河南理工大学化工原理课程设计浮阀式连续精馏塔设计

1、河南理工大学!化工原理课程设计浮阀式连续精馏塔设计 设计者 浮阀式连续精馏塔设计 目 录 第一部分：设计任务书 2 第二部分：工艺流程图 3 第三部分：设计方案的确定与说明 4 第四部分：设计计算与论证 4 一、工艺计算 4 二、流体力学验算 15 三、主要管尺寸计算 22 四、辅助设备定型 23 五、塔的总体结构 26 六、塔节说明 28 七、泵的选择 29 第五部分：设计计算结果 30 第六部分：心得体会 31 第七部分：参考资料 31 第 - 1 - 页 共 31 页 设计者 浮阀式连续精馏塔设计 第一部分：设计任务书 题目：酒精连续精馏浮阀塔的设计。 二、原始数据： 1、 酒精水混合物

2、，含酒精24%（质），温度25； 2、 产品：馏出液含酒精92%（质），温度30，按间接蒸汽加热计，残液中含酒精浓度不高于 2%（质）； 3、生产能力：日产酒精（指馏出液）23 t ； 4、热源条件：加热蒸汽为饱和水蒸汽，其绝对压强为2.5 Kg f /c。 三、任 务： 1、 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。 2、 塔的工艺设计及结构设计：选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置；选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学的计算（包括塔板压降，淹塔校核及雾沫夹带量校核等）。 3、 作出塔的操作性能图，计算塔的操作弹

3、性。 4、 确定与塔身相连的各种管路的直径。 5、 计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，确定每个换热器的面积并进行选型，若采用直接蒸汽加热，还需确定蒸汽鼓泡管的形式和尺寸。 6、 其他。 四、作业份量： 1、设计说明书一份，说明书内容见化工过程及设备设计一书的绪论，其中设计结果概要一项具体包括：塔板数、塔高、塔径、板间距、回流比、蒸汽上升速度、热交换面积、单位产品热交换面积、蒸汽用量、单位产品蒸汽用量、冷却水用量、单位产品冷却水用量、操作压强、附属设备的规格、型号及数量。 2、塔节装配图（1号图纸） 3、塔板结构草图（35×50计算纸） 4、工艺流程图（35×50计算纸）

4、 第 - 2 - 页 共 31 页 设计者 浮阀式连续精馏塔设计 第二部分：工艺流程图(见附图) 说明：为了控制精馏产物的纯度，本装置采用间接控制指标，即用温度控制器来改变进入鼓泡管的蒸气流量。但温度亦不能太高，当温度增加时，塔底压强增加，容易引起液泛的发生。所以为温度控制器设定一个预定值，当温度超过该预定值时，闸阀自动关闭，从而达到温度控制的目的。 第 - 3 - 页 共 31 页 设计者 浮阀式连续精馏塔设计 第三部分：设计方案的确定 设计方案的确定： 操作压力： 对于酒精水体系，在常压下已经是液态，所以选用常压精馏。因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空

5、操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。综上所述，我们选择常压操作。 进料状况： 进料状态有五种，如果选择泡点进料，即q=1时，操作比较容易控制，且不受季节气温的影响，此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造时比较方便。 加热方式： 采用间接蒸汽加热 回流比： 适宜的回流比应该通过经济合算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。我们确定回流比的方法为：先求出最小回流比Rmin，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.12.0倍，即： R（1.12.0）Rmin 回流方式采用泡点回流，易于控

6、制。 选择塔板类型： 选用F1浮阀塔板（重阀）。F1浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，且重阀采用厚度2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g。浮阀塔具有的优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压强以及液面落差较小，塔的造价比较低（浮阀塔的造价一般为泡罩塔的6080，而为筛板塔的120130）。 第四部分：设计计算与论证 一.工艺计算 （一）物料衡算 1.将质量分数转换成摩尔分数 第 - 4 - 页 共 31 页 设计者 浮阀式连续精馏塔设计 922xF?0.11 xD?46?0.8182 xB?46?0.008 2476928298?461846184618 2.摩尔流量计算 2446FxF?DxD?BxB F?D?B D?23000kg/day?23.43kmol/h B?D(xD?xF)23.43?(0.8181?0.11)?162.67kmol/h xF?xB0.11?0.008F?D?B?23.43?162.67?186.1kmol/h 3.平均分子量 MF?46XF?18(1?XF)?0.11?46?(1?0.11)?18?21.08kg/kmolMD?46XD?18(1?XD)?0.8182?46?(1?0.8182)?18?40.91kg/kmol MB?46XB?18(1?XB)?0.008?46?(1?0.0