课程设计分离乙醇和水

仲恺农业工程学院

化工原理课程设计

设计题目：乙醇-水分离过程浮阀精馏塔设计院系：____ 化学化工学院__ _

班级：_____化学工程与工艺091班__

姓名：_____ 高有毅___

学号： 200911034130

指导老师：周新华胡福田

目录

第一章绪论 (2)

1.1概述 (2)

1.2课程设计任务 (4)

第二章塔板的工艺设计 (4)

2.1精馏塔全塔物料恒算 (4)

2.2乙醇-水气液平衡的物理性质 (5)

2.2.1温度 (5)

2.2.2密度 (6)

2.2.3混合液体表面张力 (8)

2.2.4混合物的粘度 (11)

2.2.5相对挥发度 (11)

2.2.6气液相体积流量计算 (12)

2.3理论塔板的计算 (13)

2.4塔径的初步设计 (14)

2.5溢流装置 (16)

2.6塔板布置及浮阀数目与排列 (17)

2.7塔板分布 (17)

2.8气相通过浮阀塔板的压降 (19)

2.9淹塔 (20)

2.10物沫夹带 (21)

第三章塔板负荷性能图 (22)

3.1物沫夹带线 (22)

3.2液泛线 (23)

3.3液相负荷上限 (25)

3.4漏液线 (25)

3.5液相负荷下限线 (25)

第四章全塔结构及设备 (28)

4.1人孔 (28)

4.2吊柱 (28)

4.3除沫器 (28)

4.4塔的顶部空间高度 (29)

4.5塔的底部空间高度 (29)

4.6塔立体高度 (30)

参考文献 (30)

第一章绪论

1.1概述

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到.相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资用的较大比例；它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。

塔设备经过长期发展，形成了形式繁多的结构，以满足各方面的特殊需要。为了便于研究和比较，人们从不同的角度对塔设备进行分类。例如：按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际接触界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔；也有按塔釜形式分类的。但是长期以来，最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔两大类，还有几种装有机械运动构件

的塔。

在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

在填料塔中，塔内装填一定段数和一定高度的填料层，液体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而上流动，与液体逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化。

随着塔设备技术的发展，各工业国家还陆续制订了多种气液接触元件及有关塔盘制造、安装、验收的标准、规范和技术条件等，以保证塔设备运行的质量和缩短其制造、安装周期，进而减少设备的投资费用。当然，盲目地套用标准或是忽视标准等的修订工作，也会对技术的发展起到阻碍作用。

目前，我国常用的板式塔型仍为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔等，填料种类除拉西环、鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。近年来，参考国外塔设备技术的发展动向，加强了对筛板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮动喷射塔等新塔型。对多降液管塔盘、导向筛板、网孔塔盘等，也都做了较多的研究，并推广应用于生产。其他如大孔径筛板、双孔径筛板、穿流式可调开孔率筛板、浮阀-筛板复合塔盘等多种塔型的试验工作也在进行，有些以取得了一定的成果或用于生产。

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。

1.2课程设计任务

乙醇-水分离过程浮阀精馏塔设计3.0万吨/年(乙醇)

第二章 塔板的工艺设计

2.1精馏塔全塔物料恒算

F ：原料液流量（s kmol /）

F x ：原料组成（摩尔分数，下同）

D ：塔顶产品流量（s kmol /） D x ：塔顶组成 W ：塔底残液流量（s kmol /） W x ：塔底组成

原料乙醇组成：F x =

%36.1418/7046/3046

/30=+

塔顶组成：D x =

%88.7718

/1046/9046

/90=+ 塔底组成：W x =

%196.018

/5.9946/5.046

/5.0=+ 年产量：3万吨/年