乙醇-水板式精馏塔设计

乙醇-水板式精馏塔设计

目录

设计任务书

目录.................................................... 设计任务书.............................

1.概述 0

1.1塔板性质 0

1.2筛板塔的特点如下 0

1.3精馏的作用 0

1.4设计方案 (1)

1.5 设计思路 (1)

2 塔板的工艺设计 (1)

2.1精馏塔全塔物料衡算 (2)

2.1.1操作温度的计算 (2)

2.1.2平均摩尔质量的计算 (3)

2.1.3平均密度的计算 (4)

2.1.4平均表面张力的计算 (6)

2.1.5平均黏度的计算 (9)

2.1.6相对挥发度的计算 (10)

2.2理论塔的计算 (10)

2.3塔径的初步设计 (12)

2.3.1气、液相体积流量计算 (12)

2.3.2 空塔气速 (13)

2.3.3塔高的计算 (15)

2.4溢流装置 (15)

l (15)

2.4.1堰长

W

2.4.2弓降液管的宽度和横截面积 (16)

2.4.3降液管底隙高度 (16)

2.5.2.筛孔数目及排列 (17)

3. 塔板的流体力学验算 (18)

3.1塔板压降 (18)

h (18)

3.1.1 气体通过干板的阻力压降

C

h (19)

3.1.2 气体通过板上液层的压降

1

h (19)

3.1.3 气体克服液体表面张力产生的压降

σ

∆ (20)

3.1.4 液体通过每层筛板的压降P

3.2液面落差 (20)

3.2.1雾沫夹带量v e的验算 (20)

3.2.2 漏液的验算 (21)

3.2.3液泛的验算 (21)

3.3塔板负荷性能图 (22)

3.3.1物沫夹带线 (22)

3.3.2液泛线 (23)

3.3.3液相负荷上限线 (24)

3.3.4漏液线（气相负荷下限线） (24)

3.3.5液相负荷下限线 (26)

4. 塔附件设计 (28)

4.1接管 (28)

4.1.1进料管 (28)

4.1.2 回流管 (28)

4.1.3塔底出料管 (28)

4.1.4塔顶蒸气出料管 (29)

4.1.5塔底进气管 (29)

4.1.6筒体 (29)

4.1.7封头 (29)

4.2除沫器 (29)

4.3裙座 (30)

4.4吊柱 (30)

4.5人孔 (30)

5. 塔总体高度的设计 (30)

5.1塔的顶部空间高度 (30)

5.2塔的底部空间高度 (31)

5.3塔总体高度 (31)

6. 附属设备设计 (31)

6.1冷凝器的选择 (31)

6.2再沸器的选择 (31)

7.设计结果一览表 (32)

8.设计评述 (34)

1.概述

1.1 塔板性质

此设计的塔型为筛板塔。筛板塔是很早出现的一种板式塔。五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大20~40%，塔板效率高10~15%，压力降低30~50%，而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板（孔径可达20~25mm），导向筛板等多种形式。

作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑生产能力大、操作弹性大、流体流动的阻力小、结构简单、耐腐蚀、方便操作等要求。

事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求，仅是在某些方面具有独到之处。

筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分．工业塔常用的筛孔孔径为3~8mm，按正三角形排列。空间距与孔径的比为 2.5~5。近年来有大孔径(10~25mm)筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只是漏夜点低，操作弹性小。

1.2筛板塔的特点如下

结构简单、制造维修方便。

(2) 生产能力大，比浮阀塔还高。

(3) 塔板压力降较低，适宜于真空蒸馏。

(4) 塔板效率较高，但比浮阀塔稍低。

(5) 合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性，仅稍低与泡罩塔。

(6) 小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、粘性大的和带有固体粒子的料液。

1.3精馏的作用

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。

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设计初步训练。为以后从事设计工作打下坚实的基础。

1.4设计方案

本设计任务为分离乙醇-水混合物。对于二元混合物的分离。应采用连续精馏流程。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入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝。冷凝液在泡点下一部分回流至塔内。其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系。最小回流比较小。故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热。塔底产品经冷却后送至储罐。

1.5 设计思路

图1 设计思路

1、本设计采用连续精馏操作方式。

2、常压操作。

3、冷液进料。

4、间接蒸汽加热。

5、选R=(1.1-2.0)Rmin 。

6、塔顶选用全凝器。

2 塔板的工艺设计