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1、 目录1 目录1目录 . 112设计任务务书 . 443设计方案案的确定定及流程程说明 . 553.1塔的的类型选选择 . 553.2塔板板类型的的选择 . 553.3塔压压确定 . 553.4进料料热状况况的选择择 . 553.5塔釜釜加热方方式的确确定 . 553.6塔顶顶冷凝方方式 . 663.7塔板板溢流形形式 . 663.8塔径径的选取取 . 663.9适宜宜回流比比的选取取 . 663.10操操作流程程 . 64塔的工艺艺设计 . 774.1精馏馏塔全塔塔物料浓浓度计算算： . 774.2理论论板的计计算 . 774.2.11最小回回流比的的计算 . 774.2.22理论板板数的计
2、计算 . 884.2.33塔板效效率的计计算 . 134.2.33.1塔塔顶的温温度 tD的计算算. 1334.2.33.2塔塔底的温温度 tW和总板板效率 ET的计算算 . 1144.2.44实际板板数的计计算 . 164.2.55进料温温度的计计算 . 164.3平均均参数的的计算 . 174.3.11全塔物物料衡算算 . 174.3.22平均温温度的计计算 . 174.3.33平均压压力的计计算 . 171化工传质与与分离过过程课程程设计乙醇水水精馏塔塔设计4.3.44气液两两相平均均密度的的计算. 1184.3.44.1气气液相组组成的计计算. 1184.3.44.2各各液相平平均密度
3、度的计算算. 1194.3.44.3平平均相对对分子量量的计算算. 2204.3.44.4各各气相平平均密度度的计算算. 2214.3.55平均表表面张力力的计算算. 2224.3.66气液两两相平均均体积流流率的计计算. 2254.4塔径径的初步步设计. 2264.4.11精馏段段塔径的的计算. 2264.4.22提馏段段塔径的的计算. 2274.5塔高高的设计计计算. 2285塔板结构构设计. 3305.1溢流流装置计计算. 3305.2塔板板及浮阀阀设计. 3315.2.11塔板的的结构尺尺寸. 3315.2.22浮阀数数目及排排列. 3325.2.22.1精精馏段浮浮阀数目目及排列列.
4、 3325.2.22.2提提馏段浮浮阀数目目及排列列. 3345.3塔板板流体力力学验算算. 3355.3.11气相通通过浮阀阀塔板的的压降. 3355.3.11.1精精馏段压压降的计计算. 3355.3.11.2提提馏段压压降的计计算. 3365.3.22液泛. 3665.3.22.1精精馏段液液泛计算算. 3365.3.22.2提提馏段液液泛计算算. 3375.3.33雾沫夹夹带. 3375.3.44漏液. 3886塔板负荷荷性能图图. 3386.1雾沫沫夹带线线. 3386.2液泛泛线. 3382化工传质与与分离过过程课程程设计乙醇水水精馏塔塔设计天津大学6.3液相相负荷上上限线 . 3
5、96.4漏液液线 . 396.5液相相负荷下下限线 . 396.6塔板板负荷性性能图 . 406.6.11精馏段段塔板负负荷性能能图 . 406.6.22提馏段段塔板负负荷性能能图 . 417附属设备备设计 . 437.1产品品冷却器器设计选选型 . 437.2接管管尺寸计计算 . 447.2.11进料管管 . 447.2.22塔顶蒸蒸汽出口口管 . 447.2.33回流液液入口管管 . 457.2.44塔顶出出料管 . 457.2.55塔底出出料管 . 467.2.66塔底蒸蒸汽入口口管 . 468设计结果果汇总 . 478.1各主主要流股股物性汇汇总 . 478.2浮阀阀塔设计计参数汇汇总
6、 . 478.3产品品冷却器器设计结结果汇总总 . 488.4接管管尺寸汇汇总 . 489设计评述述及感悟悟 . 4910参考文文献 . 55011附录 . 551附录 1主主要符号号说明 . 511附录 2乙乙醇水系统统的气液液平衡数数据表 . 511附录 3不不同温度度下乙醇醇和水的的粘度 . 522附录 4不不同温度度下乙醇醇和水的的密度 . 533附录 5不不同温度度下乙醇醇和水的的表面张张力 . 53312附图 . 5533化工传质与与分离过过程课程程设计乙醇水水精馏塔塔设计天津大学2 设计任任务书一、设计题题目：乙乙醇水体系系浮阀式式精馏塔塔设计二、设计任任务及条条件1.进精馏馏塔
7、料液液含乙醇醇 255%(质质量分数数)，其余余为水。2.产品乙乙醇含量量不得低低于 994%(质量分分数)。3.残液中中乙醇含含量不得得高于 0.11%(质质量分数数)。4.生产能能力为日日产(224小时时)1115吨 994%的的乙醇产产品。5.操作条条件：精馏塔顶压压力进料状况4kPa(表压)泡点进料回流比R/Rmiin = 1.45不大于 6677Pa101.3325kkPa(表压)单板压降加热蒸汽压压力6.设备型型式：浮浮阀塔三、设计内内容及要要求1.设计方方案的确确定及流流程说明明2.精馏塔塔的工艺艺计算(包括物物料衡算算、理论论塔板数数、回流流比、总总板效率率、平均均参数、塔高、
8、塔塔径设计计等)3.塔板结结构设计计及流体体力学验验算4.塔板负负荷性能能图的绘绘制5.附属设设备的设设计(包括产产品冷却却器和接接管选型型)6.设计结结果汇总总(包括主主要设备备尺寸及及衡算结结果等)7.设计评评述及心心得感悟悟8.附图：图解理理论板(包括塔塔顶和塔塔底区域域的局部部放大图图)，塔板板负荷性性能图(精馏段和提馏段段各一个个)，生产产工艺流流程图及及主题设设备图(2号图图)。4化工传质与与分离过过程课程程设计乙醇水水精馏塔塔设计天津大学3 设计方方案的确确定及流流程说明明3.1塔的的类型选选择本设计任务务为分离离乙醇水混合合物。对对二元混混合物的的分离，应应采用连连续精馏馏流程
9、。一般来来讲，板板式塔的的空塔速速度较高高，因而而生产能能力较大大，塔板板效率稳稳定，操操作弹性大，且且造价低低，检修修、清洗洗方便，因因而在工工业上应应用较为为广泛。考虑到设计计、制造造及生产产技术的的成熟稳稳定性，确确定采用用板式塔塔进行精精馏操作作。3.2塔板板类型的的选择在板式塔的的塔板类类型中，浮浮阀塔板板吸收了了泡罩塔塔板和筛筛孔塔板板的优点点，具有有结构简单、制制造方便便、造价价低，塔塔板开孔孔率大，生生产能力力大，操操作弹性性大，塔塔板效率率高等诸多优优点。因因此优先先选用浮浮阀塔板板。3.3塔压压确定工业精馏可可在常压压、加压压或减压压下进行行。确定定操作压压力主要要是根据据
10、处理物物料的性质、技术术上的可可行性和和经济上上的合理理性来考考虑的。一般来说，常常压精馏馏最为简简单经济济，可减减少因加加压或减减压操作作所增加加的增、减减压设备费用用和操作作费用，提提高经济济效益。若若无特殊殊要求，应应尽量在在常压下下操作。加加压精馏可提提高平衡衡温度，有有利于塔塔顶蒸汽汽冷凝热热的利用用，或可可以使用用较便宜宜的冷却却剂，减少冷冷凝和冷冷却费用用。在相相同的塔塔径下，适适当提高高塔的操操作压力力还可以以提高塔塔的处理能力力。减压压精馏可可以防止止某些易易分解组组分在精精馏过程程之中受受热分解解。乙醇水水物系在在操作温温度下非非常稳定定，在综综合平衡衡操作可可行性及及设备
11、、操操作费用各因素素之后，确确定采用用塔顶压压力为(1011.3225+44)kPPa进行行操作。3.4进料料热状况况的选择择工业上均采采用接近近泡点的的液体进进料或泡泡点进料料，这样样可以保保证进料料温度不不受季节、气温变变化和前前道工序序波动的的影响，塔塔的操作作也比较较容易控控制。因因此本设设计采用用泡点进料。3.5塔釜釜加热方方式的确确定蒸馏塔塔釜釜的加热热方式通通常采用用间接蒸蒸汽加热热，设置置再沸器器。但本本设计案案例具5化工传质与与分离过过程课程程设计乙醇水水精馏塔塔设计天津大学有其特殊性性，由于于其塔底底产物接接近于纯纯水，而而且在实实际生产产中直接接蒸汽加加热有更更高的热效率
12、。结结合设计计任务要要求，确确定其塔塔釜加热热方式为为蒸汽直直接加热热。3.6塔顶顶冷凝方方式泡点回流易易于控制制,设计和和控制时时比较方方便,而且可可以节约约能源。3.7塔板板溢流形形式U形流的液液体流径径比较长长，可以以提高板板效率，其其板面利利用率也也高，但但是液面面落差大，只适适用于小小塔及液液体流量量小的场场合。单单溢流的的液体流流径较长长，塔板板效率较较高，塔板结构简简单，加加工方便便，在直直径小于于 2.2m的的塔中被被广泛使使用。双双溢流的的优点是是液体流动的路路程短，可可降低液液面落差差，但塔塔板结构构复杂，板板面利用用率低，一一般用于于直径大于 22m的塔塔中。阶阶梯式双双
13、溢流的的塔板结结构最为为复杂，只只适用于于塔径很很大、液液流量很大的特殊殊场合。通过对本例例中的液液体流量量、塔径径等进行行初步估估计，确确定选用用单溢流流塔板。3.8塔径径的选取取板式塔的塔塔径依据据流量公公式计算算，在设设计时，一一般依据据严重液液沫夹带带时的极极限空塔气速来来决定。在在估算出出塔径后后，还应应按塔径径系列标标准进行行圆整，并并进行流流体力学验算。精馏段和提提馏段的的汽液负负荷及物物性是不不同的，故故设计时时两段的的塔径应应该分别别计算，若二者者相差不不大，应应取较大大者作为为塔径；若二者者相差较较大，应应采用变变径塔。3.9适宜宜回流比比的选取取适宜的回流流比应该该通过经经济核算算来确定定，即操操作费用用和设备备折旧费费用之和和为最低时的回流流比为最最适宜的的回流比比。确定回流比比的方法法为：先先求出最最小回流流比 Rminn，根据据经验取取实际操操作回流流比为最小回流比比的 11.22.00倍。乙乙醇水混合合物系属属易分离离物系，最最小回流流比较小小，结合合此