乙醇-水精馏塔课程设计报告浮阀塔
乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计
化工原理课程设计任务书一、设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔二、原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液8万吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为35%（质量百分比）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于93.5%（质量分数）塔顶乙醇含量不高于0.11%（质量分数）塔操作条件：平均操作压力：1atm进料热状况：饱和液体进料回流比：自选单板压降：<=0.7kpa塔板类型：筛板或浮阀塔工作日：每年300天，每天24小时连续运行目录绪论 (1)设计方案简介 (2)塔板的工艺设计 (3)一、精馏塔全塔物料衡算 (3)二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (3)三、理论塔板的计算 (9)四、塔经的初步计算 (10)五、溢流装置 (11)六、塔板布置及浮阀数目与排列 (12)塔板的流体力学计算 (14)一、气相通过浮阀塔板的压降 (14)二、淹塔 (15)三、液沫夹带 (16)四、塔板负荷性能图 (17)附件设计 (21)塔总体高度的设计 (23)塔附属设备设计 (24)设计体会 (25)参考书目 (26)主要符号说明 (27)结束语 (29)绪论塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。
化工原理课程设计-分离乙醇—水二元物系浮阀式精馏塔的设计
化工原理课程设计任务书1.设计题目：分离乙醇—水二元物系浮阀式精馏塔的设计2.原始数据及条件：生产能力：年处理乙醇—水混合液7.92千吨(开工率为3000/天)原料：来自原料罐，温度20℃，乙醇含量为48%（质量分率,下同）分离要求：塔顶乙醇含量不低于92%塔底乙醇含量不高于0.03%塔顶压力P=105KPa进料状态为泡点进料塔釜为饱和蒸汽直接加3.设计任务：1. 完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。
2. 画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。
3. 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
摘要本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设计过程。
精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。
通过对精馏塔的核算，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
本次设计结果为：理论板数为20块，塔效率为42.2%，精馏段实际板数为40块，提馏段实际板数为5块，实际板数45块。
进料位置为第17块板，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为0.8米，设置了四个人孔，塔高22.19米，通过浮阀板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
关键词：二元精馏、浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学验算。
第一章绪论 (1)第二章塔板的工艺设计 (3)2.1精馏塔全塔物料衡算 (3)2.2 乙醇和水的物性参数计算 (3)2.2.1温度 (3)2.2.2密度 (4)2.2理论塔板的计算 (7)第三章塔体的工艺尺寸计算 (8)3.1塔径的初步计算 (8)3.2溢流装置 (10)3.3塔板分布、浮阀数目与排列 (11)第四章筛板的流体力学验算 (12)4.1气相通过浮阀塔板的压降 (12)4.2淹塔 (13)4.3物沫夹带 (14)第五章塔板负荷性能曲线 (15)5.1物沫夹带线 (15)5.2液泛线 (15)5.3液相负荷上限 (16)5.4漏液线 (16)5.5液相负荷下限 (16)第六章塔附件的设计 (17)6.1接管 (17)6.2筒体与封头 (19)6.3除沫器 (19)6.4裙座 (20)6.5人孔 (20)第七章塔总体高度的设计 (20)7.1塔的顶部空间高度 (20)7.3塔总体高度 (20)第八章附属设备的计算 (20)8.1 热量衡算 (20)8.1.1 0℃的塔顶气体上升的焓Qv (20) (21)8.1.2回流液的焓QR8.1.3塔顶馏出液的焓Q D (21)8.1.4冷凝器消耗的焓Q C (21)8.1.5进料口的焓Q F (21)8.1.6塔釜残液的焓Q W (22)8.1.7再沸器Q B (22)8.2 冷凝器的设计 (22)8.3冷凝器的核算 (23)8.4泵的选择 (23)浮阀塔工艺设计计算结果列表 (24)主要符号说明 (25)参考文献 (27)致谢 (27)第一章绪论精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。
乙醇-水精馏塔设计报告
（封面）XXXXXXX学院乙醇-水精馏塔设计报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日目录第一章设计任务书 (1)第二章设计方案的确定及流程说明 (2)2.1 塔类型的选择 (2)2.2 塔板形式的选择 (3)2.3 设计方案的确定 (4)第三章塔的工艺计算 (6)3.1物料衡算 (6)3.2理论板数，板效率及实际板数的计算 (10)3.3平均参数、塔径、塔高的计算 (14)第四章塔板结构设计 (21)4.1塔板结构尺寸的确定 (21)4.2塔板流体力学计算 (23)第五章塔板负荷性能图 (28)5.1 精馏段 (28)5.2提馏段 (30)第六章附属设备设计 (33)6.1产品冷却器 (33)6.2接管 (34)6.3其他 (35)第七章设计方案的比较与讨论 (36)第一章设计任务书一、设计题目：乙醇—水精馏塔本设计是根据生产实际情况并加以一定程度的简化而提出的。
二、设计任务及条件1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量），其余为水。
2.产品乙醇含量不得低于94%（质量）。
3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。
4.生产能力为日产（24小时）50吨94%的乙醇产品5.操作条件：精馏塔顶压力：4KPa（表压）进料状况：泡点进料回流比：R/R min=1.6单板压降：不大于667 Pa加热蒸汽压力：101.3kPa（表压）6.设备形式：浮阀塔7.厂址：天津地区第二章设计方案的确定及流程说明2.1 塔类型的选择塔设备的种类很多，按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按塔内气液相接触构件的结构形式又可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔和填料塔各有适用的环境，具体板式塔和填料塔性能的比较可见下表1：表1 板式塔和精馏塔的比较类型板式塔填料塔结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难，安装程序较简单，检修清理容易，金属材料耗量大新型填料制备复杂，造价高，检修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料在本设计中，之所以选用板式塔，塔底为直接蒸汽加热，板式塔塔底无需再添加气体初始分布装置，且塔顶和进料口位置无需添加液体初始分布装置；另一方面，塔板所需费用要远低于规整填料，正式是因为板式塔的结构简单，造价较低两大优点，导致具有比较大的经济优势。
乙醇--水精馏塔设计
化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下：原料加料量F＝100kmol/h ＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录化工原理课程设计任务书.............................. 错误!未定义书签。
摘要 (Ⅳ)第一章前言......................................... 错误!未定义书签。
1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)1.2精馏塔对塔设备的要求 (1)1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (1)1.4本设计所选塔的特性 (1)第二章流程的确定和说明 (3)2.1设计思路 (3)2.2设计流程 (3)第三章精馏塔的工艺计算 (4)3.1物料衡算 (4)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (4)3.1.2物料衡算 (4)3.2回流比的确定 (5)3.2.1平均相对挥发度的计算 (5)3.2.2最小回流比的确定 (6)3.3板数的确定 (6)3.3.1精馏塔的气液相负荷 (6)3.3.2精馏段与提馏段操作线方程 (6)3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置 (6)3.3.4全塔效率 (8)3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)3.4.1操作温度的计算 (8)3.4.2操作压强 (9)3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量 (10)3.4.4精馏塔各组分的密度 (12)3.4.5液体表面张力的计算 (15)3.4.6液体平均粘度的计算 (15)3.4.7气液负荷计算 (16)3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)3.5.1塔径的计算 ............................................. 错误!未定义书签。
乙醇_水连续浮阀式精馏塔的设计说明
毕业设计（论文）手册学院：职业技术学院专业班级：练油技术0932 姓名：韩宏宇指导教师：时维振2012 年 6 月毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）评阅书毕业设计（论文）评阅书毕业答辩情况表乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。
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。
(7)塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。
本次设计的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，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
本设计书对苯和甲苯的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算。
(4)关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段AbstractChemical production often require two yuan of liquid mixture separation to achieve the purification or recovery of useful components of the purpose, distillation is the use of liquid mixtures of volatile components in the different degree with the help of repeated many of vaporization and condensation to light hydrocarbon separation method. Distillation in chemical, petrochemical, light industry and other industrial production plays an important role. Therefore, mastering the vapor-liquid phase equilibrium relations, familiar with the various types of towers operating characteristics, to choose, design and analysis in the process of separation of various parameters is very important. Tower equipment is chemical, oil refining production in the most important equipment of one type of. The design of the floating valve tray in chemical production is mainly of gas-liquid mass transfer equipment. The design for the two yuan of property of the distillation problem analysis, selection, calculation, calculation, drawing, is a complete distillation design process, the design method widely adopted by engineering technical personnel. The design of books on benzene and toluene separation equipment - float valve tower are describe in detail, mainly including: process calculation, calculation of auxiliary equipment, tower equipment drawings.Key words: ethanol, water, two yuan of distillation, float valve continuous distillation distillation tower, the stripping section目录前言 (11)第一章精馏塔的相关概述 (12)1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用 (12)1.2 精馏塔对塔设备的要求 (12)1.3 常用板式塔类型及本设计的选型 (12)1.4 本设计所选塔的特性 (13)第二章精馏塔的设计容 (14)2.1 塔板的工艺设计 (14)2.1.1精馏塔全塔物料衡算 (14)2.1.2 乙醇-水相关计算 (14)2.1.3理论塔板的计算 (22)2.1.4塔径的初步设计 (24)2.1.5溢流装置 (25)2.1.6塔板布置及浮阀数目与排列 (27)2.2 塔板的流体力学计算 (29)2.2.1 气相通过浮阀塔板的压降 (29)2.2.2淹塔 (31)2.2.3物沫夹带 (32)2.2.4塔板负荷性能图 (33)2.3 塔附件设计 (39)2.3.1接管 (39)2.3.2筒体与封头 (41)2.3.3除沫器 (41)2.3.4裙座 (42)2.3.5 吊柱 (42)2.3.6人孔 (42)2.4 塔总体高度的设计 (43)2.4.1塔的顶部空间高度 (43)2.4.2 塔的底部空间高度 (43)2.4.3塔体高度 (43)2.5 附属设备设计 (43)2.5.1 冷凝器的选择 (43)2.5.2再沸器的选择 (44)第三章总结 (46)谢辞 (47)参考文献 (48)前言乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
乙醇水连续精馏浮阀塔的设计课程
课程设计设计题目乙醇-水连续精馏浮阀塔的设计学生姓名学号专业班级指导教师2014年 1 月 11 日.乙醇——水浮连续精馏阀塔工艺设计目录化工原理课程设计任务书 (3)摘要 (4)一、设计任务及方案简介 (10)1.1 设计任务 (10)1.2 设计方案论证及确定 (10)二、工艺流程草图及说明 (12)2.1.1 工艺草图 (12)2.2 工艺流程说明 (12)三、精馏塔工艺的设计及计算 (13)3.1 塔的物料衡算： (13)3.1.1 液料及塔顶，塔底产品含乙醇摩尔分数 (13)3.1.2平均摩尔质量 (13)3.1.3 物料衡算 (13)3.2 塔板数的确定： (14)3.2.1 理论塔板数N的求取 (15)TR及操作回流比R (16)3.2.2．求最小回流比min3.2.3 求理论塔板数T N (16)3.3 塔的平均温度: (17)3.4 密度 (17)3.4.1 精馏段 (17)3.4.2 提馏段 (18)3.4.3 不同温度下乙醇和水的密度 (18)3.5 混合物的粘度 (19)3.6 相对挥发度 (19)3.6.1 精馏段挥发度 (19)3.6.2 提馏段挥发度 (19)3.7 气液相体积流量计算 (20)3.7.1 精馏段 (20)3.7.2 提馏段 (20)3.8 混合溶液表面张力 (20)v3.8.1 精馏段 (21)3.8.2 提馏段 (22)3.9 全塔效率及实际塔板数 (22)四、工艺计算及主体设备的设计 (23)4.1 管径的初步设计 (23)4.1.1精馏段 (24)4.1.2 提馏段 (25)4.2 溢流装置 (25)4.2.1 堰长 (25)4.2.2 方形降液管的宽度和横截面 (26)4.2.3 降液管底隙高度 (26)4.3 塔板分布及浮阀数目及排列 (26)4.3.1 塔板分布 (26)4.3.2 浮阀数目与排列 (26)4.4 塔板的流体力学计算 (29)4.4.1 气相通过浮阀塔板的压降 (29)4.5 淹塔 (30)4.5.1 精馏度 (30)4.5.2 提馏段 (30)4.6 物沫夹带 (31)4.6.1 精馏段 (31)4.6.2 提馏段 (31)4.7塔板负荷性能图 (32)4.7.1 物沫夹带线 (32)4.7.2 液泛线 (32)4.8 液相负荷上限 (33)4.9 液漏线 (33)4.10 液相负荷下限性 (34)五、塔的附属设备选型及校核 (35)5.1 接管 (35)5.1.1 进料管 (35)5.1.2 回流管 (36)5.1.3 塔釜出料管 (36)5.1.4 塔顶蒸汽出料管 (37)5.1.5 塔釜进气管 (37)5.1.6 法兰 (37)5.2 筒体与封头 (38)5.2.1 筒体 (38)5.2.2 封头 (39)5.3 除沫器 (39)5.4 裙座 (39)5.5吊柱 (40)5.6人孔 (40)5.7 塔总体高度的计算 (40)5.7.1 塔的顶部空间高度 (40)5.7.2 塔的底部空间高度 (40)5.7.3 塔立体高度 (40)5.8 附属设备设计 (41)5.8.1 冷凝器的选择 (41)5.8.2 再沸器的选择 (41)六、塔的各项指标校验 (42)6.1 风载荷及风弯矩 (42)6.1.1 风载荷 (42)6.2 风弯矩 (42)6.3 离心泵选型 (43)6.4 塔体的强度和稳定性校核 (44)6.4.1 塔底危险截面1-1轴向应力计算 (44)6.5 质量载荷 (44)6.6 塔底抗压强度校核 (45)6.6.1 塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性校核 (45)6.7 裙座的强度及稳定性校核 (45)裙座底部0-0截面的轴向应力计算 (45)6.8 焊缝强度 (46)6.9.1 水压试验时，塔体1-1截面的强度条件 (46)6.9.2水压试验时裙裾底部1-1截面的强度和稳定性验算 (47)七、设计结果概要及汇总 (47)7.1 全塔工艺设计结果总汇 (47)7.2 主要符号说明 (50)八、总结 (52)8.1 总结 (52)8.2 心得 (53)九、主要参考文献 (54)绪论本设计书介绍的是浮阀塔精馏的设计，其中包括设计方案的确定、塔主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图及草图及说明、设计结果概要及一览表等几大内容。
课程设计—乙醇-水的精馏塔——浮阀塔
目录第一章概述 (3)1.1塔设备的类型 (3)1.2板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.1 板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.2 塔设备的选型 (4)第二章设计任务 (5)2.1 设计摘要 (5)2.2 设计任务及条件 (6)2.3 设计任务书 (6)第三章设计方案简介 (8)3.1 设计方案的确定 (8)3.1.1 装置流程的确定 (8)3.1.2 操作压力的选择 (8)3.1.3 进料状况的选择 (9)3.1.4 加热方式的选择 (9)3.1.5 回流比的选择 (9)3.2 塔板的类型与选择 (9)3.2.1 塔板的类型 (9)3.2.2 塔板的选择 (11)第四章浮阀塔精馏工艺设计 (11)4.1 工艺计算 (11)4.1.1 全塔物料衡算 (11)的确定 (12)4.1.2 Rmin4.1.3 塔板数的确定 (14)4.2 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (19)4.2.1 操作压力 (19)4.2.2 操作温度 (19)4.2.3 平均摩尔质量 (20)4.2.4 平均密度 (21)4.2.5 液体平均表面张力计算 (22)4.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (24)4.3.1 塔径的计算 (24)4.3.2 精馏塔有效高度的计算 (27)4.3.3 塔高的计算 (27)4.4 塔板主要工艺尺寸的计算 (28)4.4.1 溢流装置计算 (28)4.4.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (31)4.5 塔板流体力学验算 (33)4.5.1 气相通过浮阀塔板的压降 (33)4.5.2 淹塔 (34)4.5.3 雾沫夹带 (35)4.6 塔板负荷性能图 (37)4.6.1 雾沫夹带线 (37)4.6.2 液泛线 (38)4.6.3 液相负荷上限线 (39)4.6.4 漏液线 (39)4.6.5 液相负荷下限线 (40)工艺设计计算结果与主要符号说明 (44)主要参考文献 (46)课程设计心得 (46)第一章概述1.1 塔设备的类型塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
化工原理课程设计_乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计 (1)
第一章：塔板的工艺设计一、精馏塔全塔物料衡算F:进料量（kmol/s ） F x :原料组成（摩尔分数，同下） D:塔顶产品流量（kmol/s ） D x :塔顶组成 W:塔底残液流量（kmol/s ） ：W x 塔底组成原料乙醇组成：%91.8%10018/8046/2046/20x =⨯+=F塔顶组成：%98.85%10018/646/9446/94=⨯+=D x塔底组成：%12.0%10018/7.9946/3.046/3.0=⨯+=W x进料量：F=25万吨/年=4706.036002430010182.01462.0102543=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⨯（kmol/s ） 物料衡算式为：F=D+W Fx F =Dx D +W W x 联立带入求解：D=0.0482 kmol/s W=0.4424 kmol/s二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1. 温度利用表中数据由差值法可求得t F 、t D 、t W①t F :21.791.80.89t 66.921.77.860.89F --=--, t F =87.41 ℃②t D :72.7498.8541.78t 72.7443.8941.7815.78--=--D ， t D =78.21 ℃③t W ：12.0100t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.82221.7841.872t t t 1=+=+=F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.93272.9941.872t t t 2=+=+=F W ℃ 2. 密度已知：混合液密度：B B A A Lραραρ+=1(α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：004.22TP MP T V =ρ塔顶温度：t D =78.21 ℃ 气相组成43.8910015.7821.7843.8915.7815.7841.78y --=--D D y ：， %88.86=D y进料温度：t F =87.41℃ 气相组成FF y 10091.3841.870.8975.4391.387.860.89y --=--：， %26.42y =F塔底温度：t W =99.72℃气相组成WW y 100072.991000.1705.95100y --=--：， W y =1.06%⑴ 精馏段液相组成1x ：1x =2x x FD +, %445.47x 1= 气相组成2y y y y 11FD +=：, %545.64y 1= 所以 286.31)4745.01(184745.0461=-⨯+⨯=L M kg/mol 074.36)6455.01(186455.0462=-⨯+⨯=L M kg/mol三、理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液两相平衡，而且上液相组成均匀。
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-- -目录设计任务书 (4)第一章前言 (5)第二章精馏塔过程的确定 (6)第三章精馏塔设计物料计算 (7)3.1水和乙醇有关物性数据 (7)3.2 塔的物料衡算 (8)3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8)3.2.2平均分子量 (8)3.2.3物料衡算 (8)3.3塔板数的确定 (8)3.3.1理论塔板数N T的求取 (8)3.3.2求理论塔板数N T (9)3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11)3.4.1操作压强P m (12)3.4.2温度t m (12)3.4.3平均分子量M精 (12)3.4.4平均密度ρM (13)3.4.5液体表面X力σm (13)3.4.6液体粘度μm L， (14)3.4.7精馏段气液负荷计算 (14)第四章精馏塔设计工艺计算 (15)4.1塔径 (15)4.2精馏塔的有效高度计算 (16)4.3溢流装置 (16)4.3.1堰长l W (16)4.3.2出口堰高h W (16)4.3.3降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16)4.3.4降液管底隙高度h o (17)4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17)4.5塔板流体力学校核 (18)4.5.1气相通过浮塔板的压力降 (18)4.5.2淹塔 (18)4.6雾沫夹带 (18)4.7塔板负荷性能图 (19)4.7.1雾沫夹带线 (19)4.7.2液泛线 (20)4.7.3液相负荷上限线 (20)4.7.4漏液线（气相负荷下限线） (20)4.7.5液相负荷下限线 (21)4.8塔板负荷性能图 (22)设计计算结果总表 (23)符号说明 (24)关键词 (25)参考文献 (25)课程设计心得 (26)附录 (27)附录一、水在不同温度下的黏度 (27)附录二、饱和水蒸气表 (27)附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)精馏塔设计任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔设计二、设计条件（1）处理量：60000（吨/年）（2）料液浓度：30（wt%）（3）产品浓度：92.5（wt%）（4）易挥发组分：99.9%（5）每年实际生产时间：7200小时/年（6）操作条件：精馏塔塔顶压力常压进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽单板压降不大于0.7kPa乙醇-水平衡数据自查（7）设备类型为浮阀塔三、设计任务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（可以不画）8、精馏塔接管尺寸计算9、绘制工艺流程图10、对设计过程的评述和有关问题的讨论乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计第一章前言乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。
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，也极具溶解性，所以，想要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的，塔内装有若干层塔板或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型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。
浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。
F1型浮阀的结果简单、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（168-68），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，才用轻阀。
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。
浮阀塔不宜处理易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。
第二章精馏流程的确定乙醇——水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。
塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
其中工艺流程图见图。
其中精馏塔选用F1型重阀浮阀塔。
图2-1乙醇-水精馏塔工艺流程简图第三章精馏塔设计物料计算在常压连续浮阀精馏塔中精馏乙醇——水溶液，要求料液浓度为30%，产品浓度为92.5%，易挥发组分回收率99.9%。
年生产能力20000吨/年操作条件：①间接蒸汽加热②塔顶压强：4atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料3.1查阅文献，整理有关物性数据⑴水和乙醇的物理性质名称分子式相对分子质量密度20℃3/kg m沸点101.33kPa℃比热容(20℃)Kg/(kg.℃)黏度(20℃)mPa.s导热系数(20℃)ω/(m.℃)表面X力3σ⨯10(20℃)N/m水2H O18.02 998 100 4.183 1.005 0.599 72.8乙醇25C H OH46.07 789 78.3 2.39 1.15 0.172 22.8⑵常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表常压下乙醇—水系统t—x—y数据如表3—1所示。
表3—1乙醇—水系统t—x—y数据沸点t/℃乙醇摩尔数/%沸点t/℃乙醇摩尔数/% 气相液相气相液相99.9 0.004 0.053 82 27.3 56.44 99.8 0.04 0.51 81.3 33.24 58.78 99.7 0.05 0.77 80.6 42.09 62.22 99.5 0.12 1.57 80.1 48.92 64.70 99.2 0.23 2.90 79.85 52.68 66.28 99.0 0.31 3.725 79.5 61.02 70.29 98.75 0.39 4.51 79.2 65.64 72.71 97.65 0.79 8.76 78.95 68.92 74.69 95.8 1.61 16.34 78.75 72.36 76.93 91.3 4.16 29.92 78.6 75.99 79.26 87.9 7.41 39.16 78.4 79.82 81.83 85.2 12.64 47.49 78.27 83.87 84.91 83.75 17.41 51.67 78.2 85.97 86.40 82.3 25.75 55.74 78.15 89.41 89.413.2 塔的物料衡算3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率=+=18/7046/3046/30xF0.144=+=18/5.746/5.9246/5.92x D 0.828=+=18/9.9946/1.046/1.0x w 0.000393.2.2平均分子量M F==-+⨯18144.0146144.0）（22.03km ol kg=-+⨯=18828.0146828.0M）（D41.18km ol kgMw==-+⨯1800039.014600039.0）（18.01km ol kg3.2.3物料衡算总物料衡算 7200/20000000''D =+W易挥发组分的物料衡算 7200/200000003.0'001.0'D 925.0⨯=+W 联立以上二式得h kg 8.2777'F =h km ol 09.12603.22/8.2777F == h kg 9.898'D =h km ol 83.2118.41/9.898D == h kg 9.1878'W =h km ol 26.10401.18/9.1878W ==3.3塔板数的确定3.3.1理论塔板数N T 的求取 （1）根据乙醇—水气液平衡表（2）求取最小回流比R min 和操作回流比R因为乙醇—水不是理想体系，当操作线与q 线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已经于平衡线相切，如图2-2点g 所示，此时恒浓区出现在g 点附近，对应回流比为最小回流比。
由点（x D ，x D ）向平衡线做切线，切线斜率为1minmin+RR 。
图3-2R min =1..58，由工艺条件决定R=1.6R min 故取R=2.258由于采用泡点进料，所以q=1 3.3.2求理论塔板数N T 回收率乙醇的回收率为：%55.99%100=⨯=FDFx Dx H 水的回收率为：%56.96%100)144.01(09.126)00039.01(26.104)1()1(=⨯-⨯-⨯=--=F W x F x W H精馏段操作线方程为235.0717.0y +=x 提馏段操作线方程为000528.0'354.2'''''-=---=x x WL Wx W L L y W 采用直角梯级法求理论板层数，如图3-3所示，在塔底或恒沸点附近作图时需要将图局部放大，如图3-4和3-5。
图3-3图3-4图3-5图3-6求解结果为：总理论板数N T =15.7 精馏段理论板数为12层 进料板为第13层 提馏段理论板数为3.7层 实际塔板数的确定 全塔效率μmTlg 616.017.0E-=根据塔顶、塔底液相组成查图3-6，求得塔平均温度为89.18℃，该温度下的进料液相平均粘度为：μμμ水乙醇）（144.01144.0m-+=334.03202.0)144.01418.0144.0m=⨯-+⨯=（μ46.0463.0334.0lg 616.017.0ET≈=-=实际塔板数 精馏段塔板数：2709.2612EN T≈==精 提馏段塔板数：904.87.3EN T≈==提总塔板数为36层3.4塔的工艺条件及物性数据计算以精馏段为例进行计算： 3.4.1操作压强P m塔顶压强kPa 3.1053.1014P D =+=，取每层塔板压降kPa 7.0P =∆ 进料板压强kPa 2.1247.0273.105P F =⨯+= 精馏段平均操作压强kPa 75.11422.1243.105P m =+=3.4.2温度t m根据操作压强，依据安托因方程及泡点方程试差计算得：塔顶℃27.78t D =，进料板 则精馏段平均温度℃，精47.81267.8427.78t m =+=℃67.84t F =3.4.3平均分子量M 精 求平均相对挥发度塔顶、进料板、塔底操作温度下纯组分的饱和蒸汽压P 0表3-2塔顶 24.227.4533.101PP 0B0A D ===α 进料板20.268.5896.128F ==α 塔底 20.233.10105.223W ==α全塔平均相对挥发度为22.220.224.2WD=⨯==ααα相平衡方程x22.11x22.2x 11x y +=-+=）（αα（1）塔顶828.0y x1D==684.0xD=kmol kg /18.4118)828.01(46828.0M VD=⨯-+⨯= kmol kg /15.3718684.0146684.0M LD=⨯-+⨯=）（（2）进料板402.0yF=233.0x F =kmol kg /26.2918402.0146402.0MVF=⨯-+⨯=）（ kmol kg /52.2418233.0146233.0MLF=⨯-+⨯=）（精馏段的平均摩尔质量kmol kg /22.35226.2918.41M V =+=，精kmol kg /14.28252.2415.37M L =+=，精3.4.4平均密度ρM （1）液相密度ρML ， ρωρωρBL BAL AML 1，，，+=塔顶：5.972075.0789925.01ML +=ρ，3.800ML =ρ，kg/m3进料板上由进料板液相组成233.0xA=44.018233.0146233.046233.0A =⨯-+⨯⨯=）（ω2.92444.017.79644.01ML -+=ρ，4.863MLF =ρ，kg/m 3故精馏段平均液相密度85.83124.8633.800M L =+=ρ精，kg/m 3（2）气相密度ρMV ，37.147.81273314.822.3575.114RTP M V =+⨯⨯==）（精精，M ρkg/m 33.4.5液体表面X 力 σmσσi n1i i mx ∑==m /mN 85.1463.0828.018.17828.0Dm =⨯-+⨯=）（，σm /mN 20.462.0233.0116233.0Fm =⨯-+⨯=）（，σm /mN 53.9220.485.14m =+=σ，精 3.4.6液体粘度μmL ，μμin1i i mL x ∑==，s mPa 519.037.0828.0155.0828.0DL •=⨯-+⨯=）（，μ s mPa 302.029.0233.0134.0233.0L •=⨯-+⨯=）（，Ｆμs mPa 4105.02302.0519.0M L •=+=μ精，3.4.7精馏段气液负荷计算h kmol RD L /19.5583.21258.2=⨯==h kmol D L V /02.7783.2119.55=+=+=00052.085.831360014.2819.553600L m L L s M L =⨯⨯==ρ精，精m 3/s55.037.1360022.3502.773600V m V V s M V =⨯⨯==ρ精，，精m 3/s第四章 塔和塔板主要工艺尺寸计算4.1塔径气体负荷系数2.002.020⎪⎭⎫⎝⎛=σC C ,由图4-1史密斯关联图,查得20C ，图中的横坐标为 0233.037.185.83155.000052.02/1V L =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρρs s V L初取板间距离m 45.0H T =，取板上液层高度m 07.0h L = 故m 38.0h H L T =-查图4-1可得075.0C20=，故065.02053.90750.0202.0202.0=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=σC Cs m CV V L /6.137.137.185.831065.0max =-⨯=-=ρρρμ 可取安全系数0.7，则s /m 12.16.17.07.0u u max =⨯==m V D s791.012.155.044=⨯⨯==ππμ取标准塔径圆整为0.8m 塔截面积为 222503.08.044m D A T =⨯==ππ实际空塔气速为s m A V T s /093.1503.055.0===μ4.2精馏塔的有效高度计算 精馏段有效高度为m 7.1145.01271H N ZT =⨯-=-=）（）（精精提馏段有效高度为m 6.345.0191H N ZT =⨯-=-=）（）（提提在进料板上设一个人孔，高为0.6m ，提馏段设三个人孔，高为0.6m 故精馏段有效高度为11.7+3.6+0.8⨯4=19.1m4.3溢流装置采用单溢流、弓形降液管、平行受液盘及平行溢流堰，不设进口堰 4.3.1堰长l W 取堰长D 75.0lW=m 6.08.075.0D 75.0l W =⨯==4.3.2出口堰高h Wh h hOW L W-=由75.08.06.0D l W ==，m 71.600052.03600w6.0l L 5.25.2S =⨯=，查图4-1知E 为1.02，根据下式计算m 0062.002.1100084.2w s E 100084.26.000052.03600L L h3232=⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛OW故m 06938.00062.007.0h w =-=4.3.3降液管的宽度W d 与降液管的面积A f由75.08.06.0D l W ==查图4-2得8.017.0D A A W T d ==f，故m 136.0D 17.0W d ==()04.0408.0D A 2==πf m2液体在降液管中停留时间s 6.3400052.045.004.0LH A ST=⨯==f τ（〉5s 符合要求）4.3.4降液管底隙高度h o取液体通过降液管底隙的流速为0.08m/s 则m 011.008.06.000052.0ul L h 'ow S o =⨯=⨯=m 05838.0011.006938.0hh ow=-=-（〉0.006m ）符合要求。