乙醇-水分离过程连续精馏塔设计

课程设计

标题:乙醇-水分离过程连续精馏塔的设计

学 院 化工与材料工程学院 专 业 应用化学 班 级 应化1205班 姓 名 王明雪 学 号 120130149 指导教师 闫凤巧

乙醇-水分离过程连续精馏塔的设计

(一) 设计题目：

试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔的料液含乙醇60%（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于93%；残液中乙醇含量不得高于0.8%；要求产品乙醇的年产量为2.98万吨/年。

(二) 操作条件

1) 塔顶压力 4KPa 2) 进料热状态 自选 3) 回流比 自选

4) 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa（表压）

(三) 塔板类型

自选

(四) 工作日

每年工作日为300天，每天24小时连续运行。

(五) 设计说明书的内容

1. 设计内容

(1) 流程和工艺条件的确定和说明 (2) 操作条件和基础数据 (3) 精馏塔的物料衡算； (4) 塔板数的确定；

(5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； (6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (7) 塔板主要工艺尺寸的计算； (8) 塔板的流体力学验算； (9) 塔板负荷性能图； (10) 塔板主要结构参数表

2. 设计图纸要求：

1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。

目 录

1．设计方案的确定…………………………………………………………………1 2．操作条件和基础数据……………………………………………………………1 3．精馏塔的物料衡算………………………………………………………………1 3．1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率……………………………………1 3．2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量………………………………1 3．3 物料衡算……………………………………………………………………2 4．塔板数的确定……………………………………………………………………2 4．1 理论板层数NT的求取…………………………………………………… 2

4．1．1 求最小回流比及操作回流比……………………………………… 3 4．1．2 求精馏塔的气、液相负荷………………………………………… 3 4．1．3 求操作线方程……………………………………………………… 3 4．1．4 图解法求理论板层数……………………………………………… 4 4．2 塔板效率的求取……………………………………………………………4 4．3 实际板层数的求取…………………………………………………………5 5．精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算……………………………………5 5．1 操作压力计算………………………………………………………………5 5．2 操作温度计算………………………………………………………………6 5．3 平均摩尔质量的计算………………………………………………………6 5．4 平均密度的计算……………………………………………………………6

5．4．1 气相平均密度计算………………………………………………… 6 5．4．2 液相平均密度计算………………………………………………… 7 5．5 液体平均表面张力计算……………………………………………………7 5．6 液体平均粘度计算…………………………………………………………8 6．精馏塔的塔体工艺尺寸计算……………………………………………………8 6．1 塔径的计算…………………………………………………………………8

6．1．1 精馏段塔径的计算………………………………………………… 8 6．2 精馏塔有效高度的计算……………………………………………………10