化工原理万吨乙醇水溶液连续精馏塔设计课程设计

化工与制药学院

课程设计说明书

题目: 1.5万吨乙醇~水溶液连续精馏塔设计学院: 化工与制药学院

专业班级:

学生姓名:

学号:

同组者:

指导老师:

完成日期: 年月日

09生技1班化工原理课程设计任务书一、课程设计题目

乙醇-水溶液连续精馏塔设计

二、课程设计的内容

1．设计方案的确定

2．带控制点的工艺流程图的确定

3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）4．塔的工艺计算

（1）全塔物料衡算

（2）最佳回流比的确定

（3）理论板及实际板的确定

（4）塔径的计算

（5）降液管及溢流堰尺寸的确定

（6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定

（7）塔板流动性能的校核

（8）塔板负荷性能图的绘制

（9）塔板设计结果汇总表

5．辅助设备工艺计算

（1）换热器的面积计算及选型

（2）各种接管管径的计算及选型

（3）泵的扬程计算及选型

6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）

三、课程设计的要求

1、撰写课程设计说明书一份

2、工艺流程图一张

3、设备总装图一张

四、课程设计所需的主要技术参数

原料：乙醇-水溶液

原料温度： 30℃

处理量： 1.5万吨/年

原料组成（乙醇的质量分数）：50%

产品要求：塔顶产品中乙醇的质量分数： 94%；

塔顶产品中乙醇的回收率：99%

生产时间： 300天（7200 h）

冷却水进口温度：30℃

加热介质： 0.6MPa饱和水蒸汽

五、课程设计的进度安排

1、查找资料，初步确定设计方案及设计内容，1-2天

2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天

3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天

六、课程设计考核方式与评分方法

指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。

其中：平时表现20%

设计说明书40%

绘图质量20%

答辩20%

指导教师：王为国

学科部负责人：

年月日

化工与制药学院

《课程设计》综合成绩评定表

年月日年月日

目录

一、概述

1.1 设计依据 (1)

1.2 技术来源 (1)

1.3 设计任务及要求 (2)

二：计算过程

1.塔型选择 (2)

2.操作条件的确定 (3)

2.1 操作压力 (3)

2.2 进料状态 (3)

2.3 加热方式 (3)

2.4 热能利用 (3)

3. 有关的工艺计算

3.1 最小回流比及操作回流比的确定 (4)

3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 (4)

3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (6)

3.4理论塔板层数的确定 (6)

3.5全塔效率的估算 (8)

3.6 实际塔板数 (9)

4. 精馏塔主题尺寸的计算

4.1 精馏段与提馏段的体积流量 (9)

4.1.1 精馏段 (9)

4.1.2 提馏段 (10)

4.2 塔径的计算 (11)

4.3 塔高的计算 (13)

5. 塔板结构尺寸的确定

5.1 塔板尺寸 (13)

5.2 弓形降液管 (14)

5.2.2 降液管底隙高度h0 (14)

5.3 浮阀数目及排列 (14)

5.3.1 浮阀数目 (14)

5.3.2 排列 (15)

5.3.3 校核 (16)

6. 流体力学验算

6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) (17)

6.1.1 干板阻力 (17)

6.1.2 板上充气液层阻力 (17)

6.1.3 由表面张力引起的阻力 (17)

6.2 漏液验算 (17)

6.3 液泛验算 (18)

6.4 雾沫夹带验算 (18)

7. 操作性能负荷图

7.1 雾沫夹带上限线 (19)

7.2 液泛线 (19)

7.3 液体负荷上限线 (19)

7.4 漏液线 (20)

7.5 液相负荷下限线 (20)

7.6 操作性能负荷图 (20)

8. 各接管尺寸的确定

8.1 进料管 (22)

8.2 釜残液出料管 (22)

8.3 回流液管 (23)

8.4 塔顶上升蒸汽管 (23)

8.5 水蒸汽进口管 (23)

9 辅助设备的选取

9.1 冷凝器 (24)

三、设计一览表 (24)

四、设计小结 (26)

附录：工艺流程图

设备总装图

一:概述

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必须通过一定的方法。

要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，最简单的方法就是用连续

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。

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，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。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，且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。

长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，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来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇`水体系的精馏设备是非常重要的。

塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。

1.1 设计依据

本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。