分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)

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:

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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：

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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。

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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

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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。

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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：

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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、、。

进料口： , =79。26℃

塔顶:,=78。05℃

塔釜：，=97。63℃

精馏段平均温度℃

提馏段平均温度℃

由塔顶和塔底平均温度得

=℃

查手册得，由内插法可得在87.84℃下，乙醇的粘度为，水的粘度为

可以有下式求得平均粘度

其中xi—进料中某组分的摩尔分数

-该组分的粘度，按照塔的平均温度下的液体计

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则=0。4＊0.3790+0。6*0。3245=0.3463mPaS

带入回归方程E1=0.563—0.276lg2=0。594

该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率,则筛板塔为E=1。1E1=0.653

精馏段实际板层数 = 10/0.653=16

提馏段实际板层数 =4/0。653=7

进料板位置

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

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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

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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=78。3℃

泡点进料温度 t F=84.0℃

塔釜温度 t W=99。9℃

全塔平均温度

由液体的黏度共线图可查得t=87.4℃下，乙醇的黏度μL=0。38mPa·s，水的黏度μL=0.3269mPa·s

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根据物性参数数据求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α=5。1016，根据最小回流比计算公式Rmin=（xD-yq ）/（yq —xq) 即，Rmin=(0.7788-0.5179）/（0。5179-0.1740）=0。7586，由于根据选择适宜的回流比，选择R=1.7Rmin=1。2896，

4） 精馏塔的塔体工艺尺寸计算：

塔径的计算

精馏段的气、液相体积流率为 提馏段的气、液相体积流率为 由

由下式计算由史密斯关联图查取： 精馏段: 图的横坐标为：

取板间距 板上液层高度 ，则

H T -h L =0。40—0。05=0.35m

查图得

=1。903m/s

取安全系数为0。7，则空塔气速为：