化工设备课程设计

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乙醇精馏塔的设计 ........................................................................................................................... 1

一、设计任务及条件 ............................................................................................................... 1 二、流程的确定与说明 ........................................................................................................... 2

2.1 精馏塔的物料恒算 .................................................................................................... 2 2.2理论塔板数以及实际塔板数的确定 ......................................................................... 2 2.3塔径的计算 ................................................................................................................. 4 三、塔盘结构的计算 ............................................................................................................... 8

3.1冷凝器的计算 ............................................................................................................. 8 3.2冷却介质用量的计算 ................................................................................................. 8 3.3传热面积的计算 ......................................................................................................... 8 3.4溢流装置计算 ............................................................................................................. 9 3.5降液管高度和截面积 ............................................................................................... 10 3.6降液管底隙高度 ....................................................................................................... 10 3.7塔板布置 ................................................................................................................... 10 3.8校核 ........................................................................................................................... 11 四、流体力学验算 ................................................................................................................. 12

4.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降） ........................................................... 12 4.2液泛验算 ................................................................................................................... 13 4.3雾沫夹带验算 ........................................................................................................... 13 4.4液体在降液管中的停留时间 ................................................................................... 14 五、操作性能负荷图 ............................................................................................................. 14

5.1气相负荷下限图（漏液线） ................................................................................... 14 5.3液相负荷下限线 ....................................................................................................... 15 5.4 液相负荷上限线 ...................................................................................................... 15 5.5液泛线 ....................................................................................................................... 15

乙醇精馏塔的设计

一、设计任务及条件：

（1）、进料含乙醇38.2﹪，其余为水（均为质量分数，下同） （2）、生产乙醇含量不低于93.1﹪； （3）、釜残液中乙醇含量不高于；1﹪

（4）、生产能力5000T/Y乙醇产品，年开工7200小时 （5）、操作条件：

1、间接蒸汽加热；2、塔顶压力：1.03atm（绝对压强）3、进

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料热状态：泡点进料；4、回流比：R=5；5、单板压降:75mm液注。

二、流程的确定与说明

2.1 精馏塔的物料恒算

选取WF=38.2﹪ WD=95﹪ WW=1﹪ M乙醇=46g/mol M水=18g/mol

0.382?46xF==0.1948

0.382?46?0.618?18同理：XD=0.8814 XW=0.003937

MD=46?0.0814+18?(1-0.0814)=42.6792

同理：MF=23.4544 MW=是德国 因为：MD=42.6792

5000?103所以：D==16.2712kmol/h

7200?42.679因为泡点进料，则q=1

F=D+W F=74.8044 kmol/h Fxf=Dxd+Wxw W=58.5332 kmol/h 表1 精馏塔物料衡算数据记录 2.2理论塔板数以及实际塔板数的确定

ax平衡线方程：y=

1?(a?1)x常压下乙醇和水体系的平衡数据：

x 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.14 0.18 0.20 0.25 0.30 0.35

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y 0.11 x 0.40 0.175 0.273 0.340 0.392 0.430 0.482 0.513 0.525 0.551 0.575 0.595 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.894 0.90 y 0.614 0.635 0.657 0.678 0.698 0.725 0.755 0.785 0.820 0.855 0.894 0.942 x 0.95 y 0.942 由此表可得：

a 1 12.235 a 14 2.216 2 10.393 15 1.915 3 9.012 16 1.722 4 8.070 17 1.540 5 7.414 18 1.419 6 6.789 19 1.320 7 5.715 20 1.217 8 4.789 21 1.138 9 4.421 22 1.040 10 3.618 23 1 11 3.156 24 0.978 12 2.728 25 0.854 13 2.386 所以a= 因为泡点进料 所以xq=xf=0.1948 Rmin=2.3378

R=1.5 Rmin=3.5067(比例在1.1~2之间选取)

R1x?xD 精馏段操作方程：y=

R?1R?1 y=0.7781x+0.1956

V=(R+1)D=73.3294kmol/h L=RD=57.058kmol/h 提留段操作方程：V' =V L'=L+F

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L'Wx?xW y=''L?WL?Wy=1.789x-0.0314

??xA??xA??lg???x?????x??????B?D?B?W??Nmin==7.4206

lga又因为R=3.5067

R?Rmin3.5067?2.3378所以==0.2593

R?14.5067N?Nmin由吉利兰图可知：=0.4

N?2N=13.701

选取ET=0.7则NP=19.5728 圆整到NT=20块 2.3塔径的计算

精馏段与提馏段的体积流量 精馏段：第一块塔板y1=xD=0.8814

2.762x1因为y1=

1?(2.762?1)x1所以x1=0.729

M1=0.729?46?(1?0.729)?18=38.4162

0.729?46w1??0.873

0.729?46?(1?0.729)?18所以M液?

23.4544?38.4162?30.9353kmol/h

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