化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计
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。
化工原理课程设计（乙醇和水的分离）
化⼯原理课程设计（⼄醇和⽔的分离）化⼯原理课程设计课题名称⼄醇-⽔分离过程筛板精馏塔设计院系可再⽣能源学院班级应⽤化学0901班学号 1091100128学⽣蔡⽂震指导⽼师覃吴设计周数 1⽬录⼀、化⼯原理课程设计任务书 (4)1.1设计题⽬ (4)1.2原始数据及条件： (4)⼆、塔板⼯艺设计 (4)2.1精馏塔全塔物料衡算 (4)2.2⼄醇和⽔的物性参数计算 (5)2.2.1 温度 (5)2.2.2 密度 (6)2.2.3相对挥发度 (9)2.2.4混合物的黏度 (9)2.2.5混合液体的表⾯⼒ (9)2.3塔板的计算 (10)2.3.1 q、精馏段、提留段⽅程计算 (10)2.3.2理论塔板计算 (12)2.3.3实际塔板计算 (12)2.4操作压⼒的计算 (13)三、塔体的⼯艺尺⼨计算 (13)3.1塔径的初步计算 (13)3.1.1⽓液相体积流量计算 (13)3.1.2塔径计算 (13)3.2塔体有效⾼度的计算 (15)3.3精馏塔的塔⾼计算 (16)3.4溢流装置 (16)3.4.1堰长 (16)3.4.2溢流堰⾼度 (16)3.4.3⼸形降液管宽度和截⾯积 (17)3.5塔板布置 (17)3.5.1塔板的分块 (17)3.5.2边缘区宽度的确定 (18)3.5.3开孔区⾯积计算 (18)3.5.4筛孔计算及其排列 (18)四、筛板的流体⼒学验算 (19)4.1塔板压降 (19)4.1.1⼲板阻⼒ (19)4.1.2⽓体通过液层的阻⼒ (19)4.1.3液体表⾯⼒的阻⼒（很⼩可以忽略不计） (20)4.1.4⽓体通过每层板的压降 (20)4.2液沫夹带 (20)4.3漏液 (21)4.4液泛 (21)五、塔板负荷性能图 (22)5.1漏液线 (22)5.2液沫夹带线 (22)5.3液相负荷下限线 (24)5.4液相负荷上限线 (24)5.5液泛线 (24)5.6图表汇总及负荷曲线图 (26)六、主要⼯艺接管尺⼨的计算和选取 (26)七、课程设计总结 (27)⼋、参考⽂献 (28)⼀、化⼯原理课程设计任务书1.1设计题⽬分离⼄醇⼀⽔筛板精馏塔的设计1.2原始数据及条件：⽣产能⼒：年处理⼄醇⼀⽔混合液2.6万吨/年（约为87吨/天）。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔化工原理课程设计：乙醇水精馏塔设计浮阀塔引言乙醇是一种广泛应用的有机化合物，其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。
其中，对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。
由于乙醇和水的沸点很接近，所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔，以充分分离乙醇和水。
本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例，介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法，以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。
一、浮阀塔的概念及优点浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。
其根据液位高低自动控制阀板开度，使液量自动调节，从而实现了自动调节的效果。
它不仅可以减少运行成本，而且可以提高分离效率，是一种高效的精馏设备。
与其他塔板设备相比，浮阀塔有以下优点：1. 较高的承载能力：浮阀塔可以承载高负荷，因为其在塔板上的负荷更加均匀。
2. 自动调节的效果：由于准确的液位控制，浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位，从而保证了稳定的操作状态。
3. 优异的分离效果：浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔，可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。
二、乙醇水精馏塔的设计要点2.1 分离原理乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点，因此在精馏过程中分离较难。
在浮阀塔精馏中，由于塔板上呈波浪形的流形状，液体的流动不断加速和减速，从而促进了液体分离。
同时，浮阀可以减小气液流动的阻力，从而有利于提高精馏效率。
因此，乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水，不仅能够有效地分离乙醇和水，并且能够节约能源和提高生产效率。
2.2 浮阀塔的设计计算在浮阀塔的设计过程中，需要考虑以下因素：1. 塔板情况：塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。
2. 分离塔高：塔的高度越高，分离效果越好，但成本也相应增加。
3. 精馏温度：通过改变精馏温度可以控制乙醇和水的蒸汽压，从而影响精馏效果。
4. 气液流量比：气液流量比可以影响塔板的液态和气态的几何结构，从而影响塔板的分离效果。
《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计
《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计一、设计任务：完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制精馏塔的工艺条件图及塔板性能负荷图，并编制工艺设计说明书。
二、操作条件：年产量：7500t。
料液初温：30℃料液浓度：43%（含乙醇摩尔分数）塔顶产品浓度：97%（含乙醇摩尔分数）乙醇回收率：99.8%（以摩尔分数计）年工作日：330天（24小时运行）精馏塔塔顶压力：4kPa（表压）冷却水温度：30℃饱和蒸汽压力：2.5kgf/cm2（表压）单板压降：不大于0.7kPa全塔效率：52%回流比是最小回流比的1.8倍进料状况：泡点进料三、设计内容：（1）设计方案简介：对确定的工艺流程及精馏塔型式进行简要论述。
（2）工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
（3）主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
（4）主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量。
（5）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（贴在说明书中对应的地方）。
（6）绘制精馏塔设计条件图。
附：汽液平衡数据表1一、总体设计计算1.1 汽液平衡数据（760mm Hg）1.2塔的物料衡算=43/46.07/(43/46.07+57/18.01)=0.2277XF=97/46.07/(97/46.07+31/18.01)=0.9267XDM=0.2277⨯46.07+（1-0.2277）⨯18.02=24.399kg/kmol F同理可得M=44.013 D，=7.5*106/7920=946.97DD=946.97/44.013=21.516η=0.998=DXD /FXF=21.516*0.9267/0.2277FF=87.742 由 F=D+WFXF =DXD+WXW得：Xw=0.03998W=66.226 Kmol/h1.3塔板计算tF=（0.2277-0.1661/0.2337-0.1661）*(82.7-84.1)+84.1=82.82°CtF=82.82℃乙醇不同温度的饱和蒸气压乙醇的饱和蒸气压o={[(82.82-80)/(90-80)]*(158.27-108.32)}+108.32=122.41 PA水不同温度的饱和蒸气压由图数据通过内插法得P B O =53.0525 α =122.41/53.0525=2.31 泡点进料q=1R min =1/α-1[X D /X F -α(1-X D )/1-X F ]=2.94 R=1.8R min =5.292精馏段操作线方程1111n n D R y x x R R +=+++=0.841x+0.1473提馏段操作线方程W m m x WqF L W x W qF L qF L y -+--++=+''1=1.503x-0.000849实际塔板数N pE T =0.52精馏段Np1=11/0.52=21块提馏段Np2=3/0.52=6块总板数21+6=27块二、塔的工艺条件及物性数据计算2.1精馏段的数据1.平均压力Pm单板降压不大于0.7Kpa所以等于0.7Kpa塔顶：PD=4+101.3=105.3Kpa加料板：PF=105.3+0.7*21=120Kpa平均压力：Pm=(105.3+120)/2=112.65Kpa2.平均温度tD={[(0.9267-0.08943)/(1-0.8943)]*(80.02-78.15)}+78.15=78.72℃tF=82.82℃精馏段tm=(82.82+78.72)/2=80.77℃3.平均分子量塔顶：M VDM = XD×M轻组分+（1－XD）×M重组分=46.07*0.9267+（1-0.9267）*18.01=44.01kg/kmolM LDM = x1×M轻组分+（1－x1）×M重组分=46.07*0.743+(1-0.743)*18.01=38.86kg/kmol进料板的平均分子量:进料板对应的组成Xn 和ynM VFM = yn×M轻组分+（1－yn）×M重组分=46.01*0.512+(1-0.512)*18.01=32.38kg/kmolM LFM = Xn×M轻组分+（1－Xn）×M重组分=46.07*0.2277+(1-0.2277)*18.01=24.4kg/kmol 精馏段：MVm=(44.01+32.38)/2=38.2kg/kmolMLm=(38.36+24.4)/2=31.63kg/kmol4.平均密度塔顶：aA =0.97 aB=0.03查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝ 763.42 Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝ 972.58 Kg/ m3塔顶液相密度：ρLD ＝1/[a1/ρ1+(1-a1) /ρ2]= 741.84Kg/ m3进料板：aA =0.43 aB=0.53查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝ 733.59 Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝ 969.97 Kg/ m3进料液相密度：ρLF ＝1/[a2/ρ1+(1-a2) /ρ2]= 851.93Kg/ m3精馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLD+ρLF)/2=796.88Kg/ m3精馏段平均汽相密度：TM =（TF+TD）/2=80.77℃ρVM ＝PM V /RT M =1.463Kg/ m 35. 液体的平均表面张力 （1）塔顶t D =78.72℃ бO =17.26 бW =62.8V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X D =0.9267 X W =1-0.9267=0.0733 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.977 φW =1-0.977=0.023 B=lg(φW q /φo )=-3.266Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.0007 A=B+Q=-3.266-0.0007=-3.2667lg(φs W q /φso )=-3.2667和φs W +φso =1解得 φs W =0.021 φso =0.979бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.05 бDm =17.81N/m2. 进料板t F =82.82℃ бO =16.88 бW =62.04V O =46.07/733=0.06285m 3/kmol V w =18.01/969.3=0.01858m 3/kmol X o =X F =0.2277 X W =1-0.2277=0.7723 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.499φW =1-0.499=0.501 B=lg(φW q /φo )=-0.298Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.00748A=B+Q=-0.298-0.00748=-0.3055lg(φs W q /φso )=-0.3055和φs W +φso =1解得 φs W =0.498 φso =0.502бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.415 бFm =34.01N/m(3) 精馏段бm =（17.81+34.01）/2=25.91N/m 6. 液体的平均黏度,L D μ=0.44⨯0.9267+(1-0.9267)⨯0.357=0.434.a mP s,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s,L M μ精=0.435*0.3904+0.357*（1-0.3904）=0.387.a mP s 7. 精馏段的汽液负荷计算V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol hS V =,,3600V V m V M ρ精精=135.38*38.2/(3600*1.463)=0.91m 3/sV h =3600*0.91=3262.96m 3/hL=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol h,3600L s L m LM L ρ=精精=113.86*31.63/(3600*796.88)=0.001255L h =3600*0.001255=4.52m 3/h2.2 提馏段的数据1.平均温度t W ={[(0.03998-0.019)/(1-0.019)]*(89-95.5)}+95.5=92.93℃ t F =82.82℃提馏段t m =(82.82+92.93)/2=87.88℃2.平均分子量 塔底：M VWM = X W ×M 轻组分+（1－X W ）×M 重组分=46.07*0.414+（1-0.414）*18.01=29.63kg/kmol M LWM = x 1×M 轻组分+（1－x 1）×M 重组分=46.07*0.03998+(1-0.03998)*18.01=19.13kg/kmol 提馏段：M Vm =(29.63+32.38)/2=31kg/kmol M Lm =(19.13+24.4)/2=21.77kg/kmol 3.平均密度塔底：a A =0.64 a B =0.36查物性数据： 易挥发组分密度ρ1＝ 725.87 Kg/m 3 难挥发组分密度ρ2＝ 963.23 Kg/ m 3塔底液相密度：ρLD ＝1/[a 1/ρ1+(1-a 1) /ρ2]= 963.15Kg/ m 3 提馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLW +ρLF )/2=907.54Kg/ m 3 提馏段平均汽相密度：T M =（T F +T D ）/2=87.88℃ ρVM ＝PM V /RT M =1.16Kg/ m34.液体的平均表面张力 （1）塔底t W =92.93℃ бO =13.27 бW =60.16V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X W =0.03998 X W =1-0.03998=0.96 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.123φW =1-0.123=0.877B=lg(φW q /φo )=0.796Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.000163 A=B+Q=0.796-0.000163=0.794lg(φs W q /φso )=0.794和φs W +φso =1解得 φs W =0.634 φso =0.366бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.46 бWm =36.62N/m提馏段бm =（36.62+34.01）/2=35.32N/m 5.液体的平均黏度μlw =0.03998⨯0.324+(1-0.03998)⨯0.324=0.393.a mP s ,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s μL,M 提=0.393*0.084+0.393*（1-0.084）=0.33.a mP s 6.精馏段的汽液负荷计算V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol hS V ==135.38*31/(3600*1.16)=1m 3/sV h =3600*1=3600m 3/hL=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol hL s =113.86*21.77/(3600*907.54)=0.00154L h =3600*0.00154=5.508m 3/h三、塔和塔板主要工艺尺寸计算 3.1 塔径首先考虑精馏段：参考有关资料，初选板音距T H =0.5m 取板上液层高度L h =0.06m 故 T H -L h=0.5-0.06=0.44ms s L V ⎛ ⎝查图可得 20C =0.097校核至物系表面张力为9.0mN/m 时的C ，即C=20C 0.220σ⎛⎫⎪⎝⎭=0.0102max u =CL VVρρρ-可取安全系数0.7，则 u=0.7max u =0.7⨯2.378=1.665m/s故4sV uπ按标准，塔径圆整为1.2m ，则空塔气速为0.805m/s3.2 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为1Z N =-T 精精（）H =(21-1)⨯0.5=10m提馏段有效高度为1Z N =-T 提提（）H =(6-1)⨯0.5=2.5mZ 总=10+2.5=12.5m3.3 溢流装置采用单溢流、弓形降液管⑴ 堰长 w l 取堰长 w l =0.6Dw l =0.6⨯1.2=0.72m⑵ 出口堰高w h =L ow h h -选用平直堰，堰上液层高度ow h 由下式计算ow h =2/32.841000h w L E L ⎛⎫ ⎪⎝⎭近似取E=1.03,则ow h =0.00995故 w h =0.06-0.00995=0.05m ⑶ 降液管的宽度d W 与降液管的面积f A 由L D /D T =0.6《化工设计手册》 得dW D =0.1,f TA A =0.053 故 d W =0.12 f A =0.0722()24D π=0.062m留时间 f T sA H L τ==23.9s (>5s 符合要求)提馏段t=A d H T /Ls=33.11=>5s⑷ 降液管底隙高度 h ο u o ,=0.08h ο=L s /w l u o ,=0.022m3.4 塔板布置(1)取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075(2)计算开孔面积212sin 180a x A R R π-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦=0.7992m 其中 x=2D-(d s W W +)=0.405m R=2D-c W =0.54m 3.5 筛板数n取筛孔的孔径0d 为39mm,正三角形排列,一般碳钢的板厚δ为3mm,孔中心距t=75.0mm 浮阀数目 取阀动能因数11F =，则由式o υ=o υ=计算塔板上的筛孔数n,即 n=4V s /πd o 2u o =83.75=84提馏段的筛口气速和筛孔数用上述公式计算， 提馏段 u 0=10.21m/s, n=82个取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075,板厚δ为3mm, 做等腰三角形叉排h=Aa/0.075n=0.127m=120mm 阀孔气速μo =4V s /πnd o 2=9.12m/s F 0=10.97四、筛板的流体力学性能 1. 塔板压降校核 h f =h c +h e(1)气体通过干板的降压h c临界孔速 u 0c =（73/ρv ）1/1.825=8.52m/s<u 0 所以h c =5.34（ρv /ρL )(u 02/2g)=0.0411m (2)气体通过班上液层的压降h e h e =β(h w +h ow )=0.05*0.06=0.03 （3）h б克服表面张力的压降 h б=0.00034m（4）气体通过筛板压降h f 和∆p f h f =h c +h e +h б=0.07144m∆p f =ρl *g*h f =558.5kpa<0.7kpa 2. 雾沫夹带量校核泛点率1100%F bF =板上液体流经长度 Z L =D T -2W D =0.96m F=40.72%<80%不会发生过量的雾沫夹带 3. 漏液校核=4.134m/s k=u 0/u'0=2.19=>2提馏段用同样的方法得，k=u 0/u'0==>2 4. 降低管液泛校核为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度()d T w H H h ≤Φ+d P L d H h h h =++ 即h d =0.153(L s /L w h o )2=0.00096m取 取校正系数Φ=0.5,H d =0.1324,Φ(H T +h w )=0.275m可见(),d T W H H h φ≤+符合防止淹塔的要求。
化工原理课程设计乙醇和水筛板精馏塔
化工原理课程设计乙醇和水筛板精馏塔
一、工艺原理
乙醇和水筛板精馏塔是一种以乙醇为介质的广泛应用的化学反应设备。
这种精馏塔主要是利用乙醇对水的抽提分离物质的蒸馏和沉淀形式，在乙醇中达到分离的目的。
其操作原理是：将一定比例的乙醇与水混合，通过螺杆螺桶升温，使乙醇蒸馏，吸收乙醇汽体并伴随水汽在热力学过程中分离开。
因此，当这两种物质同时沉淀分离时，乙醇和水就可以通过这种方法获得更纯净的液体。
通过这个过程，物质也可以进行混合或有机溶剂的分离。
二、工艺流程
1.投料：将水混合物经过投料口，均匀的进入精馏塔管内。
2.抽提：采用乙醇为介质，出口的温度和压强维持一定的范围，当介质达到一定温度时，可使水和有机溶剂通过抽提过程进行分离。
3.进料：将经过抽提的液体经过调节阀再次进料，使乙醇连续循环。
4.净化：当液体进行循环抽提时，可使有机溶剂、水和乙醇通过滤筛板分离，达到净化的效果，经过多次的净化过程，乙醇的干净度可以达到99%以上。
5.出料：乙醇和水筛板精馏塔中的液体通过调节阀分别流入工艺和控制系统中，其中纯乙醇可作为常温下的产品出料。
三、应用领域
1、医药：
乙醇和水筛板精馏塔可以用来分离生物分子，如蛋白质、多肽、核酸和抗体等.因为乙醇有很好的气溶能力，也可以用乙醇作为载体进行药物的辅料成分分离和分离。
2、催化：
乙醇的介质有利于催化剂的活性，可以使催化剂在乙醇环境中进行催化反应，从而获得合成催化剂所需的原料。
3、有机溶剂：
乙醇可以用作有机溶剂，特别是对一些有机物质有良好的溶解效果。
在乙醇和水
筛板精馏塔的应用中，可以实现在有机溶剂中分离固体物质的目的。
乙醇-水精馏塔课程设计
燕京理工学院Yanching Institute of Technology （2017）届制药工程专业课程设计任务书题目：乙醇——水混合液精馏塔设计学院：化工与材料工程学院专业：制药1301 学号： 130120004 姓名：张世宇指导教师：林贝教研室主任（负责人）：林贝2016 年 09月 25 日化工原理课程设计乙醇——水混合液精馏塔设计张世宇制药工程1301班学号130120003指导教师林贝摘要本设计是以乙醇――水混合液为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。
筛板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乙醇－－水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。
关键词：乙醇-水精馏筛板塔连续精馏塔板设计目录前言 (1)第１章设计任务书 (2)第2章设计方案的确定及流程说明 (3)第2.1节设计方案的确定 (3)第2.2节设计流程 (5)第3章精馏塔的工艺设计 (6)第3.1节精馏塔的物料衡算 (6)第3.2节理论板的计算 (7)第3.3节平均参数的计算 (11)第3.4节塔径的初步设计 (15)第3.5节塔高的计算 (17)第４章塔板结构设计 (19)第4.1节溢流装置计算 (19)第4.2节塔板及筛板设计 (20)第4.3节塔板流体力学验算 (21)第5章塔板负荷性能图 (24)第5.1节雾沫夹带线 (24)第5.2节液泛线 (24)第5.3节液相负荷上限线 (25)第5.4节漏液线 (25)第5.5节液相负荷下限线 (26)第5.6节塔板负荷性能图 (26)第6章附属设备设计 (27)第6．1节冷凝器 (27)第6.2节再沸器 (28)第7章设计结果汇总 (30)第7.1节各主要流股物性汇总 (30)第7.2节筛板塔设计参数汇总 (30)参考文献 (32)附录 (33)前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计doc
化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设计.doc化工原理课程设计：乙醇-水精馏塔设计一、设计任务本设计任务是设计一个乙醇-水精馏塔，用于分离乙醇和水混合物。
给定混合物中，乙醇的含量为30%，水含量为70%。
设计要求塔顶分离出95%以上的乙醇，塔底剩余物中水含量不超过5%。
二、设计方案1.确定理论塔板数根据给定的乙醇含量和设计要求，利用简捷计算法计算理论塔板数。
首先确定乙醇的回收率和塔顶产品的浓度，然后根据简捷计算公式计算理论塔板数。
2.塔的总体积和尺寸根据理论塔板数和每块理论板的液相体积流量，计算塔的总体积。
根据总体积和塔内件设计要求，确定塔的外形尺寸。
3.塔内件设计塔内件包括溢流管、进料口、冷凝器、再沸器和出口管等。
溢流管的尺寸和形状应根据塔径和物料性质进行设计。
进料口的位置和尺寸应根据进料流量和进料组成进行设计。
冷凝器和再沸器应根据物料的热力学性质和工艺要求进行设计。
出口管应根据塔径和出口流量进行设计。
4.塔板设计每块塔板的设计包括板上液相和气相的流动通道、堰和降液管等。
根据物料的物理性质和操作条件，确定液相和气相的流动通道尺寸和形状。
堰的高度和形状应根据液相流量和操作条件进行设计。
降液管的设计应保证液相流动顺畅且无滞留区。
5.塔的支撑结构和保温根据塔的外形尺寸和操作条件，设计支撑结构的形状和尺寸。
考虑保温层的设置，以减小热量损失。
三、设计计算1.确定理论塔板数根据简捷计算法，乙醇的回收率为95%，塔顶产品的乙醇浓度为95%。
通过简捷计算公式，得到理论塔板数为13块。
2.塔的总体积和尺寸每块理论板的液相体积流量为0.01m3/min，因此总体积为0.013m3/min。
考虑一定裕度，确定塔的外径为0.6m，高度为10m。
3.塔内件设计溢流管的尺寸为Φ10mm，形状为直管上升式。
进料口的位置位于第3块理论板处，尺寸为Φ20mm。
冷凝器采用列管式换热器，再沸器采用釜式再沸器。
出口管采用标准出口管，直径为Φ20mm。
化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计
化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计一、引言精馏是石油化工、化学工业等领域中非常重要的分离和纯化方法之一。
在工业生产中，乙醇与水混合液的精馏分离技术应用非常广泛。
本文针对乙醇水混合液的精馏塔设计展开探讨。
二、乙醇水混合液的精馏分离原理通常将乙醇水混合液进行精馏时，可以利用其两种组分的沸点差异来实现分离。
在常压下，100克水的沸点为100℃，而100克乙醇的沸点为78.5℃，因此在一定的操作条件下，乙醇可以被分离出来。
三、精馏塔结构及工作原理精馏塔是一种具有特殊内部结构的容器，它可以用来将液体混合物分离成其组分。
精馏塔通常包括塔体、进料口、下塔液口和顶部气体口。
在塔体内部，有许多被称为塔板的“板子”，可以使物质沿着塔的高度进行反复蒸馏和冷凝，以达到分离组分的目的。
四、乙醇水混合液精馏塔设计对于乙醇水混合液的精馏塔设计，主要需要掌握以下几个参数。
4.1 精馏塔塔板数量精馏塔塔板数量对精馏分离效率有着决定性的影响。
一般来说，塔板的数量越多，分离效率越高。
在设计乙醇水混合液精馏塔时，需要根据不同的情况选择适当的塔板数量。
4.2 进料口位置和进料速度进料口位置和进料速度对于精馏分离的效果也有比较大的影响。
在设计乙醇水混合液精馏塔时，需要根据实际情况确定进料口位置和进料速度。
4.3 塔顶气体口和旋流板塔顶气体口和旋流板的设置也是精馏塔设计中必不可少的环节。
旋流板能够使得气体在塔体内形成旋涡，加速液体蒸发，从而提高精馏塔的分离效率。
五、结论乙醇水混合液的精馏塔设计是一项非常重要的工作，直接影响到分离效率和产品质量。
在进行精馏塔设计时，需要对塔板数量、进料口位置和进料速度、塔顶气体口和旋流板等参数进行合理的把握，以达到最佳的分离效果。
化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计
化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计乙醇-水精馏塔是一种常用的工业分离设备，在乙醇生产和燃料乙醇制备过程中被广泛使用。
本文将针对乙醇-水精馏塔的设计进行分析，并确定适当的工艺参数，以提高精馏过程的效率和产品质量。
首先，我们将根据乙醇-水体系的相图，确定该体系在精馏条件下的温度和压力。
乙醇-水体系具有正常的沸点-成份成分曲线，根据该曲线，我们可以得出在大气压下，纯乙醇的沸点约为78.15摄氏度，纯水的沸点约为100摄氏度。
为了提高乙醇的产率，我们需要在尽可能低的温度下进行精馏。
因此，我们可以设置塔底的进料温度为80摄氏度，以确保乙醇能够以尽量低的温度进入塔体。
同时，在塔顶设置回流装置，利用较低温度的冷凝液将一部分乙醇回流至塔顶，以进一步提高精馏效率。
在塔体设计方面，我们将采用传统的浮阀塔设计。
浮阀塔是一种常见的分离设备，通过浮阀的升降来实现液体的分馏。
在塔内部设置多层分隔板，以确保流体在塔体内的充分混合和接触，从而提高分离效率。
同时，通过调整浮阀的数量和高度，可以控制液体的分布和流速，以适应不同的操作需求。
为了提高塔体内的传质效率，我们还可以在塔内设置填料。
填料能够增加塔体的表面积，促进乙醇和水之间的质量传递。
常用的填料包括碎石、金属网和板式填料等。
我们可以根据乙醇-水体系的特性，选择合适的填料类型和形状。
在操作过程中，我们需要通过加热器将塔内的液体加热至沸点，使液体蒸发，并且在塔顶通过冷凝器将蒸汽冷凝成液体。
通过控制塔底的进料量和顶部回流量，可以控制乙醇和水的分离效果。
同时，通过调整加热器的温度和冷凝器的冷却水流量，可以控制塔内的温度和压力，进一步影响精馏效果。
最后，为了确保操作的安全性和稳定性，我们需要在塔体上设置相应的监测仪表和安全设备，以及控制系统。
监测仪表包括温度计、压力计和流量计等，用于监测塔体内各参数的变化。
安全设备包括安全阀和过流保护装置，用于防止塔体发生过压和过流情况。
控制系统通过监测和调节各参数，保证塔体内的操作在合适的范围内进行。
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化⼯原理课程设计⼄醇-⽔精馏塔设计（完整资料）.doc【最新整理，下载后即可编辑】⼤连民族学院化⼯原理课程设计说明书题⽬：⼄醇—⽔连续精馏塔的设计设计⼈：1104系别：⽣物⼯程班级：⽣物⼯程121班指导教师：⽼师设计⽇期：2014 年10 ⽉21 ⽇~ 11⽉3⽇温馨提⽰：本设计有⼀⼩部分计算存在错误，但步骤应该没问题化⼯原理课程设计任务书⼀、设计题⽬⼄醇—⽔精馏塔的设计。
⼆、设计任务及操作条件1.进精馏塔的料液含⼄醇30%（质量），其余为⽔。
2.产品的⼄醇含量不得低于92.5%（质量）。
3.残液中⼄醇含量不得⾼于0.1%（质量）。
4.处理量为17500t/a，年⽣产时间为7200h。
5.操作条件（1）精馏塔顶端压强4kPa（表压）。
（2）进料热状态泡点进料。
（3）回流⽐R=2Rmin（4）加热蒸汽低压蒸汽。
（5）单板压降≯0.7kPa。
三、设备型式设备型式为筛板塔。
四、⼚址⼚址为⼤连地区。
五、设计内容1.设计⽅案的确定及流程说明2.塔的⼯艺计算3.塔和塔板主要⼯艺尺⼨的设计（1）塔⾼、塔径及塔板结构尺⼨的确定。
（2）塔板的流体⼒学验算。
（3）塔板的负荷性能图。
4.设计结果概要或设计⼀览表5.辅助设备选型与计算6.⽣产⼯艺流程图及精馏塔的⼯艺条件图7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论⽬录前⾔ (1)第⼀章概述 (1)1.1塔型选择 (1)1.2操作压强选择 (2)1.3进料热状态选择 (2)1.4加热⽅式 (2)1.5回流⽐的选择 (2)1.6精馏流程的确定 (3)第⼆章主要基础数据 (3)2.1⽔和⼄醇的物理性质 (3)2.2常压下⼄醇—⽔的⽓液平衡数据 (4)2.3 A,B,C—Antoine常数 (5)第三章设计计算 (5)3.1塔的物料衡算 (5)3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含⼄醇摩尔分率 (5) 3.1.2 平均分⼦量 (5)3.1.3 物料衡算 (5)3.2塔板数的确定 (6)3.2.1 理论塔板数N的求取 (6)T的求取 (7)3.2.2 全塔效率ET3.2.3 实际塔板数N (7)3.3塔的⼯艺条件及物性数据计算 (7)(7)3.3.1操作压强Pm3.3.2温度t(7)m(8)3.3.3平均摩尔质量Mm3.3.4平均密度ρ(8)m(9)3.3.5液体表⾯张⼒σm(10)3.3.6液体粘度µLm3.4⽓液负荷计算 (10)3.5塔和塔板主要⼯艺尺⼨计算 (11) 3.5.1塔径D (11)3.5.2溢流装置 (12)3.5.3塔板布置 (14)3.5.4筛孔数n与开孔率φ (15)3.5.5塔有效⾼度Z (15)3.5.6塔⾼计算 (15)3.6筛板的流体⼒学验算 (16)3.6.1⽓体通过筛板压强降的液柱⾼度h (16)p的验算 (17)3.6.2雾沫夹带量eV3.6.3漏液的验算 (17)3.6.4液泛的验算 (17)3.7塔板负荷性能图 (18)3.7.1雾沫夹带线（1） (18)3.7.2液泛线（2） (19)3.7.3液相负荷上限线（3） (20)3.7.4漏液线（⽓相负荷下限线）（4） (20)3.7.5液相负荷下限线（5） (20)3.8筛板塔的⼯艺设计计算结果总表 (21)3.9精馏塔附属设备选型与计算 (23)3.9.1冷凝器计算 (23)3.9.2预热器计算 (23)3.9.3各接管尺⼨计算 (24)第四章设计评述与⼼得 (25)4.1设计中存在的问题及分析 (25)4.2设计⼼得 (25)参考⽂献 (27)前⾔化⼯⽣产中所处理的原料中间产品⼏乎都是由若⼲组分组成的混合物，其中⼤部分是均相混合物。
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化工原理课程设计题目：乙醇水精馏筛板塔设计设计时间：2010、12、20-2011、1、6化工原理课程设计任务书（化工1）一、设计题目板式精馏塔的设计二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计三、工艺条件生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年进料热状况：自选回流比：自选加热蒸汽：低压蒸汽单板压降：≤0.7Kpa工艺参数组成浓度（乙醇mol%）塔顶78加料板28塔底0.04四、设计内容1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。
2.工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
4.流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。
5.主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。
料液泵设计计算：流程计算及选型。
管径计算。
五、设计结果总汇六、主要符号说明七、参考文献八、图纸要求1、工艺流程图一张(A2 图纸)2、主要设备工艺条件图（A2图纸）目录前言 (4)1概述 (5)1.1 设计目的 (5)1.2 塔设备简介 (6)2设计说明书 (7)2.1 流程简介 (7)2.2 工艺参数选择 (8)3 工艺计算 (9)3.1物料衡算 (9)3.2理论塔板数的计算 (10)3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10)如表3-1 (10)3.2.2 q线方程 (9)3.2.3 平衡线 (11)3.2.4 回流比 (12)3.2.5 操作线方程 (12)3.2.6 理论板数的计算 (12)3.3 实际塔板数的计算 (13)3.3.1全塔效率ET (13)3.3.2 实际板数NE (14)4塔的结构计算 (15)4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15)4.1.1平均分子量的计算 (15)4.1.2 平均密度的计算 (16)4.2塔高的计算 (17)4.3塔径的计算 (17)4.3.1 初步计算塔径 (17)4.3.2 塔径的圆整 (18)4.4塔板结构参数的确定 (19)4.4.1溢流装置的设计 (19)4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20)4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21)4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21)5 精馏塔的流体力学性能验算 (22)5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22)5.1.1液沫夹带校核 (22)5.2.2塔板阻力校核 (23)5.2.3溢流液泛条件的校核 (25)5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26)5.2.5 漏液限校核 (26)5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26)5.3 塔结构数据汇总 (29)6 塔的总体结构 (30)7 辅助设备的选择 (31)7.1塔顶冷凝器的选择 (31)7.2塔底再沸器的选择 (32)7.3管道设计与选择 (33)7.4 泵的选型 (34)7.5 辅助设备总汇................................................................................................................ (34)前言化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。
生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。
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。
精馏过程在能量剂的驱动下（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。
该过程是同时进行传质、传热的过程。
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。
1概述1.1 设计目的蒸馏是分离均相混合物的单元操作，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工生产过程的主要单元操作。
精馏是典型的化工操作设备之一。
进行此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题的能力,做到能独立进行化工初步设计；掌握化工设计的基本程序和方法；学会查阅技术资料、选用公式和数据；用简洁文字和图表表达设计结果；用CAD制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，为以后从事设计工作打下坚实的基础。
1.2 塔设备简介塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气(或汽)或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。
塔设备中常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。
最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。
此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节和检修容易。
在本设计中我使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单造价低。
合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。
筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构，近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。
为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。
筛板塔多用不锈钢板或合金制成，使用碳钢的比率较少。
它的主要优点是：结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60左右，为浮阀塔的80%左右；在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；气体压力降较小，每板降比泡罩塔约低30%左右。
缺点是：小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。
2设计说明书2.1 流程简介图1-1 精馏过程流程图2.2 工艺参数选择(1) 处理能力：5000T/y ,年开工7200小时(2) 进料浓度：X f=0.15（mol%）(3) 进料温度：t f=18 ℃(4) 塔顶冷凝水采用12℃深井水, 塔釜间接蒸汽加热(5) 压力：常压操作单板压降≤0.7 kPa(6) 要求：x d=86 mol % x w= 1mol %3 工艺计算3.1物料衡算进料浓度为X F=0.15（mol%），则MF=46*0.15+18*0.85=22.2Kg/KmolF=5000T/y=5000000/(M F*7200)=31.28Kmol/h由F=D+WFX F=DX D+WX W得：D=5.152 Kmol/hW=26.128 Kmol/h3.2理论塔板数的计算3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据如表3-1表3-1 乙醇-水汽液平衡组成温度液相组成气相组成℃x/% y/% 100 0 0 95.5 1.90 17.00 89.0 7.21 38.91 86.7 9.66 43.75 85.3 12.38 47.04 84.1 16.61 50.89 温度液相组成气相组成℃x/% y/%82.7 23.37 54.4582.3 26.08 55.8081.5 32.73 59.2680.0 39.65 61.2279.8 50.97 65.6479.7 51.98 65.99温度液相组成气相组成℃x/% y/%79.3 57.32 68.4178.74 67.63 73.8578.41 74.72 78.1578.15 89.43 89.433.2.2 q线方程18℃进料：查物性数据：易挥发组分比热c1＝2.453 kJ/kgK难挥发组分比热c2＝4.184 kJ/kgK易挥发组分汽化潜热r1＝902 kJ/kgK难挥发组分汽化潜热r2＝2458 kJ/kgK进料温度t1＝18 ℃，进料组成对应的泡点温度t2＝83 ℃则平均r =z f r1*M轻组分+(1- z f) r2*M重组分=0.15*902*46+0.85*2458*18=43831.2 KJ/Kmol平均c p = z f c 1*M 轻组分+(1- z f ) c 2*M 重组分=0.15*2.453*46+85*4.184*18=80.941KJ/KmolK得q=（c p *Δt+r ）/r=[80.941*(83-18)+43831.2]/43831.2=1.119 则q 线方程：11---=q x x q qy F =9.396x-1.2593.2.3 平衡线根据表3.1作出平衡线图，并画出理论塔板数，如图3-1和3-2。
图3-1乙醇－水的气液平衡x-y 图图3-2乙醇－水的气液平衡局部放大图3.2.4 回流比由0.259=x D /(R min +1) 得最小回流比R min ＝2.32 又R=（1.1-1.8）R min 取回流比R=4 3.2.5 操作线方程精馏段操作线方程为: 1111n n D R y x x R R +=+++ =0.8x n +0.2x D提馏段操作线方程为: W m m x WqF L W x W qF L qF L y -+--++=+''1=1.887x m -0.008873.2.6 理论板数的计算用作图法（如图3-1）,总塔板数=20+（0.0241-0.01）/(0.0241-0.0036)=20.69块第19块板与q 线相交，为进料板。