分离乙醇正丙醇混合液的精馏塔设计课程设计正文 - 大学论文

一 设计任务书 ................................................................................................... 2 二 塔板的工艺设计 ........................................................................................... 3 （一）设计方案的确定 ................................................................................. 3 （二）精馏塔的物料衡算 ............................................................................. 3

1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数 .......................................... 3 2. 物料衡算 ........................................................................................ 4

(三)物性参数的计算 .................................................................................... 4

1.操作温度的确定 .............................................................................. 5 2. 密度的计算 .................................................................................... 5 3.混合液体表面张力的计算 ............................................................ 11 4.混合物的粘度 ................................................................................ 12 5.相对挥发度 .................................................................................... 14

(四)理论板数及实际塔板数的计算 .......................................................... 15

1.理论板数的确定 ............................................................................ 15 2.实际塔板数确定 ............................................................................ 18

(五)热量衡算 .............................................................................................. 19

1.加热介质的选择 ............................................................................ 19 2. 冷却剂的选择： .......................................................................... 19 3.比热容及汽化潜热的计算 ............................................................ 19

(六)塔径的初步设计 .................................................................................. 25

1.汽液相体积流量的计算 ................................................................ 25 2.塔径的计算与选择 ........................................................................ 26

(七)溢流装置 .............................................................................................. 29 1.堰长 ................................................................................................ 29

2.弓形降液管的宽度和横截面积 .................................................... 30 3.降液管底隙高度 ............................................................................ 31

4.塔板分布 ........................................................................................ 31 5. 浮阀数目与排列 .......................................................................... 32 （八)汽相通过浮阀塔板的压降 ................................................................. 35

1.精馏段 ............................................................................................ 35 2.提馏段 ............................................................................................ 36

（九)淹塔 ..................................................................................................... 37

1.精馏段 ............................................................................................ 37 2.提馏段 ............................................................................................ 38

（十)雾沫夹带 ............................................................................................. 38 （十一)塔板负荷性能图 ............................................................................. 40

1.雾沫夹带线 .................................................................................... 40

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2.液泛线 ............................................................................................ 41 3.液相负荷上限线 ............................................................................ 43 4.漏液线 ............................................................................................ 43 5.液相负荷下限线 ............................................................................ 44

三、塔总体高度计算 ....................................................................................... 47

1.塔顶封头 ........................................................................................ 47 2.塔顶空间 ........................................................................................ 47 3.塔底空间 ........................................................................................ 48 5.进料板处板间距 ............................................................................ 48 6.裙座 ................................................................................................ 48

四、塔的接管 ................................................................................................... 50 1.进料管 ............................................................................................ 50

2.回流管 ............................................................................................ 50 3.塔底出料管 .................................................................................... 51 4.塔顶蒸汽出料管 ............................................................................ 51 5.塔底蒸汽管 .................................................................................... 51

五、塔的附属设备设计 ................................................................................... 52

1.冷凝器的选择 ................................................................................ 52 2.再沸器的选择 ................................................................................ 53

六、参考文献...................................................................................................54 七、设计评述...................................................................................................55

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一、设计任务书

【设计题目】分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计 【设计条件】进料：乙醇含量35%（质量分数，下同），其余为正丙醇 分离要求：塔顶乙醇含量90%；塔底乙醇含量0.01%

生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年工7200小时 操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料； R=5 【设计计算】

塔板的工艺设计

（一）设计方案的确定

本设计的任务是分离乙醇-正丙醇混合液。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。

（二）精馏塔的物料衡算

1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数 乙醇的摩尔质量 MA=46kg/kmol 丙醇的摩尔质量 MB=60kg/kmol

35/46?0.413

35/46?65/6090/46?0.922 塔顶产品的摩尔分数：xD?90/46?10/600.01/46xW??0.00013 塔釜残夜乙醇的摩尔分数：

0.01/46?99.99/60 原料乙醇的摩尔分数：xF? 第3页( 共55页)

2.物料衡算

原料处理量：

25000?103?(0.35/46?0.65/60)F??64.03kmol?h-1

7200 物料衡算：F?D?W ① 乙醇的物料衡算：FxF?DxD?WxW ② 两式联立得：

D?28.68kmol?h-1W?35.35kmol?h-1

(三)物性参数的计算

表1 乙醇～正丙醇混合液的 t-x-y 关系

（x表示液相中乙醇摩尔分率，y表示气相中乙醇摩尔分率）

t 97.60 93.85 92.66 91.60 88.32 86.25 84.98 84.13 83.06 80.50 78.38 x y 表

0 0 1

0.126 0.188 0.210 0.358 0.461 0.546 0.600 0.663 0.884 1.0 0.240 0.318 0.349 0.550 0.650 0.711 0.760 0.799 0.914 1.0 的

平

衡

数

据

摘

自

：

J.Gmebling,U.onken

?Vapor-liquid?Equilibrium Data Collection-Organic Hydroxy Compounds: Alcohols(p.336)。

乙醇沸点：78.3℃；正丙醇沸点：97.2℃。

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