化工原理连续精馏塔课程设计
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T底=C
Tm精=（T顶+T进）/2=+/2=C
Tm提=（T进+T底）/2==/2=C
平均组成
由平均温度查表可得
精馏段平均组成：
x=
y=
提馏段平均组成:
x=
y=Fra Baidu bibliotek
摩尔质量
精馏段
气相：
M精=MA*yA+MB*yb=46*+18*=
液相：
ML精=MA*Xa+MB*Xb=46*+18*=
提馏段
气相：
M提=MA*yA+MB*yb=46*+18*=
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的 液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流， 使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的 传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高 纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石 油,化工，轻工等工业生产中，是液体混合物分离中首选分离方法
液相：
p精，l=1/(789)+)=kg/m3
提馏段
aB=*46/((=*460+(18*)=
气相：
p提，v=p提MV提/RTm提=**+=
kg/m3
液相：
3
p提，l=1/(789)+)=kg/m
通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操 作条件、物性参数及接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效 率尽可能的提高。
工科大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设 计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的机会认真 去对待每一项任务，为将来打下一个稳固的基础。
塔底进气管20
塔设计计算结果参数29
第一章设计方案简介
精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分 汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。在现代的工业生产中 已经广泛地应用于物系的分离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。
其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀 塔板、筛板塔板、喷射塔板等等，本次课程设计是筛板塔。
1.王国胜，裴世红，孙怀宇.化工原理 课程设计.大连：大连理工大学 出版
社，2005
2.贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，2002.
3.马江权，冷一欣.化工原理课程设计.北京：中国石化出版社，2009.
4.《化工工艺设计手册》，上、下册；
5.《化学工程设计手册》；上、下册；
原料：乙醇含量为45%（质量分率，下同），水含量为55%的常温混
合液。
分离要求：塔顶，乙醇含量不低于91%
塔底，乙醇含量不高于2%
操作条件：
塔顶压强
进料热状况
塔釜加热蒸汽
压力
单板压降
KPa\（表压）\
饱和液体
（q=1）
（表压）
3.
（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：
1.前言
2.设计方案的确定和流程的说明
本次课程设计 是分离 乙醇一一水二元物系。在此 我选用 连续精 馏筛板塔。 具有以下优点：
(1)结构简单，造价低
(2)板上页面落差小，其他压降低
(3)气体分散均匀，传质效率高
具有以下缺点：
筛板易堵塞，不易处理结焦、粘度大的物料
本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较 完整的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计 计算 物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计 算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。
第二章
首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，
通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进
料口进入到精馏塔中。原料液全部作为提馏段的回流液。提馏段气相混合物
上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温冷却，其中一部分停留
一定的时间然后进入 乙醇的储罐，而其中的一部分重新回到精馏塔中，这个 过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品再沸器中，在
6.化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-塔设备；化学工业出版
社：北京.2004，01
7.化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-管道；化学工业出版
社：北京.2004，01
8.陈敏恒.化工原理（第三版）.北京：化学工业出版社，2006
目录/、
进料管19
回流管19
塔底出料管20
塔顶蒸汽出料管20
3.塔的工艺计算
/4.塔和塔板主要工艺尺寸的设计
a.塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定
b.塔板的流体力学验算
c.塔板的负荷性能图
5•附属设备的选型和计算
7.注明参考和使用的设计资料
8.对本设计的评述或有关问题的分析讨论
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）
（三）绘制精馏塔的工艺条件图（1#图纸）
推荐教材及主要参考书:
再沸器中被加热到重新回到精馏塔；一部分经冷却流出。塔里的混合物不断
重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成乙醇与
水的分离。
冷凝器T塔顶产品冷却器一乙醇储罐一乙醇
T
原料f原料罐f原料预热器f精馏塔
T
再沸器-f塔底产品冷却器f水的储罐f水
第三章塔板的工艺计算
精馏塔全塔物料衡算
F:进料量(kmol/h)Xf：原料组成
D:塔顶产品流量(kmol/h)XD塔顶组成
W:塔底残液流量(kmol/h)Xw塔底组成
45
W
4555
4618
50/4fi
90/46+LO/18
总物料衡算：F=D+W
易挥发组分物料衡算：FXf=D Xd+W Xw
联立以上式子得：
F= kmol/h
D= kmol/h
W= kmol/s
温度
T顶=C
T进=C
学 号：7038
化工原理课程设计
题
目
万吨/年乙醇连续精馏塔设计
学生姓
名
秦云
学
院
化工学院
系
别
应用化学系
专
业
应用化学
班
级
应化12-1
指导教
师
刘醒民
二
化工原理一化工设备机械基础
专业应用化学班级应化12-1设计人秦云
1.
万吨/年乙醇连续精馏塔设计
2.
生产能力：年产万吨乙醇（开工率300天/年），每天工作24小时；
液相：
ML提=MA*Xa+MB*Xb=46*+18*=
操作压力
Pd= + =kpa
Pf= + *16=kpa
Pw=+*19+5=kpa
P
P
密度
混合液密度
1 aAaB
lAB
混合气密度：V
PM
RT
(T为热力学温度,
K)
精馏段
aA=*46/(*46)+*180)=
气相：
p精，v=p精MV精/RTm精=**+= kg/m3
Tm精=（T顶+T进）/2=+/2=C
Tm提=（T进+T底）/2==/2=C
平均组成
由平均温度查表可得
精馏段平均组成：
x=
y=
提馏段平均组成:
x=
y=Fra Baidu bibliotek
摩尔质量
精馏段
气相：
M精=MA*yA+MB*yb=46*+18*=
液相：
ML精=MA*Xa+MB*Xb=46*+18*=
提馏段
气相：
M提=MA*yA+MB*yb=46*+18*=
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的 液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流， 使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的 传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高 纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石 油,化工，轻工等工业生产中，是液体混合物分离中首选分离方法
液相：
p精，l=1/(789)+)=kg/m3
提馏段
aB=*46/((=*460+(18*)=
气相：
p提，v=p提MV提/RTm提=**+=
kg/m3
液相：
3
p提，l=1/(789)+)=kg/m
通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操 作条件、物性参数及接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效 率尽可能的提高。
工科大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设 计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的机会认真 去对待每一项任务，为将来打下一个稳固的基础。
塔底进气管20
塔设计计算结果参数29
第一章设计方案简介
精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分 汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。在现代的工业生产中 已经广泛地应用于物系的分离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。
其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀 塔板、筛板塔板、喷射塔板等等，本次课程设计是筛板塔。
1.王国胜，裴世红，孙怀宇.化工原理 课程设计.大连：大连理工大学 出版
社，2005
2.贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，2002.
3.马江权，冷一欣.化工原理课程设计.北京：中国石化出版社，2009.
4.《化工工艺设计手册》，上、下册；
5.《化学工程设计手册》；上、下册；
原料：乙醇含量为45%（质量分率，下同），水含量为55%的常温混
合液。
分离要求：塔顶，乙醇含量不低于91%
塔底，乙醇含量不高于2%
操作条件：
塔顶压强
进料热状况
塔釜加热蒸汽
压力
单板压降
KPa\（表压）\
饱和液体
（q=1）
（表压）
3.
（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：
1.前言
2.设计方案的确定和流程的说明
本次课程设计 是分离 乙醇一一水二元物系。在此 我选用 连续精 馏筛板塔。 具有以下优点：
(1)结构简单，造价低
(2)板上页面落差小，其他压降低
(3)气体分散均匀，传质效率高
具有以下缺点：
筛板易堵塞，不易处理结焦、粘度大的物料
本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较 完整的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计 计算 物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计 算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。
第二章
首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，
通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进
料口进入到精馏塔中。原料液全部作为提馏段的回流液。提馏段气相混合物
上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温冷却，其中一部分停留
一定的时间然后进入 乙醇的储罐，而其中的一部分重新回到精馏塔中，这个 过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品再沸器中，在
6.化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-塔设备；化学工业出版
社：北京.2004，01
7.化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-管道；化学工业出版
社：北京.2004，01
8.陈敏恒.化工原理（第三版）.北京：化学工业出版社，2006
目录/、
进料管19
回流管19
塔底出料管20
塔顶蒸汽出料管20
3.塔的工艺计算
/4.塔和塔板主要工艺尺寸的设计
a.塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定
b.塔板的流体力学验算
c.塔板的负荷性能图
5•附属设备的选型和计算
7.注明参考和使用的设计资料
8.对本设计的评述或有关问题的分析讨论
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）
（三）绘制精馏塔的工艺条件图（1#图纸）
推荐教材及主要参考书:
再沸器中被加热到重新回到精馏塔；一部分经冷却流出。塔里的混合物不断
重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成乙醇与
水的分离。
冷凝器T塔顶产品冷却器一乙醇储罐一乙醇
T
原料f原料罐f原料预热器f精馏塔
T
再沸器-f塔底产品冷却器f水的储罐f水
第三章塔板的工艺计算
精馏塔全塔物料衡算
F:进料量(kmol/h)Xf：原料组成
D:塔顶产品流量(kmol/h)XD塔顶组成
W:塔底残液流量(kmol/h)Xw塔底组成
45
W
4555
4618
50/4fi
90/46+LO/18
总物料衡算：F=D+W
易挥发组分物料衡算：FXf=D Xd+W Xw
联立以上式子得：
F= kmol/h
D= kmol/h
W= kmol/s
温度
T顶=C
T进=C
学 号：7038
化工原理课程设计
题
目
万吨/年乙醇连续精馏塔设计
学生姓
名
秦云
学
院
化工学院
系
别
应用化学系
专
业
应用化学
班
级
应化12-1
指导教
师
刘醒民
二
化工原理一化工设备机械基础
专业应用化学班级应化12-1设计人秦云
1.
万吨/年乙醇连续精馏塔设计
2.
生产能力：年产万吨乙醇（开工率300天/年），每天工作24小时；
液相：
ML提=MA*Xa+MB*Xb=46*+18*=
操作压力
Pd= + =kpa
Pf= + *16=kpa
Pw=+*19+5=kpa
P
P
密度
混合液密度
1 aAaB
lAB
混合气密度：V
PM
RT
(T为热力学温度,
K)
精馏段
aA=*46/(*46)+*180)=
气相：
p精，v=p精MV精/RTm精=**+= kg/m3