1、化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔1 目录 . 12 设计任务书 . 43 设计方案的确定及流程说明 . 53.1 塔的类型选择 . 53.2 塔板类型的选择 . 53.3 塔压确定 . 53.4 进料热状况的选择 . 53.5 塔釜加热方式的确定 . 53.6 塔顶冷凝方式 . 63.7 塔板溢流形式 . 63.8 塔径的选取 . 63.9 适宜回流比的选取 . 63.10 操作流程 . 64 塔的工艺设计 . 74.1 精馏塔全塔物料浓度计算： . 74.2 理论板的计算 . 74.2.1 最小回流比的计算 . 74.2.2 理论板数的计算 . 84.2.3 塔板效率的计算 . 134
2、.2.3.1 塔顶的温度 tD 的计算 134.2.3.2 塔底的温度 tW 和总板效率 ET 的计算 144.2.4 实际板数的计算 . 164.2.5 进料温度的计算 . 164.3 平均参数的计算 . 174.3.1 全塔物料衡算 . 174.3.2 平均温度的计算 . 174.3.3 平均压力的计算 . 174.3.4 气液两相平均密度的计算 . 184.3.4.1 气液相组成的计算 . 184.3.4.2 各液相平均密度的计算 . 194.3.4.3 平均相对分子量的计算 . 204.3.4.4 各气相平均密度的计算 . 214.3.5 平均表面张力的计算 . 224.3.6 气液两
3、相平均体积流率的计算 . 254.4 塔径的初步设计 . 264.4.1 精馏段塔径的计算 . 264.4.2 提馏段塔径的计算 . 274.5 塔高的设计计算 . 285 塔板结构设计 . 305.1 溢流装置计算 . 305.2 塔板及浮阀设计 . 315.2.1 塔板的结构尺寸 . 315.2.2 浮阀数目及排列 . 325.2.2.1 精馏段浮阀数目及排列 . 325.2.2.2 提馏段浮阀数目及排列 . 345.3 塔板流体力学验算 . 355.3.1 气相通过浮阀塔板的压降 . 355.3.1.1 精馏段压降的计算 . 355.3.1.2 提馏段压降的计算 . 365.3.2 液泛
4、 . 365.3.2.1 精馏段液泛计算 . 365.3.2.2 提馏段液泛计算 . 375.3.3 雾沫夹带 . 375.3.4 漏液 . 386 塔板负荷性能图 . 386.1 雾沫夹带线 . 386.2 液泛线 . 386.3 液相负荷上限线 . 396.4 漏液线 . 396.5 液相负荷下限线 . 396.6 塔板负荷性能图 . 406.6.1 精馏段塔板负荷性能图 . 406.6.2 提馏段塔板负荷性能图 . 417 附属设备设计 . 437.1 产品冷却器设计选型 . 437.2 接管尺寸计算 . 447.2.1 进料管 . 447.2.2 塔顶蒸汽出口管 . 447.2.3 回
5、流液入口管 . 457.2.4 塔顶出料管 . 457.2.5 塔底出料管 . 467.2.6 塔底蒸汽入口管 . 468 设计结果汇总 . 478.1 各主要流股物性汇总 . 478.2 浮阀塔设计参数汇总 . 478.3 产品冷却器设计结果汇总 . 488.4 接管尺寸汇总 . 489 设计评述及感悟 . 4910 参考文献 . 5011 附录 . 51附录 1 主要符号说明 . 51附录 2 乙醇水系统的气液平衡数据表 . 51附录 3 不同温度下乙醇和水的粘度 . 52附录 4 不同温度下乙醇和水的密度 . 53附录 5 不同温度下乙醇和水的表面张力 . 5312 附图 . 532 设
6、计任务书一、设计题目：乙醇水体系浮阀式精馏塔设计 二、设计任务及条件1.进精馏塔料液含乙醇 25%(质量分数)，其余为水。2.产品乙醇含量不得低于 94%(质量分数)。3.残液中乙醇含量不得高于 0.1%(质量分数)。4.生产能力为日产(24 小时)115 吨 94%的乙醇产品。5.操作条件：精馏塔顶压力 4kPa(表压)进料状况 泡点进料回流比 R/Rmin = 1.45单板压降 不大于 667Pa加热蒸汽压力 101.325kPa(表压) 6.设备型式：浮阀塔7.厂址：天津地区 三、设计内容及要求1.设计方案的确定及流程说明2.精馏塔的工艺计算(包括物料衡算、理论塔板数、回流比、总板效率、
7、平均参 数、塔高、塔径设计等)3.塔板结构设计及流体力学验算4.塔板负荷性能图的绘制5.附属设备的设计(包括产品冷却器和接管选型)6.设计结果汇总(包括主要设备尺寸及衡算结果等)7.设计评述及心得感悟8.附图：图解理论板(包括塔顶和塔底区域的局部放大图)，塔板负荷性能图(精馏 段和提馏段各一个)，生产工艺流程图及主题设备图(2 号图)。3 设计方案的确定及流程说明3.1 塔的类型选择本设计任务为分离乙醇水混合物。对二元混合物的分离，应采用连续精馏流 程。一般来讲，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作 弹性大，且造价低，检修、清洗方便，因而在工业上应用较为广泛。考虑到设计、制造及生产技术的成熟稳定性，确定采用板式塔进行精馏操作。3.2 塔板类型的选择在板式塔的塔板类型中，浮阀塔板吸收了泡罩塔板和筛孔塔板的优点，具有结 构简单、制造方便、造价低，塔板开孔率大，生产能力大，操作弹性大，塔板效率 高等诸多优点。因此优先选用浮阀塔板。3.3 塔
