浮阀精馏塔设计 -讲解

课程设计题目

浮阀精馏塔连续回收乙醇与水混合物中的乙醇设计

姓名：黄同月

学号：3212003902（30号）

班级：121103班

指导老师：罗儒显

完成时间：2014年9月18日

目录

一.板式精馏塔工艺设计内容及任务 (3)

1.1设计背景 (3)

1.2设计目的 (4)

1.3设计题目 (4)

1.4设计的要求 (4)

1.5设计条件及操作条件 (4)

1.6 浮阀塔及筛板塔的特性 (5)

1.6.1 浮阀塔的特性

1.6.2筛板塔的特性

二. 精馏塔工艺的设计 (6)

2.1精馏塔全塔物料衡算 (6)

2.2 理论塔板的计算 (7)

2.2.1最小回流比及操作回流比

2.2.2精馏段操作曲线

2.2.3提馏段操作曲线

2.2.4作直角阶梯图求理论塔板

2.3实际塔板数计算 (9)

2.4常用数据一览表 (9)

三.精馏塔尺寸计算 (9)

3.1塔径的初步设计 (10)

3.1.1塔径

3.1.2总塔高

3.2塔板主要工艺尺寸 (13)

3.2.1溢流装置

3.2.2降液管宽度W

d 与降液管面积A

f

3.2.3降液管底隙高度h

3.2.4筛板的布置

3.2.5开孔区面积

3.3浮阀数目及排列 (16)

3.3.1浮阀数目N

3.3.2阀孔排列

3.4各接管尺寸的确定 (17)

3.4.1进料管

3.4.2塔釜残夜出料管

3.4.3回流管

3.4.4塔顶上升蒸汽管

3.4.5水蒸气进口管

3.5精馏塔主要附属设备 (19)

3.5.1冷凝器

3.5.2再沸器

3.5.3除沫器

3.5.4法兰

3.5.5视镜

3.5.6塔体壁厚

3.5.7筒体与封头

四.流体力学验算 (21)

4.1气体通过浮阀塔版的压力降（单板压降） (21)

4.1.1干板阻力h

c

4.1.2板上充气液阻力h

1

4.1.3由表面张力引起的阻力

4.2漏液验算 (21)

4.3液泛验算 (21)

4.4雾沫夹带验算 (22)

五.操作性能负荷图 (22)

5.1气相负荷下限线（又称漏液线），记为线1 (24)

5.2过量雾沫夹带线（又称为气相负荷上限线），记为线2 (24)

5.3液相负荷下限线，记为线3 (24)

5.4液相负荷上限线，记为线4 (25)

5.5液泛线，记为线5 (25)

六.浮阀塔板工艺设计结果一览表 (26)

七.参考文献 (27)

八.设计心得 (28)

一.板式精馏塔工艺设计内容及任务

1.1设计背景

随着世界石油资源的减少,作为生物燃料的无水乙醇在今后的动力燃料中可能占一席之地，而无水乙醇与汽油混合(俗称汽油醇) 可作为内燃机的燃料就成为

很多公司的首选。因此，公司要求把 20%（ω）的乙醇—水混合物原材料，提炼成含乙醇≥94％（ω）的产品成为了常规项目。经过查找相关的资料，最终选用精馏法来提炼该原材料，选用浮阀精馏塔装置，能完成此项目的要求，所以设计以下设计任务书。

1.2设计目的

通过化工原理理论课的学习，我们已经掌握了不少理论知识和生产实际知识，对于一个未来工程技术人员来说，如何运用所学知识去分析和解决实际问题是至关重要的。本次设计除了完成某公司的达标任务外，也锻炼了我们的实际操作能力。

1.3设计题目

浮阀精馏塔连续回收乙醇与水混合物中的乙醇设计

1.4设计的要求

（1）生产能力大。

（2）操作弹性大，分离效率高。

（3）流体流动阻力小，操作费用低。

（4）结构简单，造价低，制造、安装、维修方便。

1.5设计条件及操作条件

（1）处理量：乙醇与水混合物（1000＋学号×60）kg/h

（2）进料浓度：质量百分比30% [ 学号1-10号学生]

25% [ 学号11-20号学生 ]

20% [ 学号21-30号学生 ]

15% [ 学号31-48号学生 ]（3）进料状态：泡点进料

（4）分离要求：馏出液乙醇浓度≥94%（质量百分比）

釜液中乙醇浓度≤0.5% （质量百分比）

（5）冷却水温度：进口温度≤25℃，出口最高温度45℃。

（6）加热蒸汽压力：4kgf/cm2=0.4MPa （绝对压力）

（7）操作压力：常压

（8）加热方式：直接蒸汽加热

（9）塔板形式：浮阀塔

（10）精馏方式：连续精馏方式

(11）加料方式：加料泵加入塔内

（12）再沸器、冷凝器等附属设备安排：塔顶设冷凝冷却器，将塔顶蒸汽完全冷凝后一部分泡点回流入塔。冷凝器安装在

塔的顶部，通过回流比控制器分流后回流液直接流入塔内，

馏出产品经再次冷却进入产品储罐。

1.6 浮阀塔及筛板塔的特性

1.6.1 浮阀塔的特性

（1）处理量大，比同塔径的泡罩塔可增加20%-40%，而接近于筛板塔。（2）操作弹性大，一般约为5-9。

（3）塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。

（4）压强小，在常压塔中每块板的压强降一般为30-50N/m2。

（5）液面梯度小。

（6）使用周期长，粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。

（7）结构简单，安装容易，其制造费约为泡罩塔的60%-80%，但为筛板塔的120%-130%。

1.6.2 筛板塔的特性

（1）结构简单，易于加工，造价低。

（2）处理量大，板效率高。

（3）压降低。

（4）操作弹性较小。

（5）安装水平度要求较高。

（6）筛孔易堵。