化工分离过程课程设计

关键词：Wilson方程；三元物系；筛板；精馏；设计计算；操作弹性。
Abstract
We often need to separate the liquid mixture in order to achieve the purpose of purification and recovery of useful components, and distillation is one of these meths in chemical, petroleum, medicine, food and other production medium figure odds.With the development of chemical industry, distillation technology, equipment and theory also had the very big development.
Distillation operation achieves the purpose of separation depending on the theoretical of the component’s differences in the mixture of volatile . The several times operation of gas condensation or liquid partial gasification is rectification. Wilson equation has been widely applied in engineering, the hydrocarbon, alcohol, ether, acetone and water cut, sulfur and halogen miscibility system can obtain good results. Therefore, mastering gas-liquid balance relationship, being familiar with all kinds of tower operation characteristics, the selection, design and analysis of the various parameters is very important in the process of separation.
第一章相平衡设计和塔板结构设计综述 …………………………………………5
1.1相平衡设计综述 …………………………………………………………5
1.2塔板结构设计综述 ………………………………………………………6
第二章相平衡方程计算……………………………………………………………8
2.1计算进料的泡点温度 ……………………………………………………8
四、设计所需技术参数
1、题中各组分安托尼方程 (单位：t—K； —Pa)。
五、说明书参考内容
中文摘要、关键词
英文摘要、关键词
前言（包括设计依据、主要内容、特点、意义等）
第1章 相平衡设计和塔板结构设计综述
第2章 相平衡方程计算
第3章 塔结构设计
1.1 塔径设计
1.2 塔结构设计
第4章 水力学计算
第5章 分析与讨论
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量驱动下，使气液两相多次接触和分离，利用各组分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，实现原料混合物中各组分分离，该过程是同时进行传质传热过程。
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
3.2.1堰长 的计算……………………………………………………14
3.2.2弓形降液管宽度和横截面积……………………………………14
3.2.3降液管底隙高度 ………………………………………………16
3.3塔板布置及筛孔数目及排列方式………………………………………16
第四章水力学计算…………………………………………………………………19
本次采用Wilson方程进行甲醇、乙醇、正丙醇三元物系的相平衡常数的计算，以及精馏塔工艺设计、筛板的设计计算，绘制了精馏工艺流程图。通过对塔的计算我们得出本次筛板塔的塔径为1.2m,据此选用常规的单溢流弓形降液管，降液管底隙高度大于0.006m。依据计算我们得到单板总压降合格、不会发生液泛、液沫夹带及漏液这几个结论。最终计算得出的操作弹性为3.54。
4.3液沫夹带…………………………………………………………………… 20
4.4塔板负荷性能图 ………………………………………………………………21
4.4.1液沫夹带线 …………………………………………………………………21
4.4.2液泛线 ……………………………………………………………………23 4.4.3液相负荷上限线 ……………………………………………………………23
4.4.4漏液线……………………………………………………………………… 24
4.4.5液相负荷下限线 ……………………………………………………………26
第五章分析与讨论…………………………………………………………………27
第六章结语…………………………………………………………………………28
感谢信………………………………………………………………………29
Keywords: Wilson equation; The ternary system; Sieve plate; Distillation; Design calculation
前言
精馏塔的设计是培养我们化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计，使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中，不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
3.1.2密度 ………………………………………………………………12
3.1.3表面张力 …………………………………………………………12
3.1.4求最小回流比及操作回流比……………………………………12 3.1.5求精馏塔的气液负荷 ………………………………………………………12
3.2塔结构设计………………………………………………………………14
化工与制药学院
课程设计任务书
专业化学工程与工艺班级学生姓名
发题时甲醇、乙醇、正丙醇三元物系相平衡常数和浮阀塔板结构设计
二、课题条件（文献资料、仪器设备、指导力量）
采用浮阀塔分离含甲醇0.60、乙醇0.30、正丙醇0.10（均为摩尔分数）的混合物，操作压力为101.3kPa，气相看成理想气体，液相看成非理想溶液，假设100kmol/h进料，塔顶采出为60kmol/h，回流比为R=2.2。物料分配计算时，相对挥发度可取进料板值。用Willson方程计算体系活度系数，描述相平衡方程计算式。对该塔进行塔板结构设计，进行水力学计算，绘出负荷性能图，找出该塔操作弹性。
说明：
1．学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经教研室主任审核签字后，正式发给学生。设计装订时应将此任务书订在设计说明书首页。
2．如果设计技术参数量大，可在任务书后另设附表列出。
摘要
在化工、石油、医药、食品等生产中，常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的目的，而蒸馏就是其中的一种方法。随着化学工业的发展，蒸馏技术、设备及理论也有了很大的发展。蒸馏操作的理论依据是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离的目的。在操作中进行多次的气体部分冷凝或液体部分气化称为精馏。Wilson方程在工程上的应用广泛，对含烃、醇、醚、酮以及含水、硫、卤素的互溶体系均能获得较好的结果。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
The Wilson equation is adopted to improve the methanol, ethanol, propanol ternary system ,which is the calculation of phase equilibrium constant, and process design, the design calculation of sieve plate from the rectification column, mapped the distillation process flow diagram.
三、设计任务（含实验、分析、计算、绘图、论述等内容）
1、查找基础数据（Willson参数），计算活度系数，描述相平衡方程；
2、对该塔进行结构设计；
3、进行水力学计算，绘出负荷性能图，找出操作弹性；
4、对该塔结构设计进行讨论；
5、采用CAD绘出精馏系统工艺流程图。
要求：提交设计说明书按论文格式书写，层次分明，书写工整，独立完成。
一个系统可以是多组分的并含有许多相。当相与相间达到物理的和化学的平衡时，则称系统达到了相平衡。相平衡的热力学条件是各相的温度和压力相等，任一组分在各相的化学势相等。
化工热力学研究的两相系统的平衡，有 气液平衡、气固平衡、汽液平衡、汽固平衡、液液平衡、液固平衡和 固固平衡；相数多于二的系统，有气液固平衡、汽液液平衡等。系统 处于相平衡状态时，各相的温度、压力都相同，它们的组成一般不相 同。相平衡的研究主要是通过实验测定有关数据，并应用相平衡关联 的方法，以探讨平衡时温度T、压力p 和各相组成（摩尔分率x、y） 之间的关系,借以判断一定条件下相变化过程的方向,并根据偏离相平 衡的程度来估计过程推动力的大小。相平衡是传质分离过程和热质传 递过程的理论基础之一。例如：蒸馏和吸收利用相平衡时汽液或气液 两相组成不同，通过相际物质传递来实现混合物的分离；萃取根据物 质在两个不互溶或部分互溶的液相中溶解度的不同来实现混合物的 分离;结晶利用固体在液体中溶解度的限制,从溶液中析出固体。这些 过程都涉及物质在相际的传递。研究相平衡可为选择合适的分离方法 提供依据。在传质设备（如精馏设备、萃取设备）的计算中，可用相 平衡数据来计算设备的平衡级数或传质单元数。此外，相平衡研究还 用于探讨诸如玻璃、陶瓷、耐火材料、合金等材料的形成条件。系统中强度性质完全相同的部分称为一相。相与相之间有明显的界面。一个相可以是连续的，也可以是不连续的（如分散的液滴或晶粒）。只有一相存在的系统称为单相或均相系统，有两个以上的相存在的系统一般称为多相或非均相系统。