乙醇-水精馏塔设计.docx

化工原理课程设计任务
设计题目：乙醇－水精馏塔设计
设计条件
系统进料：25ºC
处理量： 25，000吨/年
进料浓度：28%乙醇（质量）
处理要求：塔顶乙醇浓度 94% （质量）
塔底乙醇浓度量。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在我国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益。
乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作。
本次设计的精馏塔是为了精馏乙醇以得到高纯度的乙醇，要求达到塔顶馏出物浓度（94%（wt％））,塔底浓度（%（wt％））。本设计采用筛板塔，板式塔有一下优点生产能力大，塔板效率高，压降低，操作弹性大，结构简单。
二、设计方案简介
我们知道乙醇和水可以任意比例互溶，于是可以用水把乙醇从有机物中萃取出来，又因为乙醇和水的相对挥发对的差异，可以利用精馏技术进一步提纯乙醇以得到高纯度的乙醇，以作为各种工业原料。可以这样说，乙醇－水的精馏是生产乙醇的一个重要工艺单元。
本次设计采用板式精馏塔、连续操作，年产量为25,000顿，泡点进料，塔顶全回流，塔底间接蒸汽加热，产品质量分数达到94％，%。由乙醇－水二元混合物的相图可知，当乙醇的含量升高到一定值时（摩尔含量约90％），相图将非常靠近于y=x线，可知这是一个比较高的分离要求。
在设计过程中将先对塔内进行工艺计算分析气液相组成、温度、压力等的变化，得到塔的各种设计尺寸；然后将对本工艺的附属设备进行计算，并选型；对工业生产过程做好理论基础。
三、工艺流程图及说明
V101-原料储槽 V102-中间槽 P101-进料泵 P102-回流泵
E101-进料预热器 E102-冷凝器 E103-再沸器 TQ101-乙醇精馏塔
1- 原料进料管 2- 塔顶出料管 3- 塔底蒸汽管 4- 回流管
5- 产品溜出管 6- 塔底馏出管
图一：乙醇－水简易工业流程图
乙醇－水简易流程如上所示：原料液先存储在V101（原来储槽），再经P101（进料泵）打入E101（原料预热器），原料经过预热后从板式塔的中部打入塔内；塔顶通过E103（全冷器）进行全冷凝，进入V102（中间槽），V102中的产品通过5管溜出，另一部分回流液通过P102（回流泵）打入板式塔的顶部；塔底通过E104（再沸器）间接蒸汽加热，塔底馏出物通过管6溜出。
四、工艺计算及精馏塔设计
1、工艺条件
正如前面设计任务书，本次设计工艺条件如下：
进料温度： 25ºC
处理量： 25，000吨/年
进料浓度： 28%乙醇（wt％）
处理要求： 塔顶乙醇浓度 94%（质量）
塔底乙醇浓度 %（质量）
塔顶压强： 4kPa(表压)
进料状态： 泡点进料
回流比：
冷却水温： 25ºC
加热蒸汽： MPa
设备形式： 筛板塔
塔顶冷凝采用全凝器
塔低再沸器为间壁加热
年工作日：300天（连续操作）
年工作时：7200小时
2、汽液平衡数据及相图
乙醇和水的汽液平衡数据如下：
温度
t / ºC
乙醇的摩尔分数/ %
温度
t / ºC
乙醇的摩尔分数/ %
液相xA
汽相 yA
液相xA
汽相 yA
100