乙醇-水精馏塔课程设计浮阀塔
乙醇水连续浮阀式精馏塔的设计.doc
化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下：原料加料量 F＝100kmol/h＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录3.3.3.204参考文献 (30)摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。
浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。
通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
本次设计过程正常，操作合适。
关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第1章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。
对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。
精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。
1.2精馏塔对塔设备的要求精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
[工艺技术]乙醇水浮连续精馏阀塔工艺设计
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（工艺技术）乙醇水浮连续精馏阀塔工艺设计课程设计设计题目乙醇-水连续精馏浮阀塔的设计学生姓名学号专业班级指导教师2014年1月11日.乙醇——水浮连续精馏阀塔工艺设计目录化工原理课程设计任务书3摘要4一、设计任务及方案简介101.1 设计任务101.2 设计方案论证及确定10二、工艺流程草图及说明122.1.1 工艺草图122.2 工艺流程说明12三、精馏塔工艺的设计及计算133.1 塔的物料衡算：133.1.1 液料及塔顶，塔底产品含乙醇摩尔分数133.1.2平均摩尔质量133.1.3 物料衡算133.2 塔板数的确定：143.2.1 理论塔板数的求取153.2.2．求最小回流比及操作回流比R163.2.3 求理论塔板数163.3 塔的平均温度:173.4 密度173.4.1 精馏段173.4.2 提馏段183.4.3 不同温度下乙醇和水的密度183.5 混合物的粘度193.6 相对挥发度193.6.1 精馏段挥发度193.6.2 提馏段挥发度193.7 气液相体积流量计算203.7.1 精馏段203.7.2 提馏段203.8 混合溶液表面张力20v3.8.1 精馏段213.8.2 提馏段223.9 全塔效率及实际塔板数22四、工艺计算及主体设备的设计234.1 管径的初步设计234.1.1精馏段244.1.2 提馏段254.2 溢流装置254.2.1 堰长254.2.2 方形降液管的宽度和横截面264.2.3 降液管底隙高度264.3 塔板分布及浮阀数目及排列264.3.1 塔板分布264.3.2 浮阀数目与排列264.4 塔板的流体力学计算294.4.1 气相通过浮阀塔板的压降294.5 淹塔304.5.1 精馏度304.5.2 提馏段304.6 物沫夹带314.6.1 精馏段314.6.2 提馏段314.7塔板负荷性能图324.7.1 物沫夹带线324.7.2 液泛线324.8 液相负荷上限334.9 液漏线334.10 液相负荷下限性34五、塔的附属设备选型及校核355.1 接管355.1.1 进料管355.1.2 回流管365.1.3 塔釜出料管365.1.4 塔顶蒸汽出料管375.1.5 塔釜进气管375.1.6 法兰375.2 筒体与封头385.2.1 筒体385.2.2 封头395.3 除沫器395.4 裙座395.5吊柱405.6人孔405.7 塔总体高度的计算405.7.1 塔的顶部空间高度405.7.2 塔的底部空间高度405.7.3 塔立体高度405.8 附属设备设计415.8.1 冷凝器的选择415.8.2 再沸器的选择41六、塔的各项指标校验426.1 风载荷及风弯矩426.1.1 风载荷426.2 风弯矩426.3 离心泵选型436.4 塔体的强度和稳定性校核446.4.1 塔底危险截面1-1轴向应力计算446.5 质量载荷446.6 塔底抗压强度校核456.6.1 塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性校核456.7 裙座的强度及稳定性校核45裙座底部0-0截面的轴向应力计算456.8 焊缝强度466.9.1 水压试验时，塔体1-1截面的强度条件466.9.2水压试验时裙裾底部1-1截面的强度和稳定性验算47七、设计结果概要及汇总477.1 全塔工艺设计结果总汇477.2 主要符号说明50八、总结528.1 总结528.2 心得53九、主要参考文献54绪论本设计书介绍的是浮阀塔精馏的设计，其中包括设计方案的确定、塔主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图及草图及说明、设计结果概要及一览表等几大内容。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计(浮阀塔)
4.3.4.4各气相平均密度的计算.............................................................. 21
4.4塔径的初步设计................................................................................................ 26
4.4.1精馏段塔径的计算................................................................................. 26
4.4.2提馏段塔径的计算................................................................................. 27
4.5塔高的设计计算................................................................................................ 28
5.3.1.2提馏段压降的计算...................................................................... 36
5.3.2液泛......................................................................................................... 36
乙醇--水精馏塔设计
化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下：原料加料量F＝100kmol/h ＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录化工原理课程设计任务书.............................. 错误!未定义书签。
摘要 (Ⅳ)第一章前言......................................... 错误!未定义书签。
1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)1.2精馏塔对塔设备的要求 (1)1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (1)1.4本设计所选塔的特性 (1)第二章流程的确定和说明 (3)2.1设计思路 (3)2.2设计流程 (3)第三章精馏塔的工艺计算 (4)3.1物料衡算 (4)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (4)3.1.2物料衡算 (4)3.2回流比的确定 (5)3.2.1平均相对挥发度的计算 (5)3.2.2最小回流比的确定 (6)3.3板数的确定 (6)3.3.1精馏塔的气液相负荷 (6)3.3.2精馏段与提馏段操作线方程 (6)3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置 (6)3.3.4全塔效率 (8)3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)3.4.1操作温度的计算 (8)3.4.2操作压强 (9)3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量 (10)3.4.4精馏塔各组分的密度 (12)3.4.5液体表面张力的计算 (15)3.4.6液体平均粘度的计算 (15)3.4.7气液负荷计算 (16)3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)3.5.1塔径的计算 ............................................. 错误!未定义书签。
乙醇水连续精馏浮阀塔的设计课程
课程设计设计题目乙醇-水连续精馏浮阀塔的设计学生姓名学号专业班级指导教师2014年 1 月 11 日.乙醇——水浮连续精馏阀塔工艺设计目录化工原理课程设计任务书 (3)摘要 (4)一、设计任务及方案简介 (10)1.1 设计任务 (10)1.2 设计方案论证及确定 (10)二、工艺流程草图及说明 (12)2.1.1 工艺草图 (12)2.2 工艺流程说明 (12)三、精馏塔工艺的设计及计算 (13)3.1 塔的物料衡算： (13)3.1.1 液料及塔顶，塔底产品含乙醇摩尔分数 (13)3.1.2平均摩尔质量 (13)3.1.3 物料衡算 (13)3.2 塔板数的确定： (14)3.2.1 理论塔板数N的求取 (15)TR及操作回流比R (16)3.2.2．求最小回流比min3.2.3 求理论塔板数T N (16)3.3 塔的平均温度: (17)3.4 密度 (17)3.4.1 精馏段 (17)3.4.2 提馏段 (18)3.4.3 不同温度下乙醇和水的密度 (18)3.5 混合物的粘度 (19)3.6 相对挥发度 (19)3.6.1 精馏段挥发度 (19)3.6.2 提馏段挥发度 (19)3.7 气液相体积流量计算 (20)3.7.1 精馏段 (20)3.7.2 提馏段 (20)3.8 混合溶液表面张力 (20)v3.8.1 精馏段 (21)3.8.2 提馏段 (22)3.9 全塔效率及实际塔板数 (22)四、工艺计算及主体设备的设计 (23)4.1 管径的初步设计 (23)4.1.1精馏段 (24)4.1.2 提馏段 (25)4.2 溢流装置 (25)4.2.1 堰长 (25)4.2.2 方形降液管的宽度和横截面 (26)4.2.3 降液管底隙高度 (26)4.3 塔板分布及浮阀数目及排列 (26)4.3.1 塔板分布 (26)4.3.2 浮阀数目与排列 (26)4.4 塔板的流体力学计算 (29)4.4.1 气相通过浮阀塔板的压降 (29)4.5 淹塔 (30)4.5.1 精馏度 (30)4.5.2 提馏段 (30)4.6 物沫夹带 (31)4.6.1 精馏段 (31)4.6.2 提馏段 (31)4.7塔板负荷性能图 (32)4.7.1 物沫夹带线 (32)4.7.2 液泛线 (32)4.8 液相负荷上限 (33)4.9 液漏线 (33)4.10 液相负荷下限性 (34)五、塔的附属设备选型及校核 (35)5.1 接管 (35)5.1.1 进料管 (35)5.1.2 回流管 (36)5.1.3 塔釜出料管 (36)5.1.4 塔顶蒸汽出料管 (37)5.1.5 塔釜进气管 (37)5.1.6 法兰 (37)5.2 筒体与封头 (38)5.2.1 筒体 (38)5.2.2 封头 (39)5.3 除沫器 (39)5.4 裙座 (39)5.5吊柱 (40)5.6人孔 (40)5.7 塔总体高度的计算 (40)5.7.1 塔的顶部空间高度 (40)5.7.2 塔的底部空间高度 (40)5.7.3 塔立体高度 (40)5.8 附属设备设计 (41)5.8.1 冷凝器的选择 (41)5.8.2 再沸器的选择 (41)六、塔的各项指标校验 (42)6.1 风载荷及风弯矩 (42)6.1.1 风载荷 (42)6.2 风弯矩 (42)6.3 离心泵选型 (43)6.4 塔体的强度和稳定性校核 (44)6.4.1 塔底危险截面1-1轴向应力计算 (44)6.5 质量载荷 (44)6.6 塔底抗压强度校核 (45)6.6.1 塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性校核 (45)6.7 裙座的强度及稳定性校核 (45)裙座底部0-0截面的轴向应力计算 (45)6.8 焊缝强度 (46)6.9.1 水压试验时，塔体1-1截面的强度条件 (46)6.9.2水压试验时裙裾底部1-1截面的强度和稳定性验算 (47)七、设计结果概要及汇总 (47)7.1 全塔工艺设计结果总汇 (47)7.2 主要符号说明 (50)八、总结 (52)8.1 总结 (52)8.2 心得 (53)九、主要参考文献 (54)绪论本设计书介绍的是浮阀塔精馏的设计，其中包括设计方案的确定、塔主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图及草图及说明、设计结果概要及一览表等几大内容。
课程设计—乙醇-水的精馏塔——浮阀塔
目录第一章概述 (3)1.1塔设备的类型 (3)1.2板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.1 板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.2 塔设备的选型 (4)第二章设计任务 (5)2.1 设计摘要 (5)2.2 设计任务及条件 (6)2.3 设计任务书 (6)第三章设计方案简介 (8)3.1 设计方案的确定 (8)3.1.1 装置流程的确定 (8)3.1.2 操作压力的选择 (8)3.1.3 进料状况的选择 (9)3.1.4 加热方式的选择 (9)3.1.5 回流比的选择 (9)3.2 塔板的类型与选择 (9)3.2.1 塔板的类型 (9)3.2.2 塔板的选择 (11)第四章浮阀塔精馏工艺设计 (11)4.1 工艺计算 (11)4.1.1 全塔物料衡算 (11)的确定 (12)4.1.2 Rmin4.1.3 塔板数的确定 (14)4.2 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (19)4.2.1 操作压力 (19)4.2.2 操作温度 (19)4.2.3 平均摩尔质量 (20)4.2.4 平均密度 (21)4.2.5 液体平均表面张力计算 (22)4.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (24)4.3.1 塔径的计算 (24)4.3.2 精馏塔有效高度的计算 (27)4.3.3 塔高的计算 (27)4.4 塔板主要工艺尺寸的计算 (28)4.4.1 溢流装置计算 (28)4.4.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (31)4.5 塔板流体力学验算 (33)4.5.1 气相通过浮阀塔板的压降 (33)4.5.2 淹塔 (34)4.5.3 雾沫夹带 (35)4.6 塔板负荷性能图 (37)4.6.1 雾沫夹带线 (37)4.6.2 液泛线 (38)4.6.3 液相负荷上限线 (39)4.6.4 漏液线 (39)4.6.5 液相负荷下限线 (40)工艺设计计算结果与主要符号说明 (44)主要参考文献 (46)课程设计心得 (46)第一章概述1.1 塔设备的类型塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
化工原理课程设计_乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计 (1)
第一章：塔板的工艺设计一、精馏塔全塔物料衡算F:进料量（kmol/s ） F x :原料组成（摩尔分数，同下） D:塔顶产品流量（kmol/s ） D x :塔顶组成 W:塔底残液流量（kmol/s ） ：W x 塔底组成原料乙醇组成：%91.8%10018/8046/2046/20x =⨯+=F塔顶组成：%98.85%10018/646/9446/94=⨯+=D x塔底组成：%12.0%10018/7.9946/3.046/3.0=⨯+=W x进料量：F=25万吨/年=4706.036002430010182.01462.0102543=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⨯（kmol/s ） 物料衡算式为：F=D+W Fx F =Dx D +W W x 联立带入求解：D=0.0482 kmol/s W=0.4424 kmol/s二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1. 温度利用表中数据由差值法可求得t F 、t D 、t W①t F :21.791.80.89t 66.921.77.860.89F --=--, t F =87.41 ℃②t D :72.7498.8541.78t 72.7443.8941.7815.78--=--D ， t D =78.21 ℃③t W ：12.0100t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.82221.7841.872t t t 1=+=+=F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.93272.9941.872t t t 2=+=+=F W ℃ 2. 密度已知：混合液密度：B B A A Lραραρ+=1(α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：004.22TP MP T V =ρ塔顶温度：t D =78.21 ℃ 气相组成43.8910015.7821.7843.8915.7815.7841.78y --=--D D y ：， %88.86=D y进料温度：t F =87.41℃ 气相组成FF y 10091.3841.870.8975.4391.387.860.89y --=--：， %26.42y =F塔底温度：t W =99.72℃气相组成WW y 100072.991000.1705.95100y --=--：， W y =1.06%⑴ 精馏段液相组成1x ：1x =2x x FD +, %445.47x 1= 气相组成2y y y y 11FD +=：, %545.64y 1= 所以 286.31)4745.01(184745.0461=-⨯+⨯=L M kg/mol 074.36)6455.01(186455.0462=-⨯+⨯=L M kg/mol三、理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液两相平衡，而且上液相组成均匀。
乙醇-水精馏塔课程设计浮阀塔
目录设计任务书 (4)第一章前言 (5)第二章精馏塔过程的确定 (6)第三章精馏塔设计物料计算 (7)水和乙醇有关物性数据 (7)塔的物料衡算 (8)料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8)平均分子量 (8)物料衡算 (8)塔板数的确定 (8)理论塔板数N T的求取 (8)求理论塔板数N T (9)塔的工艺条件及物性数据计算 (11)操作压强P m (12)温度t m (12)平均分子量M精 (12)平均密度ρM (13)液体表面张力σm (13)液体粘度μm L， (14)精馏段气液负荷计算 (14)第四章精馏塔设计工艺计算 (15)塔径 (15)精馏塔的有效高度计算 (16)溢流装置 (16)堰长l W (16)出口堰高h W (16)降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16)降液管底隙高度h o (17)塔板布置及浮阀数目排列 (17)塔板流体力学校核 (18)气相通过浮塔板的压力降 (18)淹塔 (18)雾沫夹带 (18)塔板负荷性能图 (19)雾沫夹带线 (19)液泛线 (20)液相负荷上限线 (20)漏液线（气相负荷下限线） (20)液相负荷下限线 (21)塔板负荷性能图 (22)设计计算结果总表 (23)符号说明 (24)关键词 (25)参考文献 (25)课程设计心得 (26)附录 (27)附录一、水在不同温度下的黏度 (27)附录二、饱和水蒸气表 (27)附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)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：60000（吨/年）（2）料液浓度：30（wt%）（3）产品浓度：（wt%）（4）易挥发组分：%（5）每年实际生产时间：7200小时/年（6）操作条件：精馏塔塔顶压力常压进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽单板压降不大于乙醇-水平衡数据自查（7）设备类型为浮阀塔三、设计任务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（可以不画）8、精馏塔接管尺寸计算9、绘制工艺流程图10、对设计过程的评述和有关问题的讨论乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计第一章前言乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。
乙醇-水连续精馏浮阀塔设计
目录一、设计任务书 (2)二、物料衡算 (3)1. 计算依据 (3)2. 物料衡算 (3)2.1 精馏塔物料算 (3)2.2 预热器物量衡算 (4)2.3 全凝器物量衡算 (4)2.4 再沸器物量衡算 (5)2.5全凝器冷凝介质的消耗量 (5)四、设备设计与选型 (6)1. 精馏塔工艺设计 (6)2. 精馏塔的结构尺寸设计 (18)五、总结 (20)六、参考文献 (20)07级生物工程专业《化工原理》课程设计任务书设计课题：乙醇—水连续精馏浮阀塔设计一、设计条件1、原料液乙醇含量： 32.5 %（质量分数）。
2、产品要求：塔顶xD = 0.83 塔底残液xW= 0.01 （摩尔分率）。
3、原料处理量： 9.5 t/h4、操作条件：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，回流比R=(1.2~2)Rmin5、设备形式：浮阀塔（F1型）6、厂址：邵阳地区，邵阳地区夏天水温25~28℃，邵阳地区大气压力99kPa二、设计任务和要求1、确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，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）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；3）确定塔板和降液管结构；4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核，并对特定板的结构进行个别调整；5）进行全塔优化，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、绘制精馏装置工艺流程图、塔板结构图（用计算机绘制3A图纸打印）；物料衡算1、计算依据1.1《乙醇—水连续精馏浮阀塔设计》1.2. 乙醇—水系统t—x—y数据2.物料衡算2.1 精馏塔总物料衡算159.018/675.046/325.046/325.0=+=Xf已知： X D =0.83, X W =0.01kmol kg Mf /452.2218841.046159.0=⨯+⨯=mol kg Md /24.411817.04683.0=⨯+⨯= mol kg Mw /28.181899.04601.0=⨯+⨯=h kmol F /12.423452.22105.93=⨯=F=D+W, FXf=DXd+WXw解得 D=76.884kmol/h W=346.236kmol/h2.2.预热器物料衡算预热器的进料、出料与精馏塔相同2.3 冷凝器（全凝器）的物料衡算泡点进料 q=1 由下图可知Ym=0.33726 则有图1X D/(Rm+1)=0.33726 Rm=1.46R=1.5Rm=1.5×1.46=2.2L=RD=2.2×76.884=169.14V=(R+1)D=3.2×76.884=246.03kmol/hVy=DX D+LX D246.03y=(76.884+169.14)×0.83 y=0.832.4 再沸器的物料衡算y’=0.025375q=1 V’=V=246.03kmol/hL’=V’+W=246.03+346.236=592.3kmol/h L’x=V ’y ’+WX W X=0.01642.5 全凝器冷凝介质的消耗量Wc 以及换热面积AcQc=(R+1)D(Ivd-Ild)查得 I vd =1266kJ/kg I Ld =253.9kJ/kg 则Qc=(2.2+1)×76.884(1266-253.9)=2.49×105kJ/h=69167J/s 冷却水进出温度 25℃ 、35℃,热流体进出温度为78.494℃ 、40℃ 平均温度下查得Cpc=4.174kJ/kg.℃s kg h kg t t Cpc Qc Wc /66.1/5.5965)2535(174.41049.2)12()(5==-⨯⨯=-=水C t m︒=-----∆1.21253540494.78ln)2535()40494.78( K 取700W ·m -2/℃，则27.41.2170069167m t K Q A m c =⨯=∆=2.6 再沸器蒸汽消耗量W 以及换热面积A查得99.626℃下 Ivd=2260kJ/kg Ild=840kJ/kg 则 Wc （水）=s kg V s /48.081.174.972=⨯=ρs kJ Ivd Wc Qc /8.1084226049.0)(=⨯==水s kg Ild Qc Wc /29.18408.1084)(===乙醇设备设计与选型精馏塔工艺设计1.精馏塔理论板数作出平衡线（x —y 图），图1由泡点进料得得q=1,则q 线方程为X=X F =0.159从而求得: R min=1.46 实际回流比为：R=1.5Rmin=1.5×1.46=2.21.1精馏段操作线方程：y=Rx ／(R+1) +X D ／(R+1)代入数据得：y=2.2x ／(2.2+1) +0.83／(2.2+1) =0.6875x+0.261.2提留段操作线方程：y=L ′x ／(L ′-W) –WX W ／（L ′-W ）代入数据得：y=346.236x ／246.03 -346.236×0.01／246.03=1.407x-0.014071.3理论塔板数的求取由操作线方程及q 线方程，气液平衡线作图(图1)得： 理论板数为：N T =18(不包括再沸器) 进料位置：从塔顶往下数N=162.精馏塔实际塔板数由T-X-Y 图求得：T D =78.494 O C T F =99.496O C T W =99.626O C塔顶与塔釡的平均温度：T=(T D +T W )／2=(80.54+110.19)／2=95.37O C ，故54.923626.99494.78096.99=++=Tm OC在此温度下，查得s mPa •=30773.0水μ s mPa •=38.0乙醇μ=-+=水）（乙醇μμμXf Xf m 10.159×0.38+0.841×0.3.775=0.319mPa.s 故全塔效率 E T =0.17-0.616㏒μm=0.17-0.616㏒0.319=0.476 E T =N T ／N P ×100% (N T :理论板数 N P :实际塔板数) 故 实际塔板数：N P =N T ／E T =18／0.476=38(不包括再沸器) 其中 精馏段 N 精=15/0.476=32 提馏段 N 提=3/0.476=6 实际进料位置：从塔顶往下数16／0.476=333.计算塔径、塔高3.1计算塔径uV D Sπ4=D —塔径,m; S V —塔内气体流量，s m /3； u —空塔气速，m/s 3.1.1精馏段 VVL Cu ρρρ-=max m ax u —极限空塔气速, m/s; C —负荷系数, V L ρρ,—分别为塔内液，气两相的密度，kg/m 3. 精馏段依据恒摩尔假设乙醇（气）3/735.1644.351314.8001.046110300m kg RT PM =⨯⨯⨯==ρ 水（气） 3/679.0644.351314.8001.018110300m kg RT PM =⨯⨯⨯==ρv p =0.83×1.735+0.17×0.679=1.56kg/m3V S =VM D /v p =246.03×41.24/1.56=1.81m 3/h塔顶液相密度：L=169.14koml/h乙醇(液) m1=169.14×0.83×46=6457.76kg/h 水(液) m2=169.14×0.17×18=517.57kg/h 查得：T D =80.54O C 时乙醇(液) ρ= 740.15kg/m 3 水(液) ρ= 972.74kg/m 3l p =0.83×740.15+0.17×972.74=779.69kg/m 3选取塔板间距,假设选H T =400mm,板上层清液高度h L =60mm;则 H T －h L =340mm031.056.169.77981.10025.0==v Vs Ls L ρρ根据史密斯关联图,查得 C 20=0.075根据 2.020)20(σC C =液相所含乙醇的平均摩尔分率为337.03843.001.0159.0=++查得临界温度 乙醇Tc1=243.1℃ 水Tc2=374.2℃ 故临界液体温度Tmc=∑x i T ic =0.337×（273+243.1）+0.663×（273+374.2）=603K 查得25℃下乙醇水溶液的表面张力，σ1=26dyn/cm2.12.1)25273(603)494.78273(6031212⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=T Tmc T Tmc σσ则 cm dyn /63.202=σ 故 C=C 20（20.63/20）0.2=0.075×(20.63/20)0.2 =0.075VV L Cu ρρρ-=max =075.0s m /675.156.156.169.779=-⨯乘以安全系数,得到适宜的空塔气速u u=0.7u max =0.7×1.675=1.1725m/sm uVsD 402.11725.114.381.144=⨯⨯==π按标准塔径圆整D=1.5m 3.1.2提馏段提馏段气相密度根据 RTpM=ρ 求取 乙醇（气） 3/64.175.372314.8001.046110300m kg RT PM =⨯⨯⨯==ρ水（气） 3/64.05.372314.8001.018110300m kg RT PM =⨯⨯⨯==ρρV =0.01×1.64+0.99×0.64=0.65kg/m 3L ’=W+V ’ V ’=L ’-W=592.3-346.236=246.03kmol/h V S =V ’Mw/ρv=246.03×18.28/0.65=1.92m 3/s 查得：T W =99.6O C 时乙醇(液) ρ= 723.51kg/m 3 水(液) ρ= 958.66kg/m 3 ρL =0.01×723.51+0.99×958.66=956.3 kg/m 3 L S =L ’Mw /ρL =592.3×18.28/956.3=0.003m 3/s06.065.03.95692.1003.0==v Vs Ls L ρρ根据《化工原理》下册P129史密斯关联图,查得 C 20=0.083 同精馏段相同算法，得σ2=18.55dyn/cm082.0)2055.18(083.0)20(202.02.0=⨯==σC C VV L Cu ρρρ-=max =0.082s m /81.265.065.05.763=-⨯乘以安全系数,得到适宜的空塔气速u u=0.7u max =0.7×2.81=1.967m/sm uVsD 115.1967.114.392.144=⨯⨯==π按标准塔径圆整D=1.2m在精馏段与提馏段中取较大的D 值，并圆整到标准塔径D=1500mm3.2计算塔高Z对于精馏塔塔顶空间: H d =1.2m 塔底空间: H b =2.5m 人孔数S: 每6块板设置一人孔 61638≈-=S (个) 进料口处板间距: H f =0.5m 开设人孔处板间距 H t ’=0.6m塔高（不包括封头和裙座高），考虑到进料口与人孔在同一位置.Z=H d +(N-2-S)H t +SH t ’+H F +Hw=1.2+(38-2-6)×0.4+4×0.6+0.5+2.5 =18.6m4、溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。
化工原理课程设计--乙醇-水二元物系浮阀式精馏塔的设计
化工原理课程设计题目乙醇-水二元物系浮阀式精馏塔的设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2013年12月12日化工原理课程设计任务书（一） 设计题目乙醇—水二元物系浮阀式精馏塔的设计（二）设计条件塔顶压力为常压处理量：1200kg/h进料组成：0.46（质量分率）塔顶组成：0.90（质量分率）塔底组成：0.04（质量分率）加料状态：q=0.97塔顶设全凝器，泡点回流塔釜间接蒸汽加热回流比 min )0.21.1(R R -=单板压降 ≤0.7kPa（三）设计内容(1)确定工艺流程。
(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。
(5)精馏塔塔体工艺尺寸的计算。
(6)塔板板面布置设计。
(7)塔板的流体力学验算与负荷性能图。
(8)精馏塔接管尺寸计算。
(9)塔顶全凝器工艺设计计算和选型。
(10)进料泵的工艺设计计算和选型。
(11)带控制点的工艺流程图A3、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。
(12)设计说明书。
目录摘要 (1)绪论 (2)第一章设计思路 (3)1.1设计流程 (3)1.2设计思路 (3)第二章精馏塔的工艺设计 (5)2.1精馏段进料、塔顶和塔釜产品摩尔分数的计算 (5)2.2物料衡算 (5)2.3理论板数和进料位置的确定 (6)2.4平均温度,密度，摩尔质量的计算 (7)2.5液体表面张力 (9)2.5平均粘度计算 (12)2.6平均相对挥发度的计算 (13)2.7全塔效率 (13)2.8实际板数和实际加料位置的确定 (13)第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (15)3.1塔的有关物性数据计算 (10)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (14)3.3筛板的流体力学验算 (19)3.4塔板负荷性能图 (21)3.5操作弹性 (24)第四章热量衡算 (26)4.1比热容及汽化潜热的计算 (26)4.2热量衡算 (26)第五章板式塔的结构计算 (27)5.1进料管 (27)5.2回流管 (27)5.3塔底出料管 (27)5.4塔底蒸汽出料管 (28)5.5塔底蒸汽进料管 (28)第六章塔的附属设备的设计 (28)6.1冷凝器的选择 (28)6.2再沸器的选择 (28)6.3泵的选型 (29)主要符号说明 (30)参考文献 (35)附录 (37)摘 要精馏是一种最常用的分离方法，它依据多次部分汽化、多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。
化工原理课程设计乙醇—水板式精馏塔设计
摘要本设计采用板式精馏塔（浮阀塔）分离乙醇—水溶液，年处理量10620吨，进料组成（质量分数）35.4%，塔顶产品组成92.5%，塔底产品组成0.05%。
首先找出乙醇—水溶液的气液平衡数据，然后利用Excel作图，求出最小回流比为3.23,，再建立总费用和最小回流比之间的关系，求出实际回流比为6.46，逐板计算确定理论板数，利用塔板效率求出实际板数，然后对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，计算圆整得塔径D T=1.2m，塔高H=30.2m。
进而对塔的流体力学性能进行验算，利用塔设备的强度要求确定塔体壁厚，再利用产量和分离要求确定塔的附属设备及其尺寸，使之符合要求。
关键词：浮阀塔；回流比；实际板数；工艺尺寸AbstractThe design use the float valve tower distilling and separating the ethanol-water solution, the handing capacity is 10620 tons ,the feed composition (wt%) is 35.4%, the composition of top product is 92.5% and the bottom is 0.05%.At first , we find some necessary date and then use “Excel” to make a drawing and obtain our minimum reflux ratio. Next , we establish the pattern between the reflux ratio and the total cost to select our optional reflux ratio .The reflux ratio is 6.46, and the theoretical and practical plate number of our tower is 13 and 26. We also calculated the size of the tower and the plate and we obtain that the diameter of the tower is 1.2 meters, the height of the tower is 30.2 meters. After the liquid mechanic calculation of the tower, it is suitable to the capable of this floating valve tower. By calculating the intensity of the tower , we can get the thickness of the tower ,then use the production and separation requirements to determine the size of the ancillary equipments of the tower.Keywords: ethanol-water solution; float valves; optional reflux ratio; liquid mechanic calculation; technology dimension目录目录 (1)引言 (3)第1章设计条件与任务 (4)1.1设计条件 (4)1.2设计任务 (4)第2章设计方案的确定 (4)2.1操作条件的确定 (4)2.1.1 装置流程的确定 (5)2.1.2操作压力 (5)2.1.3进料状态 (5)2.1.4加热方式 (5)2.1.5冷却剂与出口温度 (6)2.1.6回流比的选择 (6)2.1.7热能的利用 (6)2.2确定设计方案的原则 (7)2.2.1满足工艺和操作的要求 (7)2.2.2满足经济上的要求 (7)2.2.3保证安全生产 (7)2.3 工艺流程 (8)3.1全塔物料衡算 (9)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (9)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (9)3.1.3原料液的进料流量 (9)3.1.4物料衡算 (9)3.2实际回流比及操作线方程 (10)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (10)3.2.2操作线方程 (11)3.2.3汽、液相热负荷计算 (11)3.3理论塔板数确定 (12)3.4实际塔板数确定 (13)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (15)3.5.1操作压力计算 (15)3.5.2操作温度计算 (15)3.5.3平均摩尔质量计算 (15)3.5.4平均密度计算 (16)3.5.5液体平均表面张力计算 (18)3.5.6液体平均黏度计算 (20)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)3.6.1塔径计算 (20)3.6.2精馏塔有效高度计算 (22)第4章塔板工艺尺寸的计算 (23)4.1塔板工艺尺寸的计算 (23)4.1.1溢流装置计算 (23)4.1.2塔板设计............................................... 错误!未定义书签。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔化工原理课程设计：乙醇水精馏塔设计浮阀塔引言乙醇是一种广泛应用的有机化合物，其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。
其中，对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。
由于乙醇和水的沸点很接近，所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔，以充分分离乙醇和水。
本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例，介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法，以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。
一、浮阀塔的概念及优点浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。
其根据液位高低自动控制阀板开度，使液量自动调节，从而实现了自动调节的效果。
它不仅可以减少运行成本，而且可以提高分离效率，是一种高效的精馏设备。
与其他塔板设备相比，浮阀塔有以下优点：1. 较高的承载能力：浮阀塔可以承载高负荷，因为其在塔板上的负荷更加均匀。
2. 自动调节的效果：由于准确的液位控制，浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位，从而保证了稳定的操作状态。
3. 优异的分离效果：浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔，可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。
二、乙醇水精馏塔的设计要点2.1 分离原理乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点，因此在精馏过程中分离较难。
在浮阀塔精馏中，由于塔板上呈波浪形的流形状，液体的流动不断加速和减速，从而促进了液体分离。
同时，浮阀可以减小气液流动的阻力，从而有利于提高精馏效率。
因此，乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水，不仅能够有效地分离乙醇和水，并且能够节约能源和提高生产效率。
2.2 浮阀塔的设计计算在浮阀塔的设计过程中，需要考虑以下因素：1. 塔板情况：塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。
2. 分离塔高：塔的高度越高，分离效果越好，但成本也相应增加。
3. 精馏温度：通过改变精馏温度可以控制乙醇和水的蒸汽压，从而影响精馏效果。
4. 气液流量比：气液流量比可以影响塔板的液态和气态的几何结构，从而影响塔板的分离效果。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔化工原理是化工专业中必须掌握的基本学科之一。
乙醇水精馏塔是化工原理中常见的设备之一，其主要作用是将酒精和水分离出来。
本文将介绍化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔的实验内容和步骤。
一、实验目的本次实验旨在：1.了解乙醇水精馏的原理和操作流程。
2.掌握乙醇水精馏实验中浮阀塔的设计。
3.了解化工原理中常见的设备和优化设计方法。
二、实验器材和仪器1.乙醇水精馏塔2.蒸汽发生器3.水冷却器4.加热器5.流量计6.温度计7.数字压力计8.草图大师等设计软件三、实验步骤1.实验前检查乙醇水精馏塔和附属设备，确保它们的正常运转。
2.根据实验前的设计思路和设计软件进行浮阀塔的设计。
3.根据设计好的浮阀塔模型进行模拟运转测试，依次阐述操作流程，发现问题并解决。
4.进行酒精和水的混合物精馏操作，需要根据需要加热，压力控制塔内的温度和压力，并且连续记录混合物、水和酒精的流量变化以及温度和压力变化。
5.将分离后的酒精和水进行收集和分析，记录数据。
四、实验结果分析1.经过多次实验，分析出了酒精和水的混合比例、塔体高度和浮阀间距等因素对密度和精馏效率的影响。
2.通过数据处理后发现，随着收集时间的延长，酒精含量的纯度呈现逐渐上升的趋势，同时流量到达稳定状态。
3.同时，通过不同温度、压力等的调节，可以优化精馏塔结构和操作条件，提高分离效率。
五、实验结论1.乙醇水精馏塔配备浮阀塔设计能够使混合物进行乙醇水的分离。
2.塔体高度和浮阀间距对密度和精馏效率有着显著的影响。
3.实验结论对优化乙醇水精馏塔的设计以及科学合理的操作流程和条件具有参考的意义。
六、实验心得1.本次实验深入了化工原理的设计理论，在实践操作中获得了理论知识的巩固和深化。
2.实验中发现问题并尝试解决过程可以让我们深入探索和思考化工产品优化设计的含义，并找到最优化的方案。
3.通过实验过程，不仅提高了操作能力和实验技巧，更充分地领悟了化工工程的真谛。
乙醇-水精馏塔课程设计浮阀塔
目录设计任务书 (4)第一章前言 (5)第二章精馏塔过程的确定 (6)第三章精馏塔设计物料计算 (7)3.1水和乙醇有关物性数据 (7)3.2 塔的物料衡算 (8)3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8)3.2.2平均分子量 (8)3.2.3物料衡算 (8)3.3塔板数的确定 (8)3.3.1理论塔板数N T的求取 (8)3.3.2求理论塔板数N T (9)3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11)3.4.1操作压强P m (12)3.4.2温度t m (12)3.4.3平均分子量M精 (12)3.4.4平均密度ρM (13)3.4.5液体表面张力σm (13)3.4.6液体粘度μm L， (14)3.4.7精馏段气液负荷计算 (14)第四章精馏塔设计工艺计算 (15)4.1塔径 (15)4.2精馏塔的有效高度计算 (16)4.3溢流装置 (16)4.3.1堰长l W (16)4.3.2出口堰高h W (16)4.3.3降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16)4.3.4降液管底隙高度h o (17)4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17)4.5塔板流体力学校核 (18)4.5.1气相通过浮塔板的压力降 (18)4.5.2淹塔 (18)4.6雾沫夹带 (18)4.7塔板负荷性能图 (19)4.7.1雾沫夹带线 (19)4.7.2液泛线 (20)4.7.3液相负荷上限线 (20)4.7.4漏液线（气相负荷下限线） (20)4.7.5液相负荷下限线 (21)4.8塔板负荷性能图 (22)设计计算结果总表 (23)符号说明 (24)关键词 (25)参考文献 (25)课程设计心得 (26)附录 (27)附录一、水在不同温度下的黏度 (27)附录二、饱和水蒸气表 (27)附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)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：60000（吨/年）（2）料液浓度：30（wt%）（3）产品浓度：92.5（wt%）（4）易挥发组分：99.9%（5）每年实际生产时间：7200小时/年（6）操作条件：精馏塔塔顶压力常压进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽单板压降不大于0.7kPa乙醇-水平衡数据自查（7）设备类型为浮阀塔三、设计任务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（可以不画）8、精馏塔接管尺寸计算9、绘制工艺流程图10、对设计过程的评述和有关问题的讨论乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计第一章前言乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。
化工原理课程设计——乙醇——水精馏塔设计(浮阀塔)105页word
目录1 目录 (1)2 设计任务书 (4)3 设计方案的确定及流程说明 (5)3.1 塔的类型选择 (5)3.2 塔板类型的选择 (5)3.3 塔压确定 (5)3.4 进料热状况的选择 (5)3.5 塔釜加热方式的确定 (5)3.6 塔顶冷凝方式 (6)3.7 塔板溢流形式 (6)3.8 塔径的选取 (6)3.9 适宜回流比的选取 (6)3.10 操作流程 (6)4 塔的工艺设计 (7)4.1 精馏塔全塔物料浓度计算： (7)4.2 理论板的计算 (7)4.2.1 最小回流比的计算 (7)4.2.2 理论板数的计算 (8)4.2.3 塔板效率的计算 (13)4.2.3.1 塔顶的温度t D 的计算 (13)4.2.3.2 塔底的温度t W 和总板效率E T 的计算 (14)4.2.4 实际板数的计算 (16)4.2.5 进料温度的计算 (16)4.3 平均参数的计算 (17)4.3.1 全塔物料衡算 (17)4.3.2 平均温度的计算 (17)4.3.3 平均压力的计算 (17)第 1 页4.3.4 气液两相平均密度的计算 (18)4.3.4.1 气液相组成的计算 (18)4.3.4.2 各液相平均密度的计算 (19)4.3.4.3 平均相对分子量的计算 (20)4.3.4.4 各气相平均密度的计算 (21)4.3.5 平均表面张力的计算 (22)4.3.6 气液两相平均体积流率的计算 (25)4.4 塔径的初步设计 (26)4.4.1 精馏段塔径的计算 (26)4.4.2 提馏段塔径的计算 (27)4.5 塔高的设计计算 (28)5 塔板结构设计 (30)5.1 溢流装置计算 (30)5.2 塔板及浮阀设计 (31)5.2.1 塔板的结构尺寸 (31)5.2.2 浮阀数目及排列 (32)5.2.2.1 精馏段浮阀数目及排列 (32)5.2.2.2 提馏段浮阀数目及排列 (34)5.3 塔板流体力学验算 (35)5.3.1 气相通过浮阀塔板的压降 (35)5.3.1.1 精馏段压降的计算 (35)5.3.1.2 提馏段压降的计算 (36)5.3.2 液泛 (36)5.3.2.1 精馏段液泛计算 (36)5.3.2.2 提馏段液泛计算 (37)5.3.3 雾沫夹带 (37)5.3.4 漏液 (38)6 塔板负荷性能图 (38)6.1 雾沫夹带线 (38)6.2 液泛线 (38)6.3 液相负荷上限线 (39)6.4 漏液线 (39)6.5 液相负荷下限线 (39)6.6 塔板负荷性能图 (40)6.6.1 精馏段塔板负荷性能图 (40)6.6.2 提馏段塔板负荷性能图 (41)7 附属设备设计 (43)7.1 产品冷却器设计选型 (43)7.2 接管尺寸计算 (44)7.2.1 进料管 (44)7.2.2 塔顶蒸汽出口管 (44)7.2.3 回流液入口管 (45)7.2.4 塔顶出料管 (45)7.2.5 塔底出料管 (46)7.2.6 塔底蒸汽入口管 (46)8 设计结果汇总 (47)8.1 各主要流股物性汇总 (47)8.2 浮阀塔设计参数汇总 (47)8.3 产品冷却器设计结果汇总 (48)8.4 接管尺寸汇总 (48)9 设计评述及感悟 (49)10 参考文献 (50)11 附录 (51)附录1 主要符号说明 (51)附录2 乙醇——水系统的气液平衡数据表 (51)附录3 不同温度下乙醇和水的粘度 (52)附录4 不同温度下乙醇和水的密度 (53)附录5 不同温度下乙醇和水的表面张力 (53)12 附图 (53)第 3 页2 设计任务书一、设计题目：乙醇——水体系浮阀式精馏塔设计二、设计任务及条件1.进精馏塔料液含乙醇25%(质量分数)，其余为水。
化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计
化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计乙醇-水精馏塔是一种常用的工业分离设备，在乙醇生产和燃料乙醇制备过程中被广泛使用。
本文将针对乙醇-水精馏塔的设计进行分析，并确定适当的工艺参数，以提高精馏过程的效率和产品质量。
首先，我们将根据乙醇-水体系的相图，确定该体系在精馏条件下的温度和压力。
乙醇-水体系具有正常的沸点-成份成分曲线，根据该曲线，我们可以得出在大气压下，纯乙醇的沸点约为78.15摄氏度，纯水的沸点约为100摄氏度。
为了提高乙醇的产率，我们需要在尽可能低的温度下进行精馏。
因此，我们可以设置塔底的进料温度为80摄氏度，以确保乙醇能够以尽量低的温度进入塔体。
同时，在塔顶设置回流装置，利用较低温度的冷凝液将一部分乙醇回流至塔顶，以进一步提高精馏效率。
在塔体设计方面，我们将采用传统的浮阀塔设计。
浮阀塔是一种常见的分离设备，通过浮阀的升降来实现液体的分馏。
在塔内部设置多层分隔板，以确保流体在塔体内的充分混合和接触，从而提高分离效率。
同时，通过调整浮阀的数量和高度，可以控制液体的分布和流速，以适应不同的操作需求。
为了提高塔体内的传质效率，我们还可以在塔内设置填料。
填料能够增加塔体的表面积，促进乙醇和水之间的质量传递。
常用的填料包括碎石、金属网和板式填料等。
我们可以根据乙醇-水体系的特性，选择合适的填料类型和形状。
在操作过程中，我们需要通过加热器将塔内的液体加热至沸点，使液体蒸发，并且在塔顶通过冷凝器将蒸汽冷凝成液体。
通过控制塔底的进料量和顶部回流量，可以控制乙醇和水的分离效果。
同时，通过调整加热器的温度和冷凝器的冷却水流量，可以控制塔内的温度和压力，进一步影响精馏效果。
最后，为了确保操作的安全性和稳定性，我们需要在塔体上设置相应的监测仪表和安全设备，以及控制系统。
监测仪表包括温度计、压力计和流量计等，用于监测塔体内各参数的变化。
安全设备包括安全阀和过流保护装置，用于防止塔体发生过压和过流情况。
控制系统通过监测和调节各参数，保证塔体内的操作在合适的范围内进行。
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目录设计任务书 (4)第一章前言 (5)第二章精馏塔过程的确定 (6)第三章精馏塔设计物料计算 (7)水和乙醇有关物性数据 (7)塔的物料衡算 (8)料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8)平均分子量 (8)物料衡算 (8)塔板数的确定 (8)理论塔板数N T的求取 (8)求理论塔板数N T (9)塔的工艺条件及物性数据计算 (11)操作压强P m (12)温度t m (12)平均分子量M精 (12)平均密度ρM (13)液体表面张力σm (13)液体粘度μm L， (14)精馏段气液负荷计算 (14)第四章精馏塔设计工艺计算 (15)塔径 (15)精馏塔的有效高度计算 (16)溢流装置 (16)堰长l W (16)出口堰高h W (16)降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16)降液管底隙高度h o (17)塔板布置及浮阀数目排列 (17)塔板流体力学校核 (18)气相通过浮塔板的压力降 (18)淹塔 (18)雾沫夹带 (18)塔板负荷性能图 (19)雾沫夹带线 (19)液泛线 (20)液相负荷上限线 (20)漏液线（气相负荷下限线） (20)液相负荷下限线 (21)塔板负荷性能图 (22)设计计算结果总表 (23)符号说明 (24)关键词 (25)参考文献 (25)课程设计心得 (26)附录 (27)附录一、水在不同温度下的黏度 (27)附录二、饱和水蒸气表 (27)附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)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：60000（吨/年）（2）料液浓度：30（wt%）（3）产品浓度：（wt%）（4）易挥发组分：%（5）每年实际生产时间：7200小时/年（6）操作条件：精馏塔塔顶压力常压进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽单板压降不大于乙醇-水平衡数据自查（7）设备类型为浮阀塔三、设计任务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（可以不画）8、精馏塔接管尺寸计算9、绘制工艺流程图10、对设计过程的评述和有关问题的讨论乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计第一章前言乙醇在工业、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。
浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。
F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，才用轻阀。
浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。
2、操作弹性大。
3、塔板效率高。
4、气体压强降及液面落差较小。
5、塔的造价低。
浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。
第二章精馏流程的确定乙醇——水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。
塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
其中工艺流程图见图。
其中精馏塔选用F1型重阀浮阀塔。
图2-1乙醇-水精馏塔工艺流程简图第三章精馏塔设计物料计算在常压连续浮阀精馏塔中精馏乙醇——水溶液，要求料液浓度为30%，产品浓度为%，易挥发组分回收率%。
年生产能力20000吨/年操作条件：①间接蒸汽加热②塔顶压强：4atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料查阅文献，整理有关物性数据⑴水和乙醇的物理性质名称分子式相对分子质量密度20℃3/kg m沸点℃比热容(20℃)Kg/(kg.℃)黏度(20℃)导热系数(20℃)ω/(m.℃)表面张力3σ⨯10(20℃)N/m水2H O998100乙醇25C H OH789⑵常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表常压下乙醇—水系统t —x —y 数据如表3—1所示。
表3—1 乙醇—水系统t —x —y 数据 沸点t/℃ 乙醇摩尔数/% 沸点t/℃乙醇摩尔数/%气相 液相 气相 液相82塔的物料衡算料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 =+=18/7046/3046/30x F=+=18/5.746/5.9246/5.92x D=+=18/9.9946/1.046/1.0x w平均分子量M F ==-+⨯18144.0146144.0）（km ol kg=-+⨯=18828.0146828.0M ）（D km ol kg M w ==-+⨯1800039.014600039.0）（km ol kg 物料衡算总物料衡算 7200/20000000''D =+W易挥发组分的物料衡算 7200/200000003.0'001.0'D 925.0⨯=+W联立以上二式得h kg 8.2777'F = h km ol 09.12603.22/8.2777F == h kg 9.898'D = h km ol 83.2118.41/9.898D == h kg 9.1878'W = h km ol 26.10401.18/9.1878W ==塔板数的确定理论塔板数N T 的求取（1）根据乙醇—水气液平衡表（2）求取最小回流比R min 和操作回流比R因为乙醇—水不是理想体系，当操作线与q 线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已经于平衡线相切，如图2-2点g 所示，此时恒浓区出现在g 点附近，对应回流比为最小回流比。
由点（x D ，x D ）向平衡线做切线，切线斜率为1minmin+RR 。
图3-2R min =1..58，由工艺条件决定R= 故取R=由于采用泡点进料，所以q=1 求理论塔板数N T 回收率乙醇的回收率为： %55.99%100=⨯=FDFx Dx H 水的回收率为： %56.96%100)144.01(09.126)00039.01(26.104)1()1(=⨯-⨯-⨯=--=F W x F x W H精馏段操作线方程为235.0717.0y +=x 提馏段操作线方程为000528.0'354.2'''''-=---=x x WL Wx W L L y W 采用直角梯级法求理论板层数，如图3-3所示，在塔底或恒沸点附近作图时需要将图局部放大，如图3-4和3-5。
图3-3图3-4图3-5图3-6求解结果为：总理论板数N T = 精馏段理论板数为12层 进料板为第13层 提馏段理论板数为层 实际塔板数的确定全塔效率 μmT lg 616.017.0E -=根据塔顶、塔底液相组成查图3-6，求得塔平均温度为℃，该温度下的进料液相平均粘度为：μμμ水乙醇）（144.01144.0m-+=334.03202.0)144.01418.0144.0m=⨯-+⨯=（μ46.0463.0334.0lg 616.017.0E T ≈=-= 实际塔板数 精馏段塔板数：2709.2612EN T≈==精提馏段塔板数：904.87.3EN T≈==提总塔板数为36层塔的工艺条件及物性数据计算以精馏段为例进行计算： 操作压强P m塔顶压强kPa 3.1053.1014P D =+=，取每层塔板压降kPa 7.0P =∆ 进料板压强kPa 2.1247.0273.105P F =⨯+= 精馏段平均操作压强kPa 75.11422.1243.105P m =+=温度t m根据操作压强，依据安托因方程及泡点方程试差计算得：塔顶℃27.78t D =，进料板 则精馏段平均温度 ℃，精47.81267.8427.78t m =+=℃67.84t F =平均分子量M 精 求平均相对挥发度塔顶、进料板、塔底操作温度下纯组分的饱和蒸汽压P 0表3-2塔顶 24.227.4533.101PP 0B0A D ===α 进料板20.268.5896.128F ==α 塔底 20.233.10105.223W ==α全塔平均相对挥发度为 22.220.224.2WD=⨯==ααα相平衡方程x22.11x22.2x 11x y +=-+=）（αα （1）塔顶 828.0y x 1D == 684.0x D = kmol kg /18.4118)828.01(46828.0M VD=⨯-+⨯=kmol kg /15.3718684.0146684.0M LD=⨯-+⨯=）（（2）进料板 402.0y F= 233.0x F = kmol kg /26.2918402.0146402.0MVF=⨯-+⨯=）（kmol kg /52.2418233.0146233.0MLF=⨯-+⨯=）（精馏段的平均摩尔质量 kmol kg /22.35226.2918.41M V =+=，精kmol kg /14.28252.2415.37M L =+=，精平均密度ρM （1）液相密度ρML ，ρωρωρBL BAL AML 1，，，+=塔顶：5.972075.0789925.01ML +=ρ， 3.800M L =ρ，kg/m 3进料板上由进料板液相组成 233.0x A =44.018233.0146233.046233.0A =⨯-+⨯⨯=）（ω2.92444.017.79644.01ML -+=ρ， 4.863M LF =ρ，kg/m 3故精馏段平均液相密度85.83124.8633.800M L =+=ρ精，kg/m 3（2）气相密度ρMV ，37.147.81273314.822.3575.114RTP M V =+⨯⨯==）（精精，M ρkg/m 3液体表面张力 σmσσi n1i i mx ∑==m /mN 85.1463.0828.018.17828.0Dm =⨯-+⨯=）（，σm /mN 20.462.0233.0116233.0Fm =⨯-+⨯=）（，σm /mN 53.9220.485.14m =+=σ，精 液体粘度μmL ，μμin1i i mL x ∑==，s mPa 519.037.0828.0155.0828.0DL •=⨯-+⨯=）（，μ s mPa 302.029.0233.0134.0233.0L •=⨯-+⨯=）（，Ｆμs mPa 4105.02302.0519.0M L •=+=μ精，精馏段气液负荷计算h kmol RD L /19.5583.21258.2=⨯== h kmol D L V/02.7783.2119.55=+=+=00052.085.831360014.2819.553600L m L L s M L =⨯⨯==ρ精，精m 3/s55.037.1360022.3502.773600V m V V s M V =⨯⨯==ρ精，，精m 3/s第四章 塔和塔板主要工艺尺寸计算塔径气体负荷系数2.002.020⎪⎭⎫⎝⎛=σC C ,由图4-1史密斯关联图,查得20C ，图中的横坐标为0233.037.185.83155.000052.02/1V L =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρρs s V L初取板间距离m 45.0H T =，取板上液层高度m 07.0h L = 故m 38.0h H L T =-查图4-1可得075.0C 20=，故065.02053.90750.0202.0202.0=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=σC Cs m CV V L /6.137.137.185.831065.0max =-⨯=-=ρρρμ 可取安全系数，则s /m 12.16.17.07.0u u max =⨯== m V D s791.012.155.044=⨯⨯==ππμ取标准塔径圆整为 塔截面积为 222503.08.044m D A T =⨯==ππ实际空塔气速为s m A V T s /093.1503.055.0===μ 精馏塔的有效高度计算 精馏段有效高度为m 7.1145.01271H N ZT =⨯-=-=）（）（精精提馏段有效高度为m 6.345.0191H N ZT =⨯-=-=）（）（提提在进料板上设一个人孔，高为，提馏段设三个人孔，高为 故精馏段有效高度为++⨯=溢流装置采用单溢流、弓形降液管、平行受液盘及平行溢流堰，不设进口堰 堰长l W 取堰长D 75.0lW= m 6.08.075.0D 75.0l W =⨯==出口堰高h Wh h h OW L W -=由75.08.06.0D l W ==，m 71.600052.03600w6.0l L 5.25.2S =⨯=，查图4-1知E 为，根据下式计算m 0062.002.1100084.2w s E 100084.26.000052.03600L L h3232=⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛OW故m 06938.00062.007.0h w =-= 降液管的宽度W d 与降液管的面积A f由75.08.06.0D l W ==查图4-2得8.017.0D A A W T d ==f，故m 136.0D 17.0W d == ()04.0408.0D A 2==πf m2液体在降液管中停留时间s 6.3400052.045.004.0LH A ST=⨯==f τ（〉5s 符合要求）降液管底隙高度h o取液体通过降液管底隙的流速为s 则m 011.008.06.000052.0ul L h 'ow S o =⨯=⨯=m 05838.0011.006938.0hh ow=-=-（〉）符合要求。