食品工程原理 课程设计 分离乙醇与水混合液

食品工程原理课程设计说明书筛板精馏塔设计姓名：学号：班级：年月日12000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计②目录一、设计任务书……………………………………………………………………3二、设计方案简介…………………………………………………………………3三、工艺流程图四、工艺计算………………………………………………………………………51．基础物性数据……………………………………………………………………52.物料衡算…………………………………………………………………………53.确定操作条件……………………………………………………………………5（1）确定操作压力…………………………………………………………………5（2）确定操作温度…………………………………………………………………5（3）确定回流比……………………………………………………………………54.理论塔板数与实际塔板数的计算………………………………………………55.确定冷凝器和再沸器的热负荷…………………………………………………56.传热面积…………………………………………………………………………57.塔径的计算及板间距的确定……………………………………………………58．堰及降液管的设计………………………………………………………………59.塔板布置及筛板塔的主要结构参数……………………………………………5筛板布置、筛孔直径、孔中心距、板厚、开孔率、孔数等……………………510.水力学计算………………………………………………………………………5塔板阻力、漏液点、雾沫夹带、液泛的校核11.负荷性能图………………………………………………………………………512.主要接管尺寸……………………………………………………………………5五、设计一览表……………………………………………………………………13六、主要符号说明…………………………………………………………………14七、参考文献………………………………………………………………………15八、附图……………………………………………………………………………12000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计③食品工程原理课程设计任务书一、设计题目：筛板塔设计二、设计任务：乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计三、设计条件进料组成乙醇水分离要求塔顶乙醇含量93%塔底不高于0.2%完成日期2010年12月19日进料状态50℃四、设计的内容和要求序号设计内容要求1工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比，理论塔板数等2结构设计塔高，塔径，溢流装置及塔板布置，接口管的尺寸等3流体力学验算塔板负荷性能图4冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算5再沸器的传热面积和加热介质的用量计算6计算机辅助设计绘制负荷性能图7编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算及结果，流程图，参考资料等12000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计④第二章塔板的工艺设计2.1精馏塔全塔物料恒算F：原料液流量（/kmolh）Fx：原料组成（摩尔分数）D：塔顶产品流量（/kmolh）Dx：塔顶组成（摩尔分数）W：塔底残液流量（/kmolh）Wx：塔底组成（摩尔分数）已知：乙醇MA=46kg/kmol水MB=18kg/kmol原料乙醇组成XF=18/9246/1846/18=7.91%塔顶轻组分XD=18746934693///=83.87%塔底组成XW=18/8.9946/2.046/2.0=0.078%进料量：F=12000kg/h=36001012000-3=0.1649kmol/s物料衡算式：F=D+WFxF=DxD+WxW解得：D=0.01541kmol/sW=0.14949kmol/s二．常压下乙醇-水物系汽液平衡组成与温度的关系表3乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系温度t/℃乙醇摩尔数(%)温度t/℃乙醇摩尔数(%)液相(x)气相(y)液相(x)气相(y)100008227.356.4499.90.0040.05381.532.7358.2699.80.040.5181.333.2458.7899.70.050.7780.642.0962.2299.50.121.5780.148.9264.7099.20.232.9079.8552.6866.2899.00.313.72579.561.0270.2998.750.394.5179.265.6472.7197.650.798.7678.9568.9274.9695.81.6116.3478.7572.3676.9391.31.4629.9278.675.9979.2687.97.4139.1678.479.8281.8385.212.6447.9478.2783.8784.9183.7517.4151.6778.285.9786.4082.325.7555.7478.1589.4189.4112000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计⑤1.温度(利用表格中的数值由插值法可得tF，tD，tW）1.tF：%30.4034.8875.4375.4391.3866.991.766.921.77.867.860.89FFFFyctyt2.tD：%09.8525.7843.8943.8915.7843.8984.8343.8972.7415.7815.7841.78DDFDyctyt3.tW：%68.082.9900.1700.17090.1078.090.107.865.95100WWWWyctyt4.精馏段平均温度1t=2DFtt=83.30C精馏段液相组成1x=2DFxx=45.89%精馏段气相组成1y=2DFyy=62.70%所以：ol30.85kg/km180.4589)-(1460.45891LMkg/kmol56.53180.6270)-(1466270.01VM提镏段平均温度2t=2WFtt=94.08C提镏段液相组成2x=2WFxx=3.99%提馏段气相组成2y=2DFyy=20.49%所以：kg/kmol12.91180.0399)-(1460.03992LMkg/kmol74.23180.2147)-(1462147.02VM2.密度（利用表格中的数值由插值法可得）温度C80859095100c3kg/m735730724720716w3kg/m971.8968.6965.3961.85958.4已知：BBAALaa1，004.22TpMpTV12000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计⑥CtF34.88：40.96699.7253.9653.9656.9687247247309034.889085wFcFwFcFpppp3/04.912mkgFCtD25.78：06.97310.7383.9653.9656.9687247247309025.789085wDcDwDcDpppp3/12.747mkgDCtW82.99：06.97310.7383.9653.9656.9687247247309025.789085wWcFwWcWpppp3/87.957mkgW所以31/58.8292mkgDFL32/96.9342mkgWFL又48.4118)1(46DDLDxxM21.2018)1(46FFLFxxM02.1818)1(46WWLWxxM所以85.3021LFLDLMMM12.1922LWLFLMMM又83.4118)1(46DDVDyyM28.2918)1(46FFVFyyM19.1818)1(46WWVWyyM所以56.3521VFVDVMMM74.2322VWVFVMMM99.0)34.8815.273(4.2215.27328.29VF45.1)25.7815.273(4.2215.27383.41VD12000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计⑦59.0)82.9915.273(4.2215.27302.18VW22.1245.199.01V79.0259.099.02V3.混合物液体表面张力二元有机物—水溶液表面张力可用下列公式计算41004141SWSW注：ooWWWWWVxVxVx，ooWWVxVxVx000，SWSWWVVx，SSSVVx0000lgwqB，323200)(441.0WWVqVtqQ，A=B+QWSWA2lg,1SOSW其中下角w，o，s代表水，有机物及其表面部分;oWxx,指主体部分的分子数；oWVV,指主体部分的分子体积；oW，为纯水，有机物的表面张力；对于乙醇q=2。mLmVcDccD32.6210.73846mLmVcWccW59.6422.71246mLmVcFccF36.6399.72546mLmVwFwwF63.1840.96618mLmVwDwwD50.1806.97318mLmVwWwww77.1882.95818有不同温度下的乙醇和水的表面张力12000kg/h乙醇～水筛板精馏塔及附属设备设计⑧温度/℃708090100乙醇表面张力/1310mN1817.1516.215.2水表面张力1310mN64.362.660.758.8球的在WFDttt,,下的乙醇和水的表面张力（单位1310mN）乙醇表面张力：02.6136.167.607.606.622.162.1615.179034.889080wFcFwFcF90.6230.177.606.623.6415.1715.17188025.788070wDcDwDcD83.5822.158.588.587.602.152.152.1610082.9910090wWcWwWcW塔顶表面张力：0031.032.628387.050.188387.0132.628387.050.188387.0111222VVcDDwDDcDDwDDcDwDxVxxVx5086.20031.0lglg2cDwDB7631.050.1890.62232.6230.1725.7815.2732441.0)(441.03232323200WWVqVtqQA=B+Q=-2.5086-0.7631=-3.2717联立方程组scDswDA2lg，1scDswD代入求得：023.0swD，977.0scD414141004141)30.17(977.0)90.62(023.0SWSW得91.17D