酒精连续蒸馏板式塔的设计
化工原理课程设计-酒精连续精馏板式塔设计资料
第一章化工原理课程设计任务书 (4)一．题目：酒精连续精馏板式塔的设计 (4)二．原始数据 (4)三．任务 (4)四．作业份量 (4)第二章设计方案 (5)一．概述 (5)二．设计要求 (5)三．设计方案的确定 (5)四．设计方案的确定 (6)第三章设计计算与论证 (7)第一节工艺条件和物性参数计算 (7)一．将质量分数转换成摩尔分数 (7)二．物料衡算 (7)三．理论塔板数N T的求取（图解法） (7)3）提馏段方程： (9)四．全塔效率E T (9)五．实际塔板数 (10)六．塔的工艺条件以物料数据计算 (10)第二节塔的主要工艺尺寸计算 (14)一．塔径D (14)二．溢流装置 (15)三．塔板步置及浮阀数目与排列 (16)第三节塔板的流体力学验算 (19)一．阻力计算 (19)二.淹塔较核（液泛较核） (20)三.雾沫夹带较核 (21)第四节塔板性能负荷图 (22)一．精馏段 (22)1.雾沫夹带线① (22)2.液泛线② (23)3.液相负荷上限线③ (24)4. 液相负荷下限线④ (24)5.漏液线⑤ (25)6.作出负荷性能图 (25)第五节主要接管尺寸计算 (26)一．进料管 (26)二．回流管 (27)三．釜液出口管 (27)2《化工原理》课程设计四．塔顶蒸汽管 (27)五．加热蒸汽管（再沸器返塔蒸汽管） (28)第六节塔的辅助设备 (28)一．塔顶全凝器 (28)二．再沸器 (29)三．塔顶冷却器 (29)四．塔釜残液冷凝器 (30)五．进料预热器 (30)六．全凝器校核 (31)第七节塔的总体结构 (32)一．塔壁厚δ (32)二．塔的封头确定 (32)三．塔高 (32)四．塔的支座 (33)第四章设计结果汇总 (34)一．基本数据 (34)二．塔体概况 (34)第五章设计感想 (36)参考文献37第一章化工原理课程设计任务书一．题目：酒精连续精馏板式塔的设计二．原始数据1、乙醇－水混合物，含乙醇 36 %（质量），温度 33 ℃;2、产品：馏出液含乙醇 91 %（质量），温度 39 ℃;按间接蒸汽加热计;3、塔底出料: 塔底液含乙醇 0.03 %（质量）4、生产能力：日产酒精（指馏出液） 12000 kg;5、热源条件：加热蒸汽为饱和蒸汽，其绝对压强为 0.255 MPa。
乙醇-水连续板式精馏塔设计
平顶山工学院《分离工程》设计书专业:化学工程与工艺 学号1114050118 姓名: 陈 瑞 红 设计日期:2008.6.112008.6.20设计题目: 常压二元精馏筛板塔设计 设计条件: 水-乙醇连续精馏体系原料乙醇含量：质量分率=（30+0.5⨯18）﹪=39﹪ 原料处理量：质量流量=（10+0.1⨯18）t h =11.8t h产品要求：摩尔分数：0.8D x = 0.05W x =工艺条件：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，min (1.22)R R =指导老师李翔2008. 6绪论在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。
筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。
五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。
筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。
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。
因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。
近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。
山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。
长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇~水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。
酒精连续精馏塔的工艺设计说明
第四章工艺计算一、物料衡算已知：生产能力（产量）6160 吨／年操作周期8000 小时／年进料组成进料含乙醇37.6%，其余为水（质量分率，下同）塔顶产品（乙醇）组成≥81.6％塔底产品（乙醇）组成≤0.5%乙醇分子量：46，水的分子量：18进料摩尔组成：乙醇，水0.809塔顶摩尔组成：乙醇，水0.366塔底摩尔组成：乙醇，水0.998804全塔总物料衡算：乙醇衡算：塔顶产品流率：求解上面的方程得：，乙醇的回收率：水的回收率（塔顶）：表格1物料衡算结果一览名称原料（FEED）馏出液（D）废液（W）摩尔分数x（乙醇）0.191 0.634 0.00196摩尔流率（kmol/h）72.041 21.544 50.4971.01.2 1.4 1.6 1.82.0 2.2 2.48101214161820222426NR/Rmin图表 1理论板数随回流比变化曲线由图可以看出，回流比增大到一定的值以后，塔板数减小的很慢了，此时依靠增大回流比来减小设备投资费用已经不值得了。
另外发现即便是N 接近恒定时实际的回流比也不是很大，再根据经验确定。
用上面确定的回流比重新计算，结果如下：表格 3回流比、理论半数验证模拟结果Minimum reflux ratio:0.42388628 Actual reflux ratio: 0.84777256 Minimum number of stages: 5.82659753 Number of actual stages:10.5148951 Feed stage:7.06415444 Number of actual stages above feed:6.06415444 Reboiler heating required: 462110.955 Watt Condenser cooling required: 442507.796 Watt Distillate temperature: 78.914069 C Bottom temperature:99.4117042 C Distillate to feed fraction: 0.298878故可以确定回流比、塔板数和进料位置的初值： (1) 塔板数：11块 (2) 回流比：0.85(3) 进料位置：第7块板进料 2. 操作型模拟计算：得到回流比、理论塔板数和进料位置的初值后，用RADFRAC 模块进行校核计算，检验是否满足分离要求。
酒精连续蒸馏板式塔的设计
第第一一部部分分：：设设计计任任务务书书设计任务及要求原料：乙醇~水溶液，年产量48000吨乙醇含量：50%(质量分数)，原料液温度：35℃ 设计要求：塔顶的乙醇含量不小于93%(质量分数) 塔底的乙醇含量不大于0.5%(质量分数)第第二二部部分分：：工工艺艺流流程程图图 (见附图1)流程概要：乙醇－水混合原料经预热器加热到泡点后，送进精馏塔，塔顶上升的蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分采用回流，其余为塔顶产物，塔釜采用间接蒸汽加热供热，塔底产物冷却后送人贮槽。
第第三三部部分分：：设设计计方方案案的的确确定定及及说说明明一． 设计方案的确定1．塔板类型：选用F1型重浮阀塔.浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，而且操作弹性大，操作灵活，板间压降小，液面落差小, 浮阀的运动具有去污作用，不容易积垢堵塞，操作周期长，结构简单，容易安装，操作费用较小，其制造费用仅为泡罩塔的60%～80%；又由于F1型浮阀塔结构简单，制造方便，节省材料，性能良好；另外轻阀压降虽小，但操作稳定性差，低气速时易漏液。
综上所述，选择F1型重阀浮阀塔。
2．操作压力：常压精馏对于乙醇－水体系，在常压下已经是液态，且乙醇－水不是热敏性材料，在常压下也可成功分离，所以选用常压精馏。
因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。
综上所述，选择常压操作。
3．进料状态：泡点进料进料状态有五种，如果选择泡点进料，即q=1时，操作比较容易控制，且不受季节气温的影响，此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造时比较方便。
4．加热方式：间接蒸汽加热蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
直接蒸汽加热只能用于塔底产物基本是水，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加，成本增加，故采用间接加热。
水乙醇连续精馏板式塔设计任务书
水乙醇连续精馏板式塔设计任务书第一章工艺流程的选择及示意图第一节概述一、精馏操作在化工生产中的应用在化工、石油、轻工等生产过程中，原料和中间产品有许多是由几具组分组成的液相均相混合物(或称混合液、溶液)，为了对某些组分进行提纯，或回收其中有用的组分，常需将混合液进行分离。
精馏就是最为常用的分离方法之一。
该设计中，用精馏的方法来分离乙醇和水的混合物。
二、精馏分离的依据精馏是利用混合物中各组分挥发性不同这一性质，将混合物中各组分进行分离的单元操作。
由于乙醇比水在同样的条件下更易挥发，因此，乙醇为易挥发组分，水为难挥发组分。
第二节设计方案的确定一、操作压力精馏操作通常可在常压、加压、减压下进行，确定操作压力主要是根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
一般来说，常压精馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压下操作。
对于沸点低、常压下呈气态的物料必须在加压下进行蒸馏。
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，适当地提高操作压力，可以提高塔的处理能力。
但相对挥发度有所下降。
对热敏性的物料和高沸点物料常采用减压精馏操作，降低操作压力，组分的相对挥发度增加，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加和塔顶蒸汽温度的降低，且必须使用抽真空的设备，增加了相应的设备和操作费用。
本设计为3atm压力下操作。
（不是常压吗，不需要抄一堆文字，应具体指出你选了哪种形式的操作压力，并说明原因）二、加热方式本设计的精馏塔采用间接蒸汽加热。
（同上道理，应说明选择的原因）三、进料状态进料的热状态指进料的q值，q的定义为使每千摩尔进料变成饱和蒸汽所需的热量与每千摩尔进料的汽化潜热之比。
进料状态主要有五种：冷进料、泡点进料、气、液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸气进料等。
其中泡点进料的操作比较容易控制，并且不受季节气温的影响；另外，泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造时也比较方便。
最新乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案流程的设计及说明1 设计思路蒸馏方式的确定蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，精馏釜（再沸器），冷凝器，釜液冷却器和产品冷却等设备，蒸馏过程按操作方式不同可分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程，连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合小规模，多品种或多组分物系的初步分离。
本次设计采用连续筛板精馏塔，常压精馏。
2 装置流程的确定（1）物料的储存和输送在流程中设置原料罐，产品罐及离心泵。
原料可泵直接送入塔内，使程序连续稳定的进行。
（2）参数的检测和调控流量，压力和温度是生产中的重要参数，必须在流程中的适当位置装设仪表，以测量这些参数。
同时，在生产过程中，物料的状态。
加热剂和冷却剂的状态都不可能避免的会有一些波动，因此必须在流程中设置一定的阀门。
（3）冷凝装置的确定本设计采用塔顶全凝器，以便于准确地对控制回流比。
（4）热能的利用精馏过程是组分多次部分汽化和多次部分冷凝的过程，耗能较多，因此选择适宜的回流比使过程处于最佳条件下进行，可使能耗至最低。
3 操作条件的确定 (1) 操作压力的选取本次设计采用常压操作。
除热敏性物料外，凡通过常压精馏不难实现分离要求，并能利用江河水或循环水将镏出物冷凝下来的系统。
(2)加料状态的选择本设计选择q=1时进料，原因是使塔的操作稳定，精，提镏段利用相同塔径，便于制造。
(3) 加料方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
(4)回流比的选择一般经验值为min )0.21.1(R R -=。
本设计采用min 5.1R R =，初步设定后经过流体力学验算，负荷条件，故选择合理。
塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择塔顶冷凝温度不要求低于30℃，工业上多用水冷 (5)板式塔类型的选择本次设计采用连续筛板式精馏塔 4 设计方案的确定（1）满足工艺和操作要求（2）满足经济上的要求，安全生产，保护环境。
乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计
一、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。
1.设计依据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。
（1）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。
乙醇-水连续精馏筛板塔的设计综述
乙醇 - 水连续精馏筛板塔的设计
前言
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又
可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发
( 低沸点 ) 组分不断地向蒸气中转移，
蒸气中的难挥发 ( 高沸点 ) 组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近
3.3.1 理论塔板数的求取 ..................................................... 12 3.3.2 全塔效率的估算 ....................................................... 15 3.3.3 实际塔板数 ........................................................... 16 第四章 精馏塔主题尺寸的计算 . ....................................................... 17 4.1 求的塔顶、进料板、及塔釜的压力 ......................................... 17 4.2 平均摩尔质量的计算： (kg/kmol) .......................................................................... 17
3.2 全塔物料衡算 . ............................................................... 11 3.3 塔板数的确定 . ............................................................... 12
乙醇-水溶液连续精馏板式塔设计说明书
目录第一章绪论 .............................................................................................................................. 错误！未定义书签。
一、设计题目：................................................................................................................. 错误！未定义书签。
二、设计任务及操作条件： (2)三、设计任务： (2)第二章课程设计报告内容 (3)一、设计方案的确定 (3)二、精馏塔的物料衡算 (3)三、塔板数的确定 (4)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算............................................................. 错误！未定义书签。
五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算..................................................................................... 错误！未定义书签。
六、塔板主要工艺尺寸的计算 (12)七、筛板的流体力学验算................................................................................................. 错误！未定义书签。
八、塔板负荷性能图......................................................................................................... 错误！未定义书签。
乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明
乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明乙醇-水连续精馏筛板塔的设计是为了分离乙醇和水这两种具有相似沸点的液体，旨在提高分离效率和产品纯度。
以下是该塔的设计说明，包括设计原理、操作参数及优化措施。
一、设计原理：乙醇-水连续精馏筛板塔的设计基于质量传递和相互溶解的原理，通过不同的工艺参数，使得乙醇和水分别在各自的汽液平衡条件下达到浓缩和净化的目的。
二、操作参数：1.塔盘布局：筛板塔通常采用倾斜式布局，乙醇-水连续精馏塔的塔盘数量和布局需要根据实际情况来确定。
常见的布局方式有竖直反流、倾斜面反流和倾斜织布式等。
2.进料方式：乙醇-水混合物通过一些塔板上的进料口进入塔中，一般采用均匀分布的喷淋器进行进料，以确保混合物能够均匀地覆盖整个塔板面积。
3.塔底回流比：为了提高塔的分离效率和稳定性，需要调整乙醇-水混合物的塔底回流比，一般控制在10-100之间，具体数值取决于乙醇和水的性质以及产品纯度的要求。
4.塔顶压力：塔顶压力的选择对塔的分离效率和产量有重要影响。
过高的顶压可能导致乙醇的损失，而过低的顶压则会影响分离效果。
三、优化措施：为了提高乙醇-水连续精馏筛板塔的分离效率和产品纯度，可以采取以下优化措施：1.适当增加塔盘数量：增加塔盘数量可以增加物质在塔中的停留时间，有利于乙醇和水的分离。
2.优化塔盘布局：选择合适的塔盘布局，使得气液流动均匀、阻力小，有利于提高分离效果。
3.控制塔底回流比：根据乙醇和水的性质和产品纯度要求，选择适当的塔底回流比，以提高分离效率并减少乙醇的损失。
4.精确控制塔顶和塔底温度：通过控制塔顶和塔底温度的变化，可以调整两种液体在塔中的沸点差异，提高分离效果。
5.使用适当的填料：填料是影响乙醇-水连续精馏筛板塔性能的重要因素，选择适当的填料可以提高传质效率和阻力噪声比。
6.操作控制：严格控制进料流量、塔顶流量和塔底回流比，合理调整操作参数，以达到最佳的分离效果和产品纯度。
总结：乙醇-水连续精馏筛板塔的设计是为了分离乙醇和水这两种具有相似沸点的液体。
乙醇水溶液连续蒸馏塔课程设计.doc
乙醇水溶液连续蒸馏塔课程设计目录简介-1第一章蒸馏原理及其在化工中的应用-2第二章设计方案和工艺说明的确定-42.1塔型选择-42.2操作过程-5第三章塔的工艺计算63.1整理相关数据63.2总塔物料平衡63.3最小回流比和操作回流比的确定63.4理论塔板数73.5总塔效率塔板数的估计和实际塔板数的计算第四章工艺计算塔的条件和物理性质第4章操作压力的计算Pm 104.2温度tm 114.3平均摩尔质量114.4平均密度124.5液体表面张力144.6平均粘度计算154.7蒸气和液相的体积流速154.8塔直径的计算164.9蒸馏塔高度的计算18第5章塔盘的主要工艺尺寸195.1溢流装置的计算195.2塔盘排列21第6章塔盘流体动力学计算236.1气体压降通过塔盘高压液柱236.2液位下降256.3液体夹带(夹带) 256.4液体泄漏266.5液体溢流26第7章塔盘负荷性能图287.1液体泄漏管线287.2液体夹带管线287.3液体负负荷下限管线297.4液相负荷上限管线307.5液体溢流管线31第8章确定和类型选择328.1进料管尺寸计算和类型选择328.2釜液出口管尺寸计算和类型选择328.3回流管尺寸计算和类型选择328.4塔顶蒸汽出口直径和类型33第9章精馏塔主要附属设备349.1冷凝器349.2预热器34 9.3再沸器35设计总结36参考文献36简介:本设计采用乙醇-水系统作为设计系统，采用阀塔作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。
本设计是一个基于分析、选择、计算、核算、绘图等的相对完整的蒸馏设计过程。
用于二元体系乙醇水的蒸馏。
理论塔板数为11，回流比为1.8，实际塔板数为27，进料位置为18。
通过板式塔的水动力计算，证明各项指标数据均符合标准。
设计过程正常，操作适当。
关键词:乙醇、水、二元蒸馏、筛板连续蒸馏塔提取:本设计基于乙醇-本设计使用乙醇-水系统作为设计系统，浮阀塔作为蒸馏设备来分离乙醇和水。
酒精连续精馏板式塔的设计
酒精连续精馏板式塔的设计
1.塔的结构设计：
a.塔底：包括进料管、底座和底部排液装置。
b.塔体：由多段塔板组成，每个塔板上有一定数量的孔穴。
c.塔顶：包括顶盖、冷凝器和回流液分配器。
2.塔板设计：
塔板是酒精连续精馏塔中最重要的部分，其设计直接影响到塔的分离效果。
常用的塔板设计包括：
a.孔板设计：塔板上的孔穴决定了液体和气体的流动方式，常见的孔板设计包括穿孔板和热堆积孔板。
b.孔板间距：塔板之间的间距应根据物料的性质和工艺要求确定，通常在4-6英寸之间。
c.孔板开孔率：孔板的开孔率决定了塔板上液体和气体的接触程度，一般在15-30%之间。
3.运行参数设计：
a.进料速率：进料速率的大小影响塔板上酒精和水的浓度分布，通常需要进行实验确定最佳进料速率。
b.温度和压力：塔板上的温度和压力会影响酒精和水的汽液相平衡，设计时需要根据物料的性质确定最佳工作温度和压力。
c.冷凝器功率：冷凝器的功率决定了酒精和水的回流率，需要根据产品要求确定合适的冷凝器功率。
4.设备选型：
在酒精连续精馏板式塔的设计中，还需要考虑设备的选型。
常见的设备包括进料泵、冷凝器、回流泵等，选型时需要考虑设备的性能和操作参数，以满足工艺要求。
总之，酒精连续精馏板式塔的设计是一个综合考虑结构设计、塔板设计、运行参数设计和设备选型的过程。
通过合理设计和优化选择，可以实现高效的酒精分离与提纯。
水——乙醇连续精馏板式塔设计任务书20页word文档
第一章工艺流程的选择及示意图（所有文字排版在打印前应细心调整）第一节概述一、精馏操作在化工生产中的应用在化工、石油、轻工等生产过程中，原料和中间产品有许多是由几具组分组成的液相均相混合物(或称混合液、溶液)，为了对某些组分进行提纯，或回收其中有用的组分，常需将混合液进行分离。
精馏就是最为常用的分离方法之一。
该设计中，用精馏的方法来分离乙醇和水的混合物。
二、精馏分离的依据精馏是利用混合物中各组分挥发性不同这一性质，将混合物中各组分进行分离的单元操作。
由于乙醇比水在同样的条件下更易挥发，因此，乙醇为易挥发组分，水为难挥发组分。
第二节设计方案的确定一、操作压力精馏操作通常可在常压、加压、减压下进行，确定操作压力主要是根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
一般来说，常压精馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压下操作。
对于沸点低、常压下呈气态的物料必须在加压下进行蒸馏。
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，适当地提高操作压力，可以提高塔的处理能力。
但相对挥发度有所下降。
对热敏性的物料和高沸点物料常采用减压精馏操作，降低操作压力，组分的相对挥发度增加，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加和塔顶蒸汽温度的降低，且必须使用抽真空的设备，增加了相应的设备和操作费用。
本设计为3atm压力下操作。
（不是常压吗，不需要抄一堆文字，应具体指出你选了哪种形式的操作压力，并说明原因）二、加热方式本设计的精馏塔采用间接蒸汽加热。
（同上道理，应说明选择的原因）三、进料状态进料的热状态指进料的q值，q的定义为使每千摩尔进料变成饱和蒸汽所需的热量与每千摩尔进料的汽化潜热之比。
进料状态主要有五种：冷进料、泡点进料、气、液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸气进料等。
其中泡点进料的操作比较容易控制，并且不受季节气温的影响；另外，泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造时也比较方便。
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案22页word文档
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案流程的设计及说明1 设计思路蒸馏方式的确定蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，精馏釜（再沸器），冷凝器，釜液冷却器和产品冷却等设备，蒸馏过程按操作方式不同可分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程，连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合小规模，多品种或多组分物系的初步分离。
本次设计采用连续筛板精馏塔，常压精馏。
2 装置流程的确定（1）物料的储存和输送在流程中设置原料罐，产品罐及离心泵。
原料可泵直接送入塔内，使程序连续稳定的进行。
（2）参数的检测和调控流量，压力和温度是生产中的重要参数，必须在流程中的适当位置装设仪表，以测量这些参数。
同时，在生产过程中，物料的状态。
加热剂和冷却剂的状态都不可能避免的会有一些波动，因此必须在流程中设置一定的阀门。
（3）冷凝装置的确定本设计采用塔顶全凝器，以便于准确地对控制回流比。
（4）热能的利用精馏过程是组分多次部分汽化和多次部分冷凝的过程，耗能较多，因此选择适宜的回流比使过程处于最佳条件下进行，可使能耗至最低。
3 操作条件的确定 (1) 操作压力的选取本次设计采用常压操作。
除热敏性物料外，凡通过常压精馏不难实现分离要求，并能利用江河水或循环水将镏出物冷凝下来的系统。
(2)加料状态的选择本设计选择q=1时进料，原因是使塔的操作稳定，精，提镏段利用相同塔径，便于制造。
(3) 加料方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
(4)回流比的选择一般经验值为min )0.21.1(R R -=。
本设计采用min 5.1R R =，初步设定后经过流体力学验算，负荷条件，故选择合理。
塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择塔顶冷凝温度不要求低于30℃，工业上多用水冷 (5)板式塔类型的选择本次设计采用连续筛板式精馏塔 4 设计方案的确定（1）满足工艺和操作要求（2）满足经济上的要求，安全生产，保护环境。
乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计-化工原理课程设计书最终版
青岛科技大学化工课程设计设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师：屈树国学生姓名：魏慎成张宏生韩尚杰翟喜民冯学栋化工学院—化学工程与工艺专业135班日期2015/12/11目录一设计任务书二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定（二）精馏塔设计模拟（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径2）溢流装置3)塔板分布、浮阀数目与排列（四）塔板的流体力学计算1）气相通过浮阀塔板的压强降 2）淹塔3)雾沫夹带（五）塔板负荷性能图1）雾沫夹带线2）液泛线3）液相负荷上限4）漏液线5）液相负荷上限（六）塔工艺数据汇总表格三塔的附属设备的设计（一）换热器的选择1)预热器2)再沸器的换热器3)冷凝器的换热器（二）泵的选择四塔的内部工艺结构（一）塔顶（二）进口①塔顶回流进口②中段回流进口（三）人孔（四）塔底①塔底空间②塔底出口五带控制点工艺流程图六主体设备图七附件（一）带控制点工艺流程图（二）主体设备图八符号表九讨论十主要参考资料一设计任务书【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务【设计依据】如表一表一【设计内容】1）塔板的选择；2）流程的选择与叙述；3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计；4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择；5）带控制点工艺流程图及主体设备图。
二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙醇—正丙醇的T-x-y 相图，如图一：图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是84.40o C（二）精馏塔设计模拟1.初步模拟过程运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图二：初步模拟模块图三：塔规格初步设计结果由此塔得到的组分如下：图四：塔规格初步设计所得到流股及其组成由上图看出重组分中乙醇的质量分数是 2.0%，其结果是并不符合分离要求，因此运用精馏塔Columns模块中RadFrac模型进行精确模拟设计，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图五：精确模拟模块图六：塔规格精确设计结果图七：塔规格精确设计所得到流股及其组成由图七看出在塔顶乙醇含量和塔底乙醇含量均达到分离要求，因此软件所得计算结果数据如表二：表二对表二数据简单的处理和从软件中可得到如下数据：表三（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径空塔气速u=(安全系数)⨯max u ,安全系数=0.6-0.8，max u =（1） 横坐标数值：0.50.50.0029734.067()()0.0481.28 1.644s L s V L V ρρ⨯=⨯= 取板间距：0.40T H m =， 取板上液层高度：0.07L h m = ， 则 0.33T L H h m =- 查图可知C 20=0.12 , 0.20.212017.52()0.12()0.1162020C C σ==⨯= （2）max 0.116 2.45u ==/m s取安全系数为0.6，则空塔气速为：max 0.60.6 2.45 1.47u u ==⨯=/m s塔径：1.053D ===m 按标准塔径圆整为： 1.1D m =，则 横截面积：222/40.785 1.10.95T A D m π==⨯=实际空塔气速： '1 1.281.350.95u ==/m s 2）溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。
酒精生产过程中精馏塔的设计
一．设计题目、任务和条件(一) 设计题目酒精生产过程中精馏塔的设计（二）设计任务1.简述酒精精馏过程的生产方法与特点，2.论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择；3.精馏过程的计算（1）精馏过程的物料衡算（2）精馏过程的热量衡算（3）理论塔板层数的确定（4）最小回流比与操作回流比的确定（5）塔高的计算（6）塔径塔板设计（7）进出管径的计算（8）浮阀数目与排列（9）流体力学验算（10）设计图要求●1、用594×841图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图，一剖面图，两个局部放大图。
设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。
●2、用420×594图纸绘制设备流程图一张；3、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（三）设计条件1、生产能力：40 t/d二级酒精2、原料：乙醇含量29.8%（wt）的粗馏冷凝液，以乙醇——水二元系为主；3、采取直接蒸汽加热：4、采取泡点进料：q=15、馏出液中乙醇含量>95％(V)，并符合二级酒精标准：6、釜残液中乙醇含量不大于0．2％(W)7、四级酒精(含乙醇为95％(V)其它无要求)的产出率为二级酒精的2％；8、塔顶温度78℃，塔底温度100-104℃；9、塔板效率0.3-0.4或更低；10、精馏段塔板数计算值～22层，工厂32层，提馏段塔板数计算值～10层，工厂16层；11、二级酒精从塔第三、四、五层提取；12、二、四级酒精的冷却温度为25℃，冷却水温度：进口20℃，出口35-40℃13、回流比大致范围3.5-4.5（通过最少回流比计算）14、其他参数(除给出外)可自选15. 单板压降不大于0.7KPa二．酒精生产的基本情况（一）工业酒精生产方法简介工业上生产酒精主要有两种方法：合成法和发酵法工业上用的最广的是发酵法：●微生物细胞在无氧条件下，进行无氧呼吸，将吸收的营养物质通过细胞内酶的作用，进行一系列的生物化学反应，把复杂的有机物分解为比较简单的生化中间产物，同时放出一定能量的过程－－发酵●简单地说，就是在无氧条件下，微生物将复杂的有机物转变为简单的产物的过程，就叫做发酵●其工艺流程如下：原料、淀粉（红薯干或玉米）↓中碎↓细碎↓润湿调浆←加热↓蒸煮、加压到4atm↓蒸汽直接加热到糊精↓糖化酶→糖化成葡萄糖、水、渣↓发酵生产酒精酵母→其中乙醇7%～8%，最大处10%其他有机物有杂醇、醛、酸等渣主要是酒糟、水等↓直接蒸汽→粗馏→酒糟、水↓冷凝↓直接蒸汽→精馏→二级酒精、四级酒精、杂醇、油水设备流程图（二）酒精精馏的生产方法与特点1. 生产过程的特点概述：（1）以乙醇——水二元物系为主，在蒸馏釜残液中的主要成分加水，在低浓度下轻组分的相对挥发度较大，则可用直接蒸汽加热，因而可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉直接加热设备。
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酒精连续蒸馏板式塔的设计第第一一部部分分：：设设计计任任务务书书设计任务及要求原料：乙醇~水溶液，年产量48000吨乙醇含量：50%(质量分数)，原料液温度：35℃设计要求：塔顶的乙醇含量不小于93%(质量分数) 塔底的乙醇含量不大于0.5%(质量分数)第第二二部部分分：：工工艺艺流流程程图图 (见附图1)流程概要：乙醇－水混合原料经预热器加热到泡点后，送进精馏塔，塔顶上升的蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分采用回流，其余为塔顶产物，塔釜采用间接蒸汽加热供热，塔底产物冷却后送人贮槽。
第第三三部部分分：：设设计计方方案案的的确确定定及及说说明明一． 设计方案的确定1．塔板类型：选用F1型重浮阀塔. 浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，而且操作弹性大，操作灵活，板间压降小，液面落差小, 浮阀的运动具有去污作用，不容易积垢堵塞，操作周期长，结构简单，容易安装，操作费用较小，其制造费用仅为泡罩塔的60%～80%；又由于F1型浮阀塔结构简单，制造方便，节省材料，性能良好；另外轻阀压降虽小，但操作稳定性差，低气速时易漏液。
综上所述，选择F1型重阀浮阀塔。
2．操作压力：常压精馏对于乙醇－水体系，在常压下已经是液态，且乙醇－水不是热敏性材料，在常压下也可成功分离，所以选用常压精馏。
因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。
综上所述，选择常压操作。
3．进料状态：泡点进料进料状态有五种，如果选择泡点进料，即q=1时，操作比较容易控制，且不受季节气温的影响，此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造时比较方便。
4．加热方式：间接蒸汽加热蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
直接蒸汽加热只能用于塔底产物基本是水，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加，成本增加，故采用间接加热。
5．热能利用方式：选择适宜回流比，塔釜残液作为原料预热热源适宜的回流比应该通过经济核算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。
确定回流比的方法为：先求出最小回流比R m in，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.1－2.0倍，采用釜液产品去预热原料，可以充分利用釜液产品的余热，节约能源。
5．回流方式：泡点回流泡点回流易于控制,设计和控制时比较方便,而且可以节约能源。
二. 设计方案的说明1。
本精馏装置利用高温的釜液与进料液作热交换，同时完成进料液的预热和釜液的冷却，经过热量与物料衡算，设想合理。
釜液完全可以把进料液加热到泡点，且低温的釜液直接排放也不会造成热污染。
2。
原料液经预热器加热后先通过离心泵送往高位槽，再通过阀门和转子流量计控制流量使其满足工艺要求。
3。
本流程采用间接蒸汽加热，使用25℃水作为冷却剂，通入全凝器和冷却器对塔顶蒸汽进行冷凝和冷却。
从预热器、全凝器、冷却器出来的液体温度分别在50-60℃、40℃和35℃左右，可以用于民用热澡水系统或输往锅炉制备热蒸汽的重复利用。
4．本设计的多数接管管径取大，为了能使塔有一定操作弹性，允许气体液体流量增大，所以采取大于工艺尺寸所需的管径。
第第四四部部分分：：设设计计计计算算与与论论证证1. 塔型选择根据生产任务，若按年工作日330天，每天开动设备24小时计算，产品流量为6060.6Kg/h ，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。
2.操作条件的确定 2.1 操作压力由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压其中塔顶压力为51.0132510Pa ⨯ 塔底压力5[1.0132510(265~530)]N Pa ⨯+ 2.2 进料状态虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料 2.3 加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应。
3.有关的工艺计算由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。
原料液的摩尔组成：同理可求得： 原料液的平均摩尔质量：同理可求得：表1 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度3.1物料衡算摩尔流量计算2813.018/5046/5046/50=+=F x 00196.0,8387.0==w D x x kmolkg M x M x M OH f OH CH CH f f /3218)2813.01(462813.0)1(223=⨯-+⨯=-+=kmolkg M D /48.41=kmolkg M W /055.18=WD F Wx Dx Fx +=WD F +=沸点温度的查取见附表1酒精连续蒸馏板式塔的设计以年工作日为330天，每天开24小时计，进料量为：h kmol /4.18932243301048000F 3=⨯⨯⨯=由物料衡算式可求得：3.2理论塔板数TN 的求取（图解法）由常压下沸腾的水-酒精溶液和由它产生的气体组成及沸点表描点作图，可得X m in =0.32最小回流比取R=2.5，理论塔板数为19块：精馏段15块，提馏段4块 加料板为第16块3.3操作线方程a) 精馏段方程: 24.015.28387.01=+=+R x D7143.015.25.21=+=+R R精馏段方程:7143.024.0+=x yb) 提馏段方程：DLR =h kmol RD L /1.15823.635.2=⨯==∴1=q h kmol V V /3.221==∴ h kmol F L L /5.3474.1891.158=+=+=hkmol D /23.63=hkmol W /17.126=min 54.1R R =62.1132.08387.0min =-=R hkmol R D D L V /3.221)5.21(23.63)1(=+⨯=+=+=提馏段方程:0039.057.1-=-=x x D Wx VL y W3.4全塔效率T E 和实际板数PN 1．塔顶： 8387.01==D X Y 827.01=X 1t ＝79.2C ︒ 挥发度1α＝1.0877 进料：F X =0.0425 FY ＝0.2813 2t = 85.1C ︒ 挥发度2α＝8.818 塔釜：W X =0.00196，WY ＝0.0026 C t ︒=9.993（由于考虑到实际情况常用103C ︒） 挥发度3α＝13.59 平均挥发度： 07.559.13818.80877.133321=++=⋅⋅=ααααm2． C t t t t om95.873321=++= 此温度下，31.02=O H μ 39.023=OHCH CH μ33.031.0)2813.01(39.02813.0=⨯-+⨯=lμ3．全塔效率：432.0)33.007.5(49.0)(49.0245.0245.0=⨯=⋅=--lm T E μα4．实际板数：根椐X 用插值法求出Y ，t再用公式a=Y(1-X)/X(1-Y) 算出挥发度04.37432.0/1667.41432.0/)119(/)1(1===-=-=N E N N T T P取总板数层42=PN层＝层，53721N N=4.精馏塔主题尺寸的计算 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 4.1.1 精馏段整理精馏段的已知数据列于表2，由表中数据可知：液相平均摩尔质量：hkmol M M M L Lf /52.33216.4188.2521=+=+=液相平均温度：=+=+=244.7898.822Df m t t t 80.71℃表2 精馏段的已知数据在平均温度下查得33/6.719,/4.970232m kg m kg OH CH CH O H ==ρρ液相平均密度为：322''11LmLmLmCH CH OHH Ox x ρρρ-=+其中，平均质量分数713.02926.05.0'=+=Lm x 所以，3/25.777m kg Lm =ρ精馏段的液相负荷h kmol RD L /1.15823.635.2=⨯== h m LML Lmn /82.625.77752.3323.633=⨯==ρ同理可计算出精馏段的汽相负荷。
精馏段的负荷列于表3表3 精馏段的汽液相负荷酒精连续蒸馏板式塔的设计4.1.2 提馏段整理提馏段的已知数据列于表5，采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的负荷，结果列于表6。
表4 提馏段的已知数据表5 提馏段的汽液相负荷酒精连续蒸馏板式塔的设计4.2塔径的计算由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取两段的塔径相等。
有以上的计算结果可以知道：汽塔的平均蒸汽流量：s m V V V ST SJ S /86.1295.177.123=+=+=汽塔的平均液相流量：s m L L L ST SJ S /0015.020011.000189.023=+=+=汽塔的汽相平均密度： 3/0685.12829.0308.12m kg VTVJ V =+=+=ρρρ汽塔的液相平均密度： 3/6.829296.88125.7772m kg LTLJ L =+=+=ρρρ塔径可以由下面的公式给出：D =由于适宜的空塔气速max (0.6~0.8)u u =，因此，需先计算出最大允许气速max u 。
max u =取塔板间距0.4T H m =，板上液层高度mm h l 60=，那么分离空间：m h H l T 36.006.04.0=-=- 功能参数：0225.00685.16.82986.10015.0)(==V L S S V L ρρ从史密斯关联图查得：070.020=C ，由于0.220()20C C σ=，需先求平均表面张力：全塔平均温度C t t t t o WD F m 95.873=++=，在此温度下，乙醇的平均摩尔分数为kmol kg M /37.0300196.02813.0827.0_=++=，所以，液体的临界温度：K T x T ic i mc 6.598)2.374273()37.01()243273(37.0=+⨯-++⨯==∑设计要求条件下乙醇~水溶液的表面张力cm dyn /291=σ 平均塔温下乙醇~水溶液的表面张力可以由下面的式子计算：1.22211()mc mc T T T T σσ-=-，cm dyn /87.2129])25273(6.598)95.87273(6.598[2.12=⨯+-+-=σ所以： 071.0)2087.21(070.02.0==C s m u V V L /98.10685.10685.16.829071.0071.0max =-⨯=-=ρρρ s m u /39.198.17.0=⨯=m D 31.139.186.14=⨯⨯=π根据塔径系列尺寸圆整为D=1400mm 此时，精馏段的上升蒸汽速度为： s m D V u SJ J /15.14.177.14422=⨯⨯=⨯⨯=ππ 提馏段的上升蒸汽速度为：史密斯关联图见《常用化工单元设备设计》P60图2-15酒精连续蒸馏板式塔的设计s m D V u ST T /267..14.195.14422=⨯⨯=⨯⨯=ππ4.3 塔高的计算塔的高度可以由下式计算：(2)P T T F W Z H N S H SH H H =+--+++已知实际塔板数为40N =块，板间距0.4T H m =由于料液较清洁，无需经常清洗，可取每隔8块板设一个人孔，则人孔的数目S 为：41842=-=S 个 取人孔两板之间的间距0.6T H m =，则塔顶空间 1.2D H m =，塔底空间2.5W H m =，进料板空间高度0.5F H m =，那么，全塔高度：m Z 215.25.06.04.04.0)4242(2.1=⨯+⨯+⨯--+=5. 塔板结构尺寸的确定 5.1 塔板尺寸由于塔径大于800mm ，所以采用单溢流型分块式塔板。