对大气的污染及抑制温室效应意义重大。

因此,燃料乙醇也被称为“清洁燃料”。

本设计所选塔的特性浮阀塔的优点是 :1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。

2.操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

3.塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

4.气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。

5.塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30%。

但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。

随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。

近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。

第二章概述乙醇在工业，医药，民用等方面，都有很广泛的应用，是一种很重要的原料。

在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，所以，想得到高纯度的乙醇很困难。

要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。

精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。

化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行，塔内装有若干层塔板和充填一定高度的填料。

为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。

可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器，回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。

浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔形，特别是在石油，化学工业中使用最普遍。

浮阀有很多种形式，但最常用的是F1型和V-4型。

F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，采用轻阀。

浮阀塔具有下列优点：1，生产能力大。

2，操作弹性大。

3，塔板效率高。

4，气体压强降及液面落差较小。

5，塔的造价低。

浮阀塔不宜处理宜结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。

第三章设计方案的确定课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力，进料状况，加热方式及其热能的利用。

操作压力：精馏可在常压，加压或减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑。

一般来说，常压精馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压先操作。

加压操作可提高平衡温度，有利于塔顶蒸汽冷凝热的利用，或可以使用较便宜的冷却剂，减少冷凝，冷却费用。

在相同的塔径下，适当提高操作压力还可提高塔的处理能力，但增加塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度也有所下降。

降低操作压力，组分的相对挥发度增大，有利于分离。

减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低温位的加热剂。

但降低压力也导致塔径增大和塔顶蒸汽冷凝温度降低，且必须使用抽真空的设备，增加了相应的设备和操作费用。

故我们采用塔顶压力为常压进行操作。

进料状况：进料状态有多种，但一般都是将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这样，进料温度就不受季节，气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比较容易控制。