2万吨乙醇-水连续精馏塔

化工原理课程设计

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题目： 2万吨乙醇-水溶液连续精馏塔设计

目 录

摘 要 .................................................................... ２

第一章 绪论 ............................................................... 2

1.1课题背景 ........................................................... 2 1.2 操作流程 .......................................................... 2 1.3设计任务书 ......................................................... 3 第二章 设计方案的选定 ..................................................... 4

1.1 装置流程的确定 .................................................... 4 1.2 操作压强的选择 .................................................... 5 1.3进料热状况的确定 .................................................. 5 1.4加热方式的确定 .................................................... 5 1.5 回流比的选择 ...................................................... 6 第二章 精馏塔的物料衡算 .................................................. 6

2.1原料液及塔顶塔釜产品的摩尔分率 ..................................... 6 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 ............................... 7 第三章 塔板数的确定 ...................................................... ８

3.1理论板层数NT的求取 ............................................... ８ 3.2实际板层数的求取 ................................................ １１ 第四章 精馏塔的工艺条件计算 ............................................ １２

4.1操作压力及温度计算 .............................................. １２ 4.2平均摩尔质量及密度计算 .......................................... １３ 4.3液体平均表面张力及粘度计算 ...................................... １５ 第五章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ........................................ １７

5.1塔径的计算 ...................................................... １７ 5.2精馏塔有效高度的计算 ............................................ １８ 第六章 塔板主要工艺尺寸的计算 .......................................... １９

6.1溢流装置计算 .................................................... １９ 6.2塔板布置 ........................................................ ２１ 第七章 筛板的流体力学验算 .............................................. ２３

7.1塔板压降 ........................................................ ２３ 7.2液面落差 ........................................................ ２５ 7.3液沫夹带 ........................................................ ２５ 7.4漏液 ............................................................ ２６ 7.5液泛 ............................................................ ２７ 第八章 塔板负荷性能图 .................................................. ２８

8.1漏液线 .......................................................... ２８ 8.2液沫夹带线 ...................................................... ２９ 8.3液相负荷下限线 .................................................. ３０ 8.4液相负荷上限线 .................................................. ３１ 8.5液泛线 .......................................................... ３１

第九章 精馏塔各接管尺寸的计算 .......................................... ３４

9.1接管 ............................................................ ３４ 9.2塔体总高度 ...................................................... ３５ 第十章 辅助设备 .......................................... 错误！未定义书签。

10.1全凝器 ........................................... 错误！未定义书签。 10.2再沸器 ......................................................... ３７ 10.3原料预热器 ..................................................... ３７ 计算结果一览表 ......................................................... ３８ 主要符号说明 ........................................................... ３９ 总结 ..................................................... 错误！未定义书签。 致谢 ..................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ............................................................... ４０

摘 要

乙醇-水是工业上最常用的溶剂，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，乙醇在工业，医药，民用等方面，都有很广泛的应用，是一种很重要的原料。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，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必要的。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，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，塔内装有若干层塔板和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。

本次设计是针对乙醇-水体系而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。本次设计对筛板塔的工艺过程和结构进行了比较全面的设计，并对其他辅助设备如冷凝器、泵的选型进行了计算。通过本次对筛板精馏塔的设计，使我们初步掌握化工设计的基本原理和方法，培养了我们的独立思考，实事求是，综合运用所学知识解决实际问题的能力。

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