乙醇-水混合液浮阀式精馏塔设计

1、精选资料可修改编辑惠州学院课程设计课程设计名称化工原理课程设计课程设计题目乙醇-水混合液浮阀式精馏塔设计姓名廖银波精选资料可修改编辑学号070602211专 业化学工程与工艺班 级 07 化工（2）指导教师 金真提交日期2010-12-30任务书（一）设计题目：乙醇-水混合液浮阀式精馏塔设计年处理量 120000 吨料液初温：25C料液浓度：50%（质量分率）塔顶产品浓度大于：95% （质量分率）塔底釜液含量小于 0.3%至 1%（质量分率）每天实际生产天数：310 天冷却水温度：25C精选资料可修改编辑设备型式：浮阀塔（F1 型）精选资料可修改编辑（二）操作条件（1）操作压力：常压（2）进料

2、热状态：自选（3）回流比：自选（4）塔底加热：间接蒸汽加热（5）单板压降0.7 KPa（三）设计内容1 设计说明书的内容（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物性数据的计算；（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）塔板的负荷性能图；（8） 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量， 选型（9）精馏塔接管尺寸计算；（10） 对设计过程的评述和有关问题的讨论。2、设计图纸要求：（1）确定精馏装置流程，会出流程示意图；（2）绘制精馏塔装置图精选资料可修改编辑（3 ）相关图表（四）参考资料1性数据的计算与图表2. 化

3、工工艺设计手册3. 化工过程及设备设计4. 化学工程手册5. 化工原理目录任务书. 2目录. 4、八、-刖言. 71 设计简介. 72 设备选型. 53 工艺流程确定. 114.设计方案. 8一设备工艺条件的计算. 101.精馏塔物料衡算 . 10精选资料可修改编辑1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 . 101.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 . 141.3 物料衡算. 152. 物性参数. 172.1 平均摩尔质量. 172.2 密度. 132.3 混合物粘度. 142.4 表面张力. 142.5 相对挥发度. 193. 理论塔板数的确定 . 153.1 回流比. 153.2

4、 操作线方程. 153.3 理论塔板数的确定 . 164. 塔结构的计算. 184.1 塔径的计算. 185. 塔主要工艺尺寸的计算.205.1 溢流装置的计算 . 205.2 塔板的布置. 28 塔板的流体力学计算 . 311 塔板压降. 312 .液泛计算. 32精选资料可修改编辑3 .漏液. 274 .液沫夹带量的计算. 345.板负荷性能图. 295.1 雾沫夹带线. 295.2 液泛线. 305.3 液相负荷上限. 315.4 漏液线. 315.5 液相负荷下限线. 31三塔附件及塔高的计算.331 进料管. 332 回流管. 333. 塔釜出料管. 334. 塔顶蒸气出料管. 33

5、5. 塔釜进气管. 346. 冷凝器的选择. 347 再沸器的选择 . 348 .塔咼. 35四. 主设备图. 36五. 流程图. 38六. 计算结果总汇.39精选资料可修改编辑七. 符号说明. 40八. 参考文献. 41精选资料可修改编辑1.设计简介(1)设计内容、八前言精选资料可修改编辑蒸馏是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续 精馏和间歇精馏。本设计主要研究连续精馏。塔设备是炼油、石油化工、精细化工、生物化工、食品、医药及环保部门等 生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构

6、形式可分为 板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层， 液 体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，气液两相成错流流动，进行传质与传热， 但对整个板来说，两相基本上成逆流流动。在正常操作下，气相为分散相，液相 为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层， 液体自塔顶沿填料表面下流， 气体逆流向 上 （有时也采用并流向下）流动，汽液两相密切接触进行传质与传热。在正常操 作条件下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆 流操作。板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较高，本设计目的是分离乙醇-水混合液

7、，处理量大；尽管塔板的流动阻力大，塔板效率不及高效填料塔高，但板式 塔的效率稳定，造价低，检修、清理方便，故选板式塔。（2 ）设计任务年产量：120000 吨，液料初温 25C,液料浓度为 50%，塔顶产品浓度为 95%，塔底釜液含苯量小于 1%，每年实际生产 310 天，冷却水温为 25 2.设备选型板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔（1813 年）、筛板塔（1832 年），其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现 了大精选资料可修改编辑批新型塔板，如 S 型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波 纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使

8、用情况看，主要的塔 板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类， 工业应用以 错流式塔板为主，常用的错流式塔板主要有下列几种。（1）泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板， 其主要元件为升气管及泡罩。泡罩安装 在升气管的顶部，分圆形和条形两种，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩尺寸分 为80mm、 门 100mm、 门 150mm三种， 可根据塔径的大小选择。 通常塔径 小于 1000mm，选用 G 80mm 的泡罩；塔径大于 2000mm 的，门 150mm 选用 的泡罩。泡罩塔板的主要优点是操作弹性较大， 液气比范围大，不易堵塞

9、，适于处理 各种物料，操作稳定可靠。其缺点是结构复杂，造价高；板上液层厚，塔板压降 大，生产能力及板效率低。近年来，泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代。 在设计中除特殊需要（如分离粘度大、易结焦等物系）外一般不宜选用。（2）筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，机构特点为塔板上开有许多均匀的小孔。根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为 38mm ）和打孔筛板（孔径为 1025mm ）两 类。工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度 大、易结焦等物系）。筛板的优点是结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能 力较大；气体分散均匀，传质效率高，但若设计和操作不当，易产生漏

10、液，使得 操作弹性减小，传质效率下降，故过去工业上应用较为谨慎。近年来，由于设计 和控制水平的精选资料可修改编辑不断提高，可是筛板的操作非常精确，弥补了上述不足，故应用日 趋广泛。在确保精确设计和采用先进控制手段的前提下，设计中可大胆选用。（3）浮阀塔板浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。其结构特点是在塔板上开有若干个阀孔， 每个阀孔装有一个可以上下浮 动的阀片。气流从浮阀周边水平地进入塔板上液层， 浮阀可根据气流流量的大小 而上下浮动，自行调节。浮阀的类型很多，国内常用的有 F1 型、V4 型及 T 型 等，其中以 F1 行浮阀应用最为普遍。对比其他塔板，具有以下优点：（1）生产能力大。由于浮阀塔板具有较大的开孔率，故生产能力比泡罩塔的答 20%40%，而与筛板塔相近。（2）操作弹性大。 由于阀片可以自由升降以适应气量的变化， 故维持正常操 作所