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...页脚河西学院HexiUniversity化工原理课程设计题目:乙醇-水混合液浮阀精馏塔设计学院:化学化工学院专业:化学工程与工艺学号:2014210010姓名:雪梅指导教师:玉娟2016年11月22日...页脚化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水混合液筛板(浮阀)精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力90000吨/年，（进料量）t/h操作周期小时/年（年工作330天检修一月）进料组成38%（乙醇质量分率，下同）塔顶产品组成≥94.5%（乙醇）塔底产品组成≤0.5%（乙醇）单板压降≤700Pa2.操作条件操作压力塔顶4kPa(表压)进料热状态自选（料液初温20℃）加热蒸汽0.25MPa(表压)3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址地区三、设计容1.设计方案的选择及流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.绘制生产工艺流程图及精馏塔设计条件图7.设计评述...页脚目录摘要...................................................................11前言..................................................................11.1精馏原理及其在化工生产上的应用..................................11.2精馏塔对塔设备的要求............................................11.3常用板式塔类型及本设计的选型....................................21.4本设计所选塔的特性..............................................21.5流程的确定和说明................................................32塔板的工艺设计.......................................................32.1精馏塔全塔物料衡算..............................................32.2温度的计算......................................................42.3密度的计算......................................................42.4液体的平均表面力的计算..........................................62.5混合物黏度的计算................................................72.6相对挥发度......................................................82.7气、液相体积流量计算............................................82.8理论板数NT的计算以及实际板数的确定.............................102.8.1塔的汽、液相负荷..........................................102.8.2操作线方程................................................102.8.3理论板的计算..............................................102.8.4实际理论板层数............................................112.9塔径的初步设计.................................................112.10溢流装置......................................................132.11塔板布置及浮阀数目与排列......................................143塔板的流体力学计算..................................................163.1气相通过浮阀塔板压降...........................................163.2淹塔...........................................................173.3雾沫夹带线.....................................................183.4塔板负荷性能图.................................................19...页脚4浮阀塔工艺设计计算结果..............................................225塔附件设计..........................................................235.1接管...........................................................235.2筒体与封头.....................................................245.3除沫器.........................................................245.4裙座...........................................................255.5吊柱...........................................................255.6人孔...........................................................255.7塔高计算.......................................................255.8冷凝器的选择...................................................265.9再沸器的选择...................................................266总结................................................................27参考文献..............................................................27致.................................................................28...页脚乙醇-水溶液浮阀精馏塔设计雪梅摘要：本设计是以乙醇-水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系乙醇-水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是比较完整的精馏设计过程。通过逐板计算得出理论板数为13块，回流比为2.757，算出塔板效率39.39%，实际板数为33块，进料位置为第10块，在浮阀塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为2米，有效塔高15.8米，每层浮阀数目为410个。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。同时还对精馏塔的辅助设备进行了选型计算。本次设计过程正常，操作合适。关键词：乙醇；水；连续精馏；浮阀塔1前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分汽化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的物质，而残液是沸点高的物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。1.2精馏对塔设备的要求精馏所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下[1]：①生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。②效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。③流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。④有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。⑤结构简单，造价低，安装检修方便。⑥能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。...页脚1.3常用板式塔类型及本设计的选型常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来浮阀塔一直成为化工生产中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。精馏的意义重大，乙醇与水的分离是正常物系的分离，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计。1.4本设计所选塔的特性浮阀塔的优点是[1]：①生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。②操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。③塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。④气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。⑤塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高20%～30%。但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢制成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。...页脚1.5流程的确定和说明本设计任务为分离乙醇-水溶液的混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入乙醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新