酒精生产过程精馏塔的设计板式塔(XXXX).pptx
乙醇—水分离过程板式精馏塔设计_板式蒸馏塔化工原理课程设计 精品推荐
武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书论文题目：乙醇—水分离过程板式精馏塔设计邮电与信息工程学院课程设计任务书专业07过控班级2班学生姓名汪尧全发题时间：2010 年 6 月22 日一、课题名称乙醇——水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：乙醇、水年处理量：50000t原料组成（乙醇的质量分率）：0.40料液初温： 30℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：饱和液体进料塔顶产品浓度： 98%塔底釜液含乙醇含量不高于0.2%（质量分率）塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行冷却水温度：30℃设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1 设计方案的选定2精馏塔的物料衡算3塔板数的确定4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图（精馏段）9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14 有关物性数据可查相关手册15 注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天指导教师（签名）：年月日学科部（教研室）主任（签名）：年月日说明：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，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。
酒精生产过程中的精馏塔设计
中南大学化学化工学院化工原理课程设计（2010年6月）设计题目：酒精生产过程中的精馏塔设计指导教师：专业班级：学生姓名：学号：目录前言————————————————————————————5 课程设计任务书———————————————————————7 酒精精馏过程的生产方法及特点————————————————8 精馏塔总体结构的选择和材料的选择——————————————10 精馏塔设计—————————————————————————11 精馏塔的辅助设计——————————————————————26 结束语———————————————————————————30 参考文献——————————————————————————31前言课程设计是理论联系实际的桥梁，就有较强的综合性和实践性。
课程设计要求综合运用本课程和前修课程的基础知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成制定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。
通过课程设计，可以树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
课程设计不同于平实的作业，在设计中需要自己做出决策，即自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，并要对自己的选择作出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以课程设计是增强工程观念、培养提高独立工作能力的有益实践。
通过课程设计，可以训练提高如下几个方面的能力：熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。
当缺乏必要数据时，尚需要自己通过试验测定或产生现场进行实际查定。
在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需的检验和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。
乙醇 水 精馏塔
4.3. 理论塔板数的确定
通过图解法可作下图：
图 4.3 乙醇—水的 y-x 图及图解理论塔板 其中：a(xD,xD),c(xW,xW),e(xF,xF); b 为精馏段操作线在 Y 轴上的截距， b= ab 为精馏段操作线； d 点坐标为（24.26,42.01） ； cd 为提馏段操作线。 由图可知：精馏段塔板数������������1 = 13;提馏段塔板数������������2 = 3； 总理论塔板数������������ = 16，加料板为第 14 块板。 ������������ 0.8283 = = 0.251 ������ + 1 2.30 + 1 (4.3.1)
由数据可作出下图：
100
100
95
p=101.3KPa
90
蒸汽
90
温度/℃
85
80
液体
80
75
70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
70 100
乙醇的摩尔分数，x或y
图 4.1 乙醇-水的 t-x-y 汽液平衡相图
图 4.2 乙醇-水的相平衡曲线 其中：a(xD,xD); g（xg,xg）点为 a 点过平衡线的切线；
������1 =
������1 /������1 0.6286/0.4301 = = 2.243 (4.4.3） (1 − ������1 )/(1 − ������1) (1 − 0.6286)/(1 − 0.4301) lg������������1 = ������1 ������������������������1 + 1 − ������1 ������������������������1 得： ������������1 = 0.3733mPa ∙ ������ −1 (4.4.4) (4.4.5) (4.4.6)
塔板式精馏塔设计(图文表)
塔板式精馏塔设计(图文表)（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。
设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。
物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。
本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。
此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。
塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。
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能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。
设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmolx F =18/65.046/35.046/35.0+=0.174x D =18/1.046/9.046/9.0+=0.779x W =46/995.018/005.018/005.0+=0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.174×46＋18×(1-0.174)= 22.872 kg/kmol M D =0.779×46＋18×(1-0.779)= 39.812 kg/kmol M W =0.002×46＋18×(1-0.002)= 18.056 kg/kmol3.物料衡算 D=30024812.3948000000⨯⨯=167.454 kmol/hF=D+WF ·x F =D ·x D +W ·x W解得 F=756.464 kmol/h W=589.01 kmol/h｛（三）塔板数的确定1.回流比的选择由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y 图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（x D,x D）作垂线，与Y轴截距oa=x D/(R min+1)=0.415 即最小回流比R min=x D/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算L=RD=1.316×167.454=220.369 kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823 kmol/h L ’=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/h V ’=V+(q-1)F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为 y=1+R R x+11+R x D =1316.1316.1+x+11.3161+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为y=F q D R qF RD )1()1(--++x-F q D R DF )1()1(--+-x W=1.316*167.454+1*756.464(1.316+1)*167.454x-756.464167.454(1.3161)*167.454-+×0.002 即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数塔顶操作压力P D=101.3 KPa单板压降△P=0.7 kPa进料板压力P F=0.7×18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力P W=101.3+0.7×26=119.5 kPa精馏段平均压力P m=(101.3+113.9)/2=107.6 kPa 压力P m=(113.9+119.5)/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度t D=78.43 o C进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度t W=99.53 o C精馏段平均温度t m=(t D+t F)/2=(78.43+83.75)/2=81.09 o C提馏段平均温度t m=(t W+t F)/2=(99.53+83.75)/2=91.64 o C3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.779 查上图可得x1=0.741M VDm=0.779×46+(1-0.779)×18=39.812 g/molM LDm=0.741×46+(1-0.741)×18=38.748 g/mol进料板平均摩尔质量计算 t f=83.74 o C由y F=0.518 查上图可得x F=0.183M VFm =0.518×46+(1-0.518)×18=32.504 g/mol M LFm =0.183×46+(1-0.183)×18=23.124 g/mol 精馏平均摩尔质量M Vm =( M VDm + M VFm )/2=36.158 g/molM Lm =( M LDm + M LFm )/2=30.936 g/mol4.平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm =RT PMv =)15.27309.81(314.8158.366.107+⨯⨯=1.321 kg/m 3 液相平均密度计算液相平均密度依1/ρLm =∑αi /ρi 计算 塔顶液相平均密度计算t D =78.43 o C 时 ρ乙醇=740 kg/m 3 ρ水=972.742 kg/m 3ρLDm =)742.972/1.0740/9.0(1+=758.14 kg/m 3进料板液相平均密度计算t F =83.75 o C 时 ρ乙醇=735 kg/m 3 ρ水=969.363 kg/m 3ρLFm =)363.969/636.0735/364.0(1+=868.554 kg/m 3塔底液相平均密度计算t W =99.53 o C 时 ρ乙醇=720 kg/m 3 ρ水=958.724 kg/m 3ρLWm =)724.958/995.0720/005.0(1 =957.137 kg/m 3精馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLDm )/2=(758.14+868.554)/2=813.347 kg/m 3提馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLWm ）/2=(957.137+868.554)/2=912.846 kg/m 35.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依σLm =∑x i σi 计算塔顶液相平均表面张力计算t D =78.43时 σ乙醇=62.866 mN/m σ水=17.8 mN/m σLDm =0.779×17.8+0.221×62.886=84.446 mN/m 进料板液相平均表面张力计算t F =83.75时 σ乙醇=61.889 mN/m σ水=17.3 mN/m σLFm =0.183×17.3+0.817×61.889=53.729 mN/m 塔底液相平均表面张力计算t W =99.53时 σ乙醇=58.947 mN/m σ水=15.9 mN/m σLWm =0.005×15.9+0.995×58.947=58.732 mN/m 精馏段液相平均表面张力计算σLm =(84.446+53.729)/2=69.088 mN/m 提馏段液相平均表面张力计算σLm =(58.732+53.729)/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依lgμLm=∑x i lgμi计算塔顶液相平均粘度计算t D=78.43o C时μ乙醇=0.364mPa·s μ水=0.455 mPa·slgμLDm=0.779lg(0.455)+0.221lg(0.364)=-0.363μLDm =0.436 mPa·s进料液相平均粘度计算t F=83.75 o C时μ乙醇=0.341mPa·s μ水=0.415 mPa·slgμLFm=0.183lg(0.415)+0.817lg(0.341)=-0.452μLFm=0.353 mPa·s塔底液相平均粘度计算t W=99.53 o C时μ乙醇=0.285mPa·s μ水=0.335 mPa·slgμLWm=0.002lg(0.335)+0.998lg(0.285)=-0.544μLWm=0.285 mPa·s精馏段液相平均粘度计算μLm=(0.436+0.353)/2=0.395 mPa·s提馏段液相平均粘度计算μLm=(0.285+0.353)/2=0.319 mPa·s（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算精馏段的气液相体积流率为V S =ρ3600VM =2.949 m 3/s L S =ρ3600LM =0.0023 m 3/s 查史密斯关联图，横坐标为Vh Lh (vlρρ)21=949.20023.0(321.1347.813) 1/2=0.0196取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m ， 则H T -h L =0.39m 查图可得C 20=0.08 由C=C 20(20L σ)0.2=0.08(69.088/20)0.2=0.103u max =C (ρL -ρV )/ ρV =2.554 m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为 u=0.7u max =1.788 m/sD=4V s /πu=788.1/14.3/949.2*4=1.39 m 按标准塔径元整后 D=1.4 m 塔截面积A T =(π/4)×1.42=1.539 ㎡ 实际空塔气速为 u=2.717/1.539=1.765 m/s 2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精=（N 精-1）H T =7.65 m 提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =3.15 m在进料板上方开一人孔，其高度为 1m 故精馏塔的有效高度为 Z=Z 精+Z 提+1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径D=1.4 m ，可选用单溢流弓形降液管 堰长l W =0.7×1.4=0.98 m 2.溢流强度i 的校核i=L h /l W =0.0023×3600/0.98=8.449≤100~130m 3/h ·m 故堰长符合标准 3.溢流堰高度h W平直堰堰上液层高度h ow =100084.2E （L h /l W ）2/3由于L h 不大，通过液流收缩系数计算图可知E 近似可取E=1h ow =100084.2×1×（L h /l W ）2/3=0.0119 mh W =h L -h ow =0.06-0.0119=0.0481 m 4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标l W /D=0.7 可查得A f /A T =0.093 W d /D=0.151 故 A f =0.093A T =0.143 ㎡ W d =0.151W d =0.211 ㎡留管时间θ=3600A T H T /L H =27.64 s ＞5 s 符合设计要求5.降液管底隙高度h oh O =L h /3600l W u 0’=0.0023/0.98×0.08=0.03 m h W -h O =0.0481-0.03=0.0181 m ＞0.006 m 6.塔板布置塔板的分块 D=1400 mm ＞800 mm ，故塔板采用分块式。
板式精馏塔设计PPT课件
要求： hOW6mm
bc
(4) 塔板及其布置 ① 受液区和降液区 一般两区面积相等。
bs
r
lW
x
② 入口安定区和出口安定区
bsbs50 10m0m
bd
③ 边缘区：bc 50mm
29
④ 有效传质区：
bc
单流型弓形降液管塔板：
A a2(xr2x2r2si 1 nr x)
bs
r
x
lW
双流型弓形降液管塔板：
8
二元连续板式精馏塔的工艺计算
物料衡算 实际塔板数的确定 塔高和塔径的计算 塔板结构参数的确定 塔板流动性能校核
9
一、物料衡算
全塔物料衡算 间接加热时：
F=D+W FxF= DxD+WxW 可以解出F,W。
10
二 实际塔板数的确定
1.确定理论板数 可以采用图解法或逐板计算法.
平衡数据 回流比 精馏段操作线 加料线 提馏段操作线
14物性参数的查找计算塔径由精馏塔内各段物料的摩尔流率或说体积流率决定的其影响因素有f进料流率r回流比及q涉及单位换算15轻组分1x轻组分1x重组分2进料板的平均分子量进料板对应的组成x进料板对应的组成由逐板计算得到n值各人不同ynm轻组分1y轻组分1x重组分16轻组分1y轻组分1x重组分4精馏段提馏段的平均分子量精馏段平均分子量mlm1液相平均密度查物性数据
主要设备的工艺设计计算
板式塔的结构
辅助设备的选型
主要设备的工艺条件图
设计说明书的编写
3
设计方案的确定
（一）装置流 程的确定
要求在设计说明 书上画出流程 简图。
4
塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用 分凝器或全凝器。一般，塔顶分凝器对 上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油 等工业中获取液相产品时往往采用全凝 器，以便于准确地控制回流比。若后继 装置使用气态物料，则宜用分凝器。
精馏-精馏塔PPT课件
填料塔工作原理
塔内装有大比表面和高空隙率的填料，当回流液 或料液进入时，将填料表面润湿，液体在填料表 面展为液膜，流下时又汇成液滴，当流到另一填 料时，又重展成新的液膜。当气相从塔底进入时， 在填料孔隙内沿塔高上升，与展在填料上的液沫 连续接触，进行传质，使气、液两相发生连续的 变化，故称填料塔为微分接触设备。
观察流速和流向
塔板介绍 舌型塔板
❖ 将塔上冲压成斜向舌形孔，张角20°左右。气相从斜孔中喷射出来，一方面将液相分散 成液滴和雾沫，增大了两相传质面，同时驱动液相减小液面落差。液相在流动方向上， 多次被分散和凝聚，使表面不断更新，传质面湍动加剧，提高了传质效率。
❖ 特点：结构简单，生产能力大，压降小， 操作弹性小，塔板效率低
精馏知识培训
主讲人：生产05区 马钧
2014.3.26
精馏概述
概述
精馏在石油化工行业中占有很重要的地位，是化工企业和炼油企业生产过程中应用极 为广泛的传质传热设备，其目的是将混合物中的各组分分离，达到规定的纯度。因此 精馏装置操作的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
概述
❖ 精馏操作的用途：许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题，如有机合成 产品的提纯，溶剂回收和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种，精馏就是 工业上最常用的方法之一。
板式塔工作原理
塔为一圆形筒体，塔内 设多层塔板，塔板上设 有气、液两相通道。塔 板具有多种不同型式， 分别称之为不同的板式 塔。
混合物的气、液两 相在塔内逆向流动，气 相从下至上流动，液相 依靠重力自上向下流动， 在塔板上接触进行传质。 两相在塔内各板逐级接 触中，使两相的组成发 生阶跃式的变化，故称 板式塔为逐级接触设备。
塔板流型
精馏塔-PPT
填料塔的附属结构填料支承板（Packing support plate ）主要包括：填料支承装置；液体分布及再分布装置；气体进口分布装置；除沫装置等。
要求：（1）足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液体的重量。
（2）足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。
总开孔面积应不小于填料层的自由截面积。
一般开孔率在70%以上。
常用结构：栅板；升气管式；气体喷射式。
栅板（support grid）：优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。
升气管式：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。
气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。
气体喷射式（multibeam packing support plate）：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。
气体由波形的侧面开孔射入填料层。
床层限位圈和填料压板（Bed limiter and hold down plate）填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。
规整填料一般不会发生流化，但在大塔中，分块组装的填料会移动，因此也必需安装由平行扁钢构造的填料限制圈。
液体分布器（Liquid distributor）作用：将液体均匀分布于填料层顶部。
莲蓬头分布器：一种结构十分简单的液体喷洒器，其喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的1/3~1/5，一般用于直径在0.6m以下的塔中。
它的主要缺点是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。
压力型多孔管式分布器：有环形和梯形两种。
优点：结构简单、造价低、易于支承。
自由面积较大，气体阻力小，适用于气体流量很大的场合。
其操作弹性在2~2.5:1之间。
缺点：也存在小孔易堵塞的问题，故被喷淋的液体不能有固体颗粒或悬浮物。
梯形二级槽式液体分布器优点：具有较多的喷淋点数，分布质量比较高，且操作弹性可高达4:1。
《酒精分馏塔原理》PPT课件
重 点：
理论塔板、恒摩尔流、操作线方程、进料方程、回流比
难 点：
操作线方程、进料方程、精馏设备
1
2
3
4
一组冷凝器
5
6
蒸馏：将液体部分气化，利用各组分挥发度的不同从
而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混 合物的典型单元操作。
易挥发组分：沸点低的组分，又称为轻组分。 难挥发组分：沸点高的组分，又称为重组分。
W——釜残液流量，kmol/h； xF——原料液中易挥发组分的摩尔分率； xD——馏出液中易挥发组分的摩尔分率； xW——釜残液中易挥发组分的摩尔分率；
41
么么么么方面
Sds绝对是假的
五、精馏段操作线方程
V,y1
1
x1
2
L,XD D,XD y2
x2 n yn
xn n+1 yn+1
F,xF
43
以精馏段的第n+1层塔板以上塔段及冷凝器作为衡算范围， 以单位时间为基准，则有
T—X—Y图 的作法
T
X (Y) 17
4.2 汽液相平衡图（ X — Y 图 ）
➢平衡线位于对角线的上方；
1
➢平衡线离对角线越远，表示
气
该溶液越易分离。
相
组
成
注意：
y
➢总压对 t-y-x 关系比对 y-x 关系的影响大；
➢当总压变化不大时,总压对
y-x 关系的影响可以忽略不计
0
➢蒸馏中使用 y-x 图较t-y-x 图
α=vA/vB=（PA/XA）/（PB/XB）
13
vA pA xA
vB
pB xB
对于二元溶液
化工原理课程设计精馏板式塔的设计ppt课件
有关计算中的空塔气速值。
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4.3 其它塔体的主要尺寸
4.3.1塔顶高度HD
塔顶空间高度作用是安装塔板和人孔的需要，也使气体中的液滴自由沉降，塔顶空间 高度一般取1.0～1.5m。
4.3.3进料段高度 HF
进料如果是液相，则HF应稍大于一般的板间距，并满足安装人孔的 需要。如果是两相进料，则HF需要取得大一些，以利于进料两相分 离。一般可取： HF＝（1.0～1.2）m。
• 为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采 用相同塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料， 但需增设原料预热器。
• 若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高，宜采用气态
进料。
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2.3加热方式
• 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器，以提 供足够的热量；
• 若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，也 可采用直接蒸汽加热。
堵塞，不适宜处理粘性大、脏的和带固体粒子的料液。
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5.2 塔板有关参数的计算 5.2.1板上液流型式的确定
常用的塔板流动型式有下面几种：
（1）单流型：这是最普遍和最常用的，液体的流径较长，板面利用好； 塔板结构简单，直径小于2.2m以下的塔普遍采用此型；
（2）双流型：用于大塔径及液相负荷较大的场合； （3）回流型：又称U型流型，用于液气比较小的场合； （4）其他流型：当塔径及液流量都特大式，双流型无法满足，可以用四
浮阀塔是现今应用最广的一种板型，其主要优点是生产能力大，操作弹性较 大，分离效果较高，塔板结构较泡罩塔简单。制造费是泡罩塔板的60～80％， 是筛板塔的120～130％。目前国内多用F1型（重阀）浮阀塔。
精馏塔(板式)设计 (1)PPT课件
（一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
求出 xf、 ： xD、 xW
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
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3、物料衡算
FDW FfxDDxWWx
塔顶产品易挥发组分回收率η为： η= DxD/FxF 式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液
的摩尔流量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产 品、塔底馏出液组成的摩尔分率
蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、塔釜冷却器和产品冷却器等设备，操作方式
（1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）加料方式的选择（预加热） （4）回流比的选择 （5）加热器的选择
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（6）冷凝器的选择 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器）
（7）加料方式的选择 高位槽或泵
1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.4～0.7KPa（取最大值） 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压降。
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2、操作温度 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度， 苯、甲苯的饱和蒸气压由Antonie方程计算。 依次求出塔顶温度、进料板温度、塔底温度及精馏段、 提馏段平均温度 3、平均摩尔质量 塔顶气、液混合物平均摩尔质量 进料板气、液混合物平均摩尔质量
R1.5Rmin
①求精馏塔的汽、液相负荷
L Lq FR D qF
V V ( q 1 ) F ( R 1 ) D ( q 1 ) F
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②求精馏段、提馏段的操作线方程
y R x xD R1 R1
③作图求出理论板数
y LqFx WWx LqF W LqF W
乙醇精馏塔
摘要：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。
因其良好的理化性能，广泛地应用于国民经济的许多部门,近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势。
但是由于乙醇-水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇。
因此，研究和改进乙醇-水体系的精馏设备是非常必要的。
本设计基于精馏的原理，查阅乙醇-水体系的相关物性参数，对精馏装置进行设计.而这一设计过程中的主要内容有:物料衡算，热量衡算，塔体工艺设计，塔板工艺设计，塔附属设备设计以及部分机械设计。
关键词：乙醇-水；精馏塔设计；附属设备设计；机械设计Abstract: Ethanol-water is one of the most common industrial solvents and important chemical raw materials,which is colorless,non-toxic, non-pollution,non-carcinogenic,and little corrosive. Due to its good physical and chemical properties ,Ethanol-water is widely used in many national economic sectors. In recent years, because of the rising prices of fuels, ethanol fuel is said to replace traditional fuels in future. but due to the ethanol - water system azeotropic phenomenon, it is difficult to produce high purity ethanol through common distillation .Therefore, It is essential to research and improve the distillation equipment of ethanol- water system.This article is based on the principle of Distillation, Access to some related physical parameters of ethanol - water system, This process of designing the main content Material balance, energy balance, the tower of design, ancillary equipment design as well as some mechanical design,Key words: ethanol-water ；distillation tower design; Ancillary equipment design；mechanical design前言乙醇(ethanolthyl或alcohol)俗称酒精,系醇类代表,是一种无色透明易挥发和易燃的液体。
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的能力以及用简洁文字、图表表达设计思想的能力．
1、经济性：应符合能量充分合理利用和节能原则，符合经 常
生产费和设备投资费的综合核算最经济的原则；符合有用物质高 回收率、低损耗率原则．
机
本设计的基本内容和要求
• 设计内容包括： • 选定精馏方案及流程； • 进行精馏塔的工艺计算； • 结构和附属设备的选型设计； • 绘制精馏塔的装配图； • 将设计结果编写成设计说明书。
时间安排
• 所有工作必须独立完成。 • 时间：6月7日 —— 6月18日。 • 6月11日之前完成理论计算， 6月12日开始绘图。 • 6月16日之前完成主体设备图和流程图。 • 6月17日之前完成说明书撰写。
四、参考书
• 1、天津大学，《化工原理》，天津，天津科学技术出版社， 1990年。
• 2、李功样等《常用化工单元设备设计》，广州，华南理工大学 出版社，2003年。
• 3、 魏崇关，郑晓梅，《化工工程制图》，北京，化学工业出版 社，1992年。
注参考文献及简单备注。
三、绘图要求
1、用坐标纸绘制乙醇—水溶液的y-x图， 并用图解法求理论塔板数；
2、用坐标纸绘浮阀的排孔图； 3、用A4图纸绘制设备流程图一张； 4、用594×841图纸绘制装置图一张：一主视图，
一俯视图，一剖面图，若干个局部放大图。 设备技术要求、主要参数、接管表、 部件明细表、 标题栏等。
形 成共沸混合物，共沸点78.15℃。
• 乙醇蒸气与空气混合能引起爆炸，爆炸极限浓度3.518.0％(W)。酒精在70％(V)时，对于细菌具有强列的杀 伤作用．也可以作防腐剂，溶剂等。处于临界状态（243℃、 60kg／CM・CM）时的乙醇，有极强烈的溶解能力，可实 现超临界淬取。由于它的溶液凝固点下降，因此，一定浓度
材料选择； – 5、精馏过程有关计算(物料衡算、热量衡算、理论塔板
数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等)；
– 6、设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等); – 7、主体设备设计计算及说明； – 8、主要附属设备的选择（换热器等）； – 9、参考文献 ； – 10、自我总结及有关问题的讨，用来标
1、生产能力：年产
吨乙醇产品。
2、原料液中含乙醇
%（质量），其余为水。
3、馏出液中的乙醇含量为
%（质量）。
4、残液中的乙醇含量不高于0.2%（质量）。
设备的年运行时间平均为300天。
• 设计条件：
1、加热方式： 直接蒸汽加热，蒸汽压力为 1.0~2.0kg/cm2。
间接加热。
2、操作压力： 常压。 3、进料状况： 饱和液体。 30℃冷液进料。 4、冷却水进口温度：30℃，出口温度自定。 5、塔板形式：浮阀塔板。
2、先进性：应对目前工厂生产过程和设备上存在的问题提 出
改进方案和改进措施，并尽量采用国内外最新技术成果。 3、可靠性和稳定性：保证运行的安全可靠和操作的稳定易
控 是现代化生产应优先考虑的原则，不得采用缺乏可靠性的、不成 熟的技术和设备，不得采用难以控制或难以保证安全生产的技和 设备。 4、可行性：流程布置和设备结构不应超出一般土建要求和
课程设计目的和要求
• 目的： – 锻炼学生的综合能力：资料查阅、知识综合应用、 理论计算、设备选型、绘制图形、编写说明书。 – 培养工程观念：理论→小试→放大。
• 要求： – 设定大致框架，绘制工艺流程图； – 进行有关计算，得出设备主要尺寸和参数（塔高， 直径，塔板数等）； – 选择附属设备； – 根据计算结果绘制主体设备图形； – 编写设计说明书。
课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己 做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料， 进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和 核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案 和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作 能力的有益实践。
“能力”的训练和培养： ① 查阅资料、选用公式和数据的能力； ② 从技术上的可行性与经济上的合理性两方面树立正确
一、 化工原理课程设计任务
• 设计题目：酒精生产过程板式精馏塔的设计 • 设计任务：
在酒精生产工艺中，将粗产品中的大部分杂质除去 后，还存在着大量的水分，为了达到产品的质量要求， 需要将水分分离出去。本设计结合乙醇生产工艺，要 求设计一浮阀精馏塔，用于乙醇水溶液的分离。
• 下面是乙醇精馏塔的设计任务：
化工原理课程设计
(2010年)
化工原理课程设计
• 酒精生产过程精馏塔的设计
• 什么是酒精
酒精是一种无色透明、易挥发，易燃烧的液体。有酒的气 味和刺激的辛辣滋味，微甘。学名是乙醇， 分子式C2H5OH， 因为它的化学分子式中含有羟基，所以叫做乙醇，比重 0.7893(20／4°)。凝固点-117.3℃。沸点78.2℃。能与 水、甲醇、乙醚和氯仿等以任何比例混溶。有吸湿性。与水能
的 酒精溶液，可以作防冻剂和冷媒。酒精可以代替汽油作燃料， 是一种可再生能源。
• 酒精有哪些用途
• 第一、酒精可以为工业生产提供能源，如作为汽 车的燃 料或与汽油组成混合燃料。幻灯片 28 • 第二、酒精是一种很好的有机溶剂，许多有机制剂的生产 中都要使用，如利用酒精脱水成为乙烯，用以生产合成橡胶、 聚乙烯、聚氯乙烯等。 • 第三、酒精具有杀菌作用，被医疗卫生部门广泛用作消毒剂、 防腐剂。 • 第四、制造农药。 • 第五、食品饮料工业中，用来生产汽酒、果酒、白酒等。 • 总之，酒精在国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、 工农业生产中都有广泛的用途。
• 应完成的工作量：
1、乙醇精馏塔的工艺设计，塔板的结构设计 及辅助设备的选型，编写设计说明书。
2、绘制工艺流程图一张。 3、绘制精馏塔的装配图（一号图纸）。 4、说明书编写。
二、设计说明书的内容
– 1、目录； – 2、设计题目及原始数据(任务书)； – 3、简述酒精精馏过程的生产方法及特点； – 4、论述精馏总体结构(塔型、主要结构)及流程的安排、