分离乙醇水的精馏塔设计说明.docx

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分离乙醇-水的精馏塔设计
设计人员：
所在班级： 化学工程与工艺 成绩：
指导老师：日期：
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化工原理课程设计任务书
设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计
设计任务与操作条件
进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；
产品的乙醇含量不得低于90％；
塔顶易挥发组分回收率为99％；
生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；
每年按330天计，每天24小时连续运行。
操作条件
塔顶压强 4kPa （表压）
进料热状态 自选
回流比 自选
加热蒸汽压力 低压蒸汽（或自选）
单板压降 kPa。
设备形式：筛板塔或浮阀塔
设计容：
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设计说明书的容
精馏塔的物料衡算；
塔板数的确定；
精馏塔的工艺条件与有关物性数据的计算；
精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
塔板主要工艺尺寸的计算；
塔板的流体力学验算；
塔板负荷性能图；
精馏塔接管尺寸计算；
对设计过程的评述和有关问题的讨论；
设计图纸要求；
绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）；
绘制精馏塔设计条件图 （A2 号图纸）；
设计基础数据：
常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据；
乙醇的密度、粘度、表面力等物性参数。
设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计
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设计任务与操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态 自选回流比 自选 加热蒸汽压力 低压蒸汽（或自选）单板压降 ≤。
设备形式：筛板塔
设计容：
精馏塔的物料衡算：
原料乙醇的组成xF＝＝
原料乙醇组成
塔顶易挥发组分回收率90％
平均摩尔质量 MF =
由于生产能力50000吨／年，.
则 qn，F
所以，qn，D
塔板数的确定：
甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。由乙醇和水有关物性的数据，求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α
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=，
最小回流比的计算：采用泡点进料，所以q＝1，xF，
由气液平衡方程y ， 所以yq，即，把xF=xq=𝟎.𝟏𝟕𝟒𝟎
即 .求得yq=.
所以，根据最小回流比计算公式Rmin
即，Rmin=,根据回流比R是最小回流比的合适倍数，所以选择选择2倍。即R=2Rmin=.
进料热状况选择为泡点进料，所以q=1
精馏段，根基操作线方程：y= 所以，y= x+ 联立
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y=x 所以x=xD=
提馏段，y=联立y=x求得y=-=xw=
根据xD，xw，与xq以与操作线方程，利用图解法在x-y坐标上做出平衡线与对角线并且画梯级作图如下：
由图可知，，故，所需总塔板数为14.
查手册得水和乙醇气液平衡数据，t数据利用表2中数据由拉格朗日插值可求得、、。
进料口： , =℃
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塔顶：，=℃
塔釜：，=℃
精馏段平均温度℃
提馏段平均温度 ℃
由塔顶和塔底平均温度得
=℃
查手册得，℃下，乙醇的粘度为，水的粘度为
可以有下式求得平均粘度
其中xi-进料中某组分的摩尔分数
-该组分的粘度，按照塔的平均温度下的液体计
则=*+*=
带入回归方程E1=-=
该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率，则筛板塔为E==
精馏段实际板层数 = 10/=16
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提馏段实际板层数 =4/=7
进料板位置
总的塔板数 Nc=16+7=23
精馏塔的工艺条件与有关物性数据的计算：
乙醇气液平衡数据（）表1如下
T/℃
液相xa/%
气相ya/%
T/℃
液相xa/%
气相ya/%
T/℃
液相xa/%
气相ya/%
100
0
0
88