分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)

别离乙醇-水的精馏塔设计

设计人员：

所在班级：化学工程与工艺成绩：

指导教师：日期：

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35％〔质量分数，下同〕，其余为水；

（2）产品的乙醇含量不得低于90％；

（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；

（4）消费才能为50000吨/年90％的乙醇产品；

（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。

（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 kPa。

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）塔板数确实定；

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）塔板主要工艺尺寸的计算；

6）塔板的流体力学验算；

7）塔板负荷性能图；

8）精馏塔接收尺寸计算；

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）绘制消费工艺流程图〔A2 号图纸〕；

2）绘制精馏塔设计条件图〔A2 号图纸〕；

五、设计根底数据：

1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据；

2.乙醇的密度、粘度、外表张力等物性参数。

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：进精馏塔的料液含乙醇35％〔质量分

数，下同〕，其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔

顶易挥发组分回收率为99％，消费才能为50000吨/年90％

的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶

压强 4kPa 〔表压〕进料热状态自选回流比自选加热蒸汽

压力低压蒸汽〔或自选〕单板压降≤。

三、设备形式：筛板塔

四、设计内容：

1）精馏塔的物料衡算：

原料乙醇的组成xF＝＝

原料乙醇组成

塔顶易挥发组分回收率90％

平均摩尔质量 MF =

由于消费才能50000吨／年，.

那么 qn，F

所以，qn，D

2）塔板数确实定：

甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。由乙醇和水有关物性的数据，求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α，

最小回流比的计算：采用泡点进料，所以q＝1，xF，

由气液平衡方程y ，所以yq，即，把xF=xq=0.1740作y 轴平行线交操作线与f.如下列图

即 .求得yq=0.5130.

所以，根据最小回流比计算公式Rmin

即，Rmin=,根据回流比R是最小回流比的适宜倍数，所以选择选择2倍。即R=2Rmin=0.879.

进料热状况选择为泡点进料，所以q=1

精馏段，根基操作线方程：y= 所以，y=0.468 x+0.415 联立y=x 所以x=xD=0.7801

提馏段，y=联立y=x求得所以提馏段

根据xD，xw，及xq以及操作线方程，利用图解法在x-y坐标上做出平衡线与对角线并且画梯级作图如下：

由图可知，精馏段塔板为10.提馏段为5.一个再沸器.所以提馏段为4个板.所需总塔板数为提馏段和精馏段之和，故，所需总塔板数为14.

查手册得水和乙醇气液平衡数据，t数据利用表2中数据由拉格朗日插值可求得F t、D t、W t。

进料口F t ：61.16401

.8437.2361.167.821.84--=

--F t , F t ℃ 塔顶D t ：43.899515

.7872.7443.8941.7815.78--=

--D t ，D t ℃ 塔釜W t ：

00.1100

90.105.95100--=

--w t ，W t ℃ 精馏段平均温度

65.7821=+=

D

F t t t ℃ 提馏段平均温度

445.8822=+=

w

F t t t ℃

由塔顶和塔底平均温度得

t =84

.87263

.9705.782=+=+W D t t ℃

查手册得，由内插法可得在℃下，乙醇的粘度为

s mpa A ⋅=3790.0μ，水的粘度为s mpa B ⋅=3245.0μ

可以有下式求得平均粘度∑=i i x μμ 其中xi-进料中某组分的摩尔分数

i μ-该组分的粘度，按照塔的平均温度下的液体计

那么av μ

带入回归方程)(lg 0815

.0lg av av αμαμ+ 该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率，那么筛板塔为1 精馏段实际板层数 N 精= 10/0.653=16 提馏段实际板层数 N 提=4/0.653=7 进料板位置 16=r N 总的塔板数 Nc=16+7=23

3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算：一、乙醇气液平衡数据〔〕表1如下

查阅文献，整理有关物性数据 表2如下 〔1〕水和乙醇的物理性质

水和乙醇的物理性质

由常压下乙醇-水溶液的温度组成t-x-y 图可查得 塔顶温度t D ℃ 泡点进料温度t F ℃ 塔釜温度t W ℃ 全塔平均温度

C t t t t W

F D 04.873=++=

由液体的黏度共线图可查得℃下，乙醇的黏度μL ·s ，水的黏度μL ·s

3269

.0)1740.01(38.01740.0⨯-+⨯==∑L i i L x μμ