乙醇-水物性数据
乙醇的基本特性
乙醇的结构简式为CH3CH2OH，俗称酒精、无水酒精、火酒、无水乙醇。
乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。
医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。
乙醇的物性数据：1.性状：无水透明、易燃易挥发液体。
有酒的气体和刺激性辛辣味。
2. 密度：0.78945g/cm^3; (液) 20°C3. 熔点：-114.3 °C (158.8 K)4. 沸点：78.4 °C (351.6 K)5. 在水中溶解时：p Ka =15.96. 黏度：1.200 mpa·s(cp)，20.0 °C7. 分子偶极矩：5.64 fC·fm (1.69 D) (气)8. 折光率：1.36149. 相对密度(水=1)： 0.7910.相对蒸气密度(空气=1)： 1.5911.饱和蒸气压(kPa)： 5.33(19℃)12.燃烧热(kJ/mol)： 1365.513.临界温度(℃)： 243.114.临界压力(MPa)： 6.13715.辛醇/水分配系数的对数值： 0.3216.闪点(℃，开口)： 16.017.闪点(℃，闭口)： 14.018.引燃温度(℃)： 36319.爆炸上限%(V/V)： 19.020.爆炸下限%(V/V)： 3.321.燃点（℃）：390~43022.蒸发热：(kJ/mol，b.p)：38.9523.熔化热：(kJ/kg) ：104.724.生成热：(kJ/mol，液体)：-277.825.比热容：(kJ/（kg·k)，20°C，定压）：2.4226.沸点上升常数：1.03~1.0927.电导率（s/m）:1.35×10-1928.热导率（w/(m·k)）:18.0029.体膨胀系数（k-1, 20°C）:0.0010830.气相标准燃烧热(kJ/mol)：1410.0131.气相标准声称热(kJ/mol)：-234.0132.气相标准熵(J/mol·k)：280.6433.气相标准生成自由能(kJ/mol)：-166.734.气相标准热熔(J/mol·k)：65.2135. 液相标准燃烧热(kJ/mol)：-1367.5436.液相标准声称热(kJ/mol)：-276.9837. 液相标准熵(J/mol·k)：161.0438.液相标准生成自由能(kJ/mol)：-174.1839.液相标准热熔(J/mol·k)：112.6乙醇生态学数据：乙醇蒸汽对眼和呼吸道粘膜有轻微的刺痛作用。
化工热力学大作业---乙醇与水物性分析
化工热力学大作业学院：化学化工学院班级：学号：姓名：指导老师：1. 计算101.3kPa 下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据1）泡点温度和组成的计算已知：平衡压力P ，液相组成x1，x2 ···xNVi si S i i i i P P x y ϕϕγˆ= ∑=i i i y y y / 泡点温度T ，汽相组成y 1，y 2 ···y n 采用以下流程计算：可得到泡点温度和组成2）露点温度和组成的计算已知P, 气相组成y1,y2…….yN ，s i S i i Vii i P Py x ϕγϕˆ=∑=ii i i x x x / 露点温度T ，液相组成x 1，x 2 ···x n 采用以下流程计算：可得到露点温度和组成3)计算过程运用化工软件Aspen计算①选择模板为General with Metric Units；Run Type为物性分析（Property Analysis）②组分为乙醇（C2H5OH,ETHANOL）和水（H2O）物性方法为NRTL③乙醇及水的流率均设为50kmol/h初输入温度为25℃，压力为101.325KPa。
④设定可调变量为乙醇的摩尔分数，变化范围0—1，增量为0.05，则可取20个点。
⑤选择物性参数露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB），温度均为℃。
最后以乙醇摩尔分数为X坐标，露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB）为Y坐标，得到下表及下图。
NRTL活度系数模型乙醇取不同摩尔分率时对应的不同泡点温度及露点温度表（NRTL）露点温度及泡点温度图(NRTL)⑥组分为乙醇（C2H5OH, ETHANOL）和水（H2O）物性方法改为WILSON。
WILSON活度系数模型乙醇取不同摩尔分率时对应的不同泡点温度及露点温度表(WILSON)露点温度及泡点温度图(WILSON)由图可得，在X=0.9时泡点线与露点线相交，表明有共沸点。
共沸点的组成为乙醇摩尔分率0.9，水的摩尔分率0.1，共沸温度为78.15℃。
分离乙醇-水
1引言在工业生产中，塔设备的应用十分广泛。
在化工厂中，塔设备的性能对于整个装置的产量、生产能力、消耗定额以及三废处理的投资占整个工艺设备投入的费用比例较大，塔设备所消耗的钢材质量在各类工艺设备中也较多。
因此，塔设备的设计和研究，受到了化工、炼油、制药、橡胶等行业的重视，是工艺生产中必不可少的设备。
塔设备经过长期的发展和演变，形成了十分繁杂的结构，以满足不同液体的需要。
为了便于研究和比较，人们按不同的方法对塔设备做出了各种分类。
如有按操作压力不同分为加压塔、减压塔和常压塔；按单元操作不同分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔、再生塔和干燥塔；按传质两相接触面形成的方式不同分为固定相接面的、流动过程相界面的、喷射式的。
但是长期以来，最常见的分类方法是根据塔内气、液接触构件的结构形式，分为板式塔、填料塔两大类（见图1-1）。
(a)板式塔 (b)填料塔图1-1塔设备的类型目前，我国常用的板式塔仍为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔等几种，填料种类除了拉西环和鲍尔环外，阶梯环以及金属丝网填料等也常被采用。
板式塔中浮阀塔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，对其性能研究也较充分。
浮阀塔的优点是：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压强降及液面落差较小、它的造价低等。
但是浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统。
由于本次设计的物料为乙醇-水系统所以选用浮阀塔板（图1-2）。
(a) V-4型 (b)F-1型(c) 方形浮阀 (d)十字架型图1-2几种浮阀形式2设计方案及工艺流程说明2.1 设计方案塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备，广泛的应用于化工工业中。
工业上广泛应用的分离设备主要有两大类：板式塔和填料塔。
精馏可分为间歇精馏和连续精馏。
根据精馏原理可知，完成精馏操作还必须在塔底安装再沸器，在塔顶安装冷却器，有时还要配有原料液的预热器、回流液泵等附属设备才可以实现完整的操作。
乙醇-水设计
题目：日产100吨乙醇---水精馏塔工艺设计设计任务1.进料液含30%乙醇（质量），其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于90%（质量）。
3.残液中乙醇含量不得高于0.5%（质量）。
4.进料方式：饱和液体进料。
5.采取直接蒸汽加热6.全凝器：列管式换热器，冷却介质循环水，冷却水入口t=20℃，出口t=40℃。
操作条件（1）、精馏塔顶压强2 KPa(表压)。
（2）、单板压降≤0.5 KPa。
（3）、全塔效率：Et≥50%设计内容1 .选定连续精馏流程；2 .塔的工艺计算；3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计：（1）、塔高、塔径及塔板结构的主要参数；（2）、塔板的流体力学验算（仅验算压降）；4 辅助设备选型与计算；5包括全凝器的型号的选用及性能参数6设计结果一览表；7工艺流程图及全凝器主体设备图。
目录一．概述 (1)二．精馏塔设计方案简介 (1)2.1操作压力的选择分析 (2)2.2进料热状况的选择分析 (2)2.3 加热方式的选择分析 (2)2.4 回流比的选择分析 (2)2.5 产品纯度或回收率 (2)2.6 方案的确定 (2)2.7 总述 (2)三．塔的工艺尺寸的计算 (3)3.1 精馏塔的物料衡算 (3)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)3.1.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)3.1.3 物料衡算 (3)3.2 塔板数的确定 (4)N的求取 (4)3.2.1 理论板层数T3.2.2 实际板数的求取 (6)3.3 精馏塔的物性计算 (6)3.3.1精馏段物性计算 (6)3.3.1.1.操作压力计算 (6)3.3.1.2.操作温度计算 (6)3.3.1.3.平均摩尔质量计算 (7)3.3.1.4.平均密度计算 (7)3.3.1.5.液体平均表面张力计算 (7)3.3.2提馏段物性计算 (8)3.3.2.1 操作压力计算 (8)3.3.2.2 操作温度计算 (8)3.3.2.3 平均摩尔量计算 (8)3.3.2.4平均密度计算 (9)四精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)4.1 塔径的计算 (9)4.2 塔高的计算 (10)五塔板主要工艺尺寸的计算 (10)5.1 溢流装置计算 (11)5.2 塔板布置 (12)六.流体力学验算 (13)6.1 塔板压降 (13)七.全凝器的设计 (14)7.1确定物性数据 (14)7.2换热器的初步选型 (14)7.3估算传热面积 (15)7.3.1热流量 (15)7.3.2.平均传热温差 (15)7.3.3.冷却水用量 (15)7.3.4.传热面积 (15)7.4工艺结构尺寸 (16)7.4.1．管径和管内流速 (16)7.4.2．管程数和传热管数 (16)7.4.3.平均传热温差 (16)7.4.4.传热管排列和分程方法 (16)7.4.5．壳体内径 (16)7.4.6．折流板 (17)7.4.7．接管 (17)7.5换热器核算 (17)7.5.1热流量核算 (17)7.5.1.1壳程表面传热系数 (17)7.5.1.2管内表面传热系数 (18)7.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (18)7.5.1.4 传热系数K (19)e7.5.1.4传热面积裕度 (19)7.5.2换热器内流体的流动阻力 (19)7.5.2.1管程流体阻力 (19)7.5.2.2壳程阻力 (20)八.换热器的结果汇总 (21)九.总结 (22)十.参考文献 (23)十一.符号说明 (24)一．概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
乙醇水溶液物理特性比热密度粘度等
乙醇水溶液物理特性比
热密度粘度等
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乙二醇水溶液物性
乙二醇水溶液的冰点沸点
乙二醇水溶液作为重要的载冷剂，其物理性质对设备和系统的设计都十分重要，下面是乙二醇水溶液的冰点沸点和其浓度的关系。
（数据来源ASHRAE手册2005）
乙二醇水溶液粘度
乙二醇水溶液作为重要的载冷剂，其物理性质对设备和系统的设计都十分重要，下面是乙二醇水溶液的粘度（mPa.s）和其浓度的关系。
（数据来源ASHRAE手册2005）
乙二醇水溶液的密度
乙二醇水溶液作为重要的载冷剂，其物理性质对设备和系统的设计都十分重要，下面是乙二醇水溶液的密度（kg/m3）和其浓度的关系。
（数据来源ASHRAE手册2005）
乙二醇水溶液的比热
乙二醇水溶液作为重要的载冷剂，其物理性质对设备和系统的设计都十分重要，下面是乙二醇水溶液的比热(kJ/kg.K)和其浓度的关系。
（数据来源ASHRAE手册2005）
乙二醇水溶液导热系数
乙二醇水溶液作为重要的载冷剂，其物理性质对设备和系统的设计都十分重要，下面是乙二醇水溶液的导热系数(W/m.K)和其浓度的关系。
（数据来源ASHRAE手册2005）。
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）。
乙醇—水溶液精馏塔设计
乙醇-水溶液连续精馏塔设计目录1.设计任务书 (3)2.英文摘要前言 (4)3.前言 (4)4.精馏塔优化设计 (5)5.精馏塔优化设计计算 (5)6.设计计算结果总表 (22)7.参考文献 (23)8.课程设计心得 (23)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： 15000 （吨/年）2．料液浓度： 35 （wt%）3．产品浓度： 93 （wt%）4．易挥发组分回收率： 99%5．每年实际生产时间：7200小时/年6. 操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；三、设计任务a) 流程的确定与说明；b) 塔板和塔径计算；c) 塔盘结构设计i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii. 流体力学验算；iii. 塔板负荷性能图。
d) 其它i. 加热蒸汽消耗量；ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计前言乙醇在工业、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。
乙醇、乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸、氯化钠、乙醇钠、的物性数据
一、乙醇（ethyl alcohol，ethanol）CAS No.：64-17-5 （1）分子式 C2H6O（2）相对分子质量 46.07（3）结构式 CH3CH2OH，（4）外观与性状：无色液体，有酒香。
（5）熔点（℃）：-114.1（6）沸点（℃）：78.3溶解性:与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂;密度：相对密度(水=1)0.79;相对密度(空气=1)1.59;稳定性:稳定;危险标记7(易燃液体);主要用途:用于制酒工业、有机合成、消毒以用作溶剂不同压力下乙醇物性参数变化表压液态密度比热容气体密度蒸发热分子量粘度沸点MPa Kg/m³KJ/Kg*K Kg/m³KJ/Kg g/mol MPa*s ℃0.06 750.49 2.811 2.4693 830.21 46.07 0.58 90.650.04 752.35 2.790 2.1825 837.84 46.07 0.59 870.02 754.38 2.767 1.8917 845.99 46.07 0.61 83 常压756.65 2.742 1.5966 854.89 46.07 0.63 78.35 -0.02 759.50 2.711 1.2984 865.76 46.07 0.66 72.8 -0.04 762.93 2.674 0.9936 878.32 46.07 0.69 65.9 -0.06 767.38 2.627 0.6806 893.85 46.07 0.74 56.82 -0.08 774.37 2.556 0.3559 916.51 46.07 0.83 42.4二、乙酸乙酯，醋酸乙酯（ethyl acetate，acetic ester）CAS No.：141-78-6 （1）分子式： C4H8O2（2）相对分子质量 88.10（3）结构式 CH3-C-OCH2CH3，（4）外观与性状：无色澄清液体，有芳香气味，易挥发。
《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 (乙醇水筛板塔)
化工原理课程设计设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计学生姓名学号班级指导教师设计时间2015年5月1日~6月22日完成时间2015年6月23日于徐州目录一、总论 (4)1.1概述 (4)1.2文献综述 (4)1.2.1板式塔类型 (4)1.2.2筛板塔 (4)1.3设计任务书 (5)1.3.1设计题目 (5)1.3.2设计条件 (5)1.3.3设计任务 (5)二、设计思路 (5)三、工艺计算 (6)3.1 平均相对挥发度的计算 (6)3.2绘制t-x-y图及x-y图 (7)3.3 全塔物料衡算 (8)3.3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (8)3.3.2 平均摩尔质量 (9)3.3.3全塔物料衡算： (9)进料量： (9)3.4最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (9)3.4.1最小回流比 (9)3.4.2 确定最适操作回流比R (10)3.5 图解法求理论板数及加料板位置 (11)3.5.1精馏段和提馏段操作线方程的确定 (11)3.5.2 理论板数及加料板位置 (12)3.6 实际板数及加料板位置确定 (13)四、塔板结构设计 (13)4.1气液体积流量 (13)4.1.1 精馏段的气液体积流量 (13)4.1.2 提馏段的气液体积流量 (15)4.2 塔径计算 (16)4.2.1 塔径初步估算 (16)4.2.2校核HT与D的范围 (18)4.3 塔高的计算 (18)4.4 塔板结构设计 (19)4.4.1塔板结构尺寸的确定 (19)4.4.2 弓形降液管 (20)4.4.3 塔盘布置 (21)4.4.4开孔面积计算 (21)4.4.5筛板的筛孔和开孔率 (22)4.5塔板流体力学校核 (22)4.5.1 塔板阻力 (22)4.5.2液面落差 (24)4.5.3 液沫夹带量校核 (25)4.5.4严重漏液校核 (25)4.5.6降液管溢流液泛校核 (25)4.6 塔板性能负荷图 (26)4.6.1漏液线 (27)4.6.2 液沫夹带线 (27)4.6.3液相负荷下限线 (27)4.6..4液相负荷上限线 (28)4.6.5液泛线 (28)五、换热器 (29)5.1 换热器的初步选型 (29)5.1.1塔顶冷凝器 (29)5.1.2塔底再沸器 (29)5.2 塔顶冷凝器的设计 (29)六、精馏塔工艺条件 (31)6.1塔体总高 (31)6.2 精馏塔配管尺寸的计算 (32)6.2.1塔顶汽相管径dp (32)6.2.2回流液管径dR (32)6.2.3 加料管径dF (33)6.2.4釜液排出管径dw (33)6.2.5再沸器返塔蒸汽管径dv’ (33)6.3精馏塔工艺尺寸 (34)七、塔板结构设计结果 (35)八、符号说明 (35)九、结束语 (36)一、总论1.1概述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。
（整理）乙醇水溶液连续精馏塔
（整理）⼄醇⽔溶液连续精馏塔《化⼯原理》课程设计任务书⼀、设计题⽬⼄醇-⽔溶液连续板式精馏塔设计。
⼆、任务要求1、设计⼀连续板式精馏塔⼀分离⼄醇和⽔，具体⼯艺参数如下：(1)原料⼄醇含量：质量分率=29%(2)原料处理量：质量流量=10.8t/h(3)摩尔分率Xd=0.82;Xw=0.022、⼯艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。
三、设备形式筛板塔四、设计⼯作⽇每年330天,每天24⼩时连续运⾏六、主要内容1.确定全套精馏装置的流程，汇出流程⽰意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置。
2.精馏塔的⼯艺计算与结构设计：（1）.物料衡算确定理论板数和实际板数；（2）.计算塔径并圆整；（3）.确定塔板和降液管结构；（4）.流体⼒学校核，并对特定板的结构进⾏个别调整；（5）.全塔优化，要求操作弹性⼤于2。
3.计算塔⾼。
4.估算冷却⽔⽤量和冷凝器的换热⾯积、⽔蒸⽓⽤量和再沸器换热⾯积。
5.绘制塔板结构图。
6.列出设计参数表。
第⼀章设计概述1.1塔设备在化⼯⽣产中的作⽤与地位塔设备是是化⼯、⽯油化⼯和炼油等⽣产中最重要的设备之⼀。
它可使⽓液或液液两相间进⾏紧密接触，达到相际传质及传热的⽬的。
可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，⼯业⽓体的冷却与回收、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、减湿等。
在化⼯、⽯油化⼯、炼油⼚中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个⽅⾯都有重⼤影响。
塔设备的设计和研究受到化⼯炼油等⾏业的极⼤重视。
1.2塔设备的分类塔设备经过长期的发展，形成了形式繁多的结构，以满⾜各⽅⾯的特殊需要，为研究和⽐较的⽅便，⼈们从不同的⾓度对塔设备进⾏分类，按操作压⼒分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和⼲燥塔；按形成相际界⾯的⽅式分为具有固定相界⾯的塔和流动过程中形成相界⾯的塔，长期以来，⼈们最长⽤的分类按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两⼤类。
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)
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，D2）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。
乙醇-水精馏塔设计
（十）操作流程
来自储罐的混合液经预热至泡点后，由泵送入精馏塔的进料板上，塔内气液两相不断接触，进行传热和传质，使轻组分不断上升，重组分不断下降。塔顶蒸汽在全凝器中冷凝后，一部分作为产品采出，一部分回流继续和塔内气相接触；塔釜液体一部分采出，一部分由直接蒸汽加热汽化回到塔内和液相接触。塔顶产品经冷却后进入产品储罐。
3.板效率
由物性数据表【4】查得在94.2℃下，水和乙醇的黏度分别为：
可见板效率并不等于初值0.5。因此令 ，迭代计算。重复上述步骤，得：
塔顶压力为
塔釜压力为
塔顶温度为 ℃
塔釜温度 ℃
可见 的计算值和初值差距不大，因此选择 ，得到最终的 ，最终令 。
4.进料温度
进料板位置为 。
确定方式和之前确定塔顶，塔釜温度的思路相同。
式中常数C对不同物系、不同组成的数值均不同。
纯液体的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算：
乙醇和水的Antoine常数如下表：
A
B
C
温度范围（K）
乙醇
7.30243
1630.868
-43.569
273~353
6.84806
1358.124
-71.034
370~464
水
7.074056
1657.459
1.在已做好的X-Y相图中找到A（XD,XD）点，即（0.8598，0.8598）。
2.找到精馏段操作线在纵轴上的截距B（0，XD/R+1），即B（0，0.1961）。
3.连接AB，得到精馏段操作线，交q线方程于C点。
4.由于采用直接蒸汽加热，所以找到提馏段操作线在横轴上的截距D（0.00039，0）。
化工原理课程设计--乙醇——水混合液常压连续精馏
化工原理课程设计--乙醇——水混合液常压连续精馏课程设计任务书一、设计题目：乙醇——水混合液常压连续精馏二、设计原始数据：原料液处理量28000吨/年原料液初温20℃原料液含乙醇45%（质量）馏出液含乙醇93%（质量）乙醇回收率99.9%（质量）三、设计任务：完成精馏工艺设计，精馏塔设备设计和有关附属设备的设计、选用；编写设计说明书；绘制工艺流程图和塔板结构简图。
四、设计完成日期: 2013年01月18日五、设计者：王尧尧设计指导教师：张鸿发目录：1.…………………………………………………………………绪论2.………………………………………………………………工艺计算3.…………………………………………………………塔设备的计算4.………………………………………………………泵的选择及计算5.……………………………………………………………主凝器选型6.…………………………………再沸器加热釜中水蒸汽的用量计算7.………………………………………………………计算结果汇总表8.…………………………………………………………工艺流传简图绪论精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。
化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。
Aspen_模拟物性数据分析
1）溶液的泡点温度及平衡气相组成
2）溶液的露点温度及平衡液相组成
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共沸混合物
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共沸混合物
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共沸混合物
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交互生成物性分析—三元共沸曲线图
• 三元共沸曲线可以绘制三元混合物在全回 流下的组成曲线.通过曲线可以观察到存在 的共沸物并限制共沸物影响分离度. • 使用三元共沸曲线可以预测可能的分离’选 择夹带剂和分析塔的潜在操作问题. • 三元共沸曲线可用于非理想的化学体系以 及代表这种体系的物性方法.例如活度系数 基准的物性方法如NRTL, WILSON, UNIQUAC ,UNIFAC.不能使用电解质物性方法
图1.8 丙烯/丙烷的xy图
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交互生成物性分析--二元系统物性
图形智能 系统
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交互生成物性分析--二元系统物性
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交互生成物性分析--二元系统物性
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交互生成物性分析--二元系统物性
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气液平衡基础 ----物性方法
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气液平衡基础---物性方法
对于精馏计算而言最重要的问题是选择一种合适的物性方法以精确 的描述所选化学组分的相平衡。
Property analysis可生成与下列变量有关的物性 窗口 • 温度 • 压力 • 气相分率 • 热负荷 • 组成
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物性分析 Property analysis
进入property analysis的方法
• 法1 通过访问工具菜单的交互方法可以快速容 易的生成许多图表
• 法2 从data Browser(数据浏览)菜单中的Prope rty Analysis (物性分析)文件夹Property Analys is,这种方法最灵活.