分离乙醇水精馏塔设计(含经典实用工艺流程图和塔设备图).doc

分离乙醇-水的精馏塔设计

设计人员：

所在班级：化学工程与工艺成绩：

指导老师：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）生产能力为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（A2 号图纸）；

2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；

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。

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％，生产能力为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≤0.7kPa。

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＝＝0.1740

原料乙醇组成 xD0.7788

塔顶易挥发组分回收率90％

平均摩尔质量 MF =

由于生产能力50000吨／年，.

则 qn，F

所以，qn，D

2）塔板数的确定：

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=5.1016，

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是最小回流比的合适倍数，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y=2.872x-0.078所以提馏段x=xw=0.04

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 =79.26℃ 塔顶D

t ：43.899515

.7872.7443.8941.7815.78--=--D t ，D t =78.05℃ 塔釜W

t ：

00.1100

90.105.95100--=--w t ，W t =97.63℃ 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87.84℃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

则av μ=0.4*0.3790+0.6*0.3245=0.3463mPaS

带入回归方程E1=0.563-0.276lg )(lg 0815.0lg av av αμαμ+2=0.594 该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率，则筛板塔为E=1.1E 1=0.653 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（101.3kPa）表1如下