分离乙醇水的筛板精馏塔(有详细数据)

新疆工业高等专科学校课程设计说明书题目名称：分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计系部：化学工程系专业班级：煤炭深加工与利用学生姓名：马占国学号：2010252016指导教师：吴进喜完成日期：2010年7月1日2新疆工业高等专科学校课程设计评定意见设计题目：分离乙醇-水混合液的筛板精馏塔设计学生姓名：马占国评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日3新疆工业高等专科学校课程设计任务书2学年2学期2012年6月27日专业煤炭生加工与利用班级煤化10—4（3）班课程名称精馏塔设计设计题目筛板精馏塔的设计指导教师起止时间2012-6-27—2012-7-3周数1设计地点教学楼309设计目的：1着重加深学生对于化工原理理论知识的掌握。2积极引导学生去思考，培养他们灵活运用所学知识去解决问题的能力，以及查阅资料、处理数据的能力。设计任务或主要技术指标：含乙醇含量为47%（质量分数，以下同）的水溶液，拟经一精馏塔进行分离，塔顶得到乙醇纯度为93%，釜残液中含乙醇不得高于5%。年处理原料能力为52016吨。设计该精馏塔。假定恒摩尔流成立，塔顶采用全凝器，塔顶压强为5kpa（表压），进料为饱和液体，回设计进度与要求：1拟订题目和课程设计指导书（包括课程设计目的、内容、要求、进度、成绩评定等），制定具体考核形式（一般应采用平常情况和答辩相结合方式）并于课程设计开始时向学生公布。2完整的课程设计应由设计草稿书和任务书组成。草稿书不上交系里，是备指导老师检查之用，以督促学生按时完成设计及防止学生间抄袭。任务书应上交按照指定格式编排好的电子版及打印版。7月3日前上交系里。主要参考书及参考资料：[1]张立新，王宏主编传质分离技术：北京化学工业出版社，2009[2]祁存谦，丁楠等主编化工原理：北京化学工业出版社，2008[3]华南理工大学化工原理教研组，化工过程及设备设计：华南理工大学出版社，1990[4]柴诚敬等.化工原理课程设计：天津科学技术出版社，20004摘要精馏是利用物质沸点的不同，多次的进行混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。塔设备是炼油和化工生产的重要设备，其作用在于提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，因此它在石油化工生产中得到广泛应用。一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，塔体上还要设置人孔和手孔。平台扶梯和吊柱等部件，整个塔体由塔裙座支撑，在塔内，根据生产公益要求，装有多层塔板，为气液亮相提供接触的场所，塔板性能的好坏直接影响传质效果，是塔板塔的核心部件设计目的：1着重加深学生对于化工原理理论知识的掌握。2积极引导学生去思考，培养他们灵活运用所学知识去解决问题的能力，以及查阅资料、处理数据的能力。设计任务或主要技术指标：含乙醇含量为47%（质量分数，以下同）的水溶液，拟经一精馏塔进行分离，塔顶得到乙醇纯度为93%，釜残液中含乙醇不得高于5%。年处理原料能力为52016吨。设计该精馏塔。假定恒摩尔流成立，塔顶采用全凝器，塔顶压强为5kpa（表压），进料为饱和液体，回流比为最小回流比的1.5倍，单板压降不大于0.7kpa，加热蒸汽为低压蒸汽。关键词：精馏塔、筛板、设计5目录1.设计基础数据------------------------------------------------61.1原始数据及条件--------------------------------------------61.2乙醇和水的物理性质（表一）--------------------------------61.3乙醇和水的粘度（表二）------------------------------------61.4乙醇和水的表面张力（表三）--------------------------------61.5乙醇和水的密度（表四）------------------------------------61.6常压下乙醇——水的汽液平衡数据（表五）--------------------72.精馏塔工艺计算----------------------------------------------72.1塔的物料衡算-----------------------------------------------72.1.1原料液及塔顶塔底产品含乙醇的摩尔分率---------------------72.1.2进料量---------------------------------------------------72.1.3物料恒算式-----------------------------------------------82.2有关的工艺计算----------------------------------------------82.2.1原料液的平均摩尔质量--------------------------------------82.3最小回流比及操作回流比的确定--------------------------------82.4全凝器冷凝介质的消耗量--------------------------------------82.5热能利用----------------------------------------------------82.6理论板层数的确定--------------------------------------------92.7全塔效率的估算----------------------------------------------92.8实际塔板数Np-----------------------------------------------93．精馏塔主题尺寸的计算----------------------------------------93.1精馏段与提馏段的体积流量------------------------------------93.11精馏段-----------------------------------------------------93.12提馏段-----------------------------------------------------103.2塔径的计算--------------------------------------------------103.3塔高的计算---------------------------------------------------124塔板结构尺寸的确定---------------------------------------------124.1塔板尺寸----------------------------------------------------124.1.1溢流装置---------------------------------------------------124.1.2降液管的宽度Wd--------------------------------------------124.1.3降液管降低高度Ho-------------------------------------------124.1.4取边缘宽度Wc-----------------------------------------------134.1.5安定区宽度Wl-----------------------------------------------134.1.6开孔区面积Ao-----------------------------------------------134.1.7开孔数n与开孔率ψ------------------------------------------135各种接管尺寸的确定---------------------------------------------135.1进料管-------------------------------------------------------135.2釜残液出料管-------------------------------------------------145.3回流液管-----------------------------------------------------146.设计计算结果汇总-----------------------------------------------147结果讨论-------------------------------------------------------16参考文献---------------------------------------------------------1761.设计基础数据1.1原始数据及条件生产能力：年处理原料能力为52016吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为47%（质量分数，以下同）的水溶液。分离要求：塔顶得到乙醇纯度为93%，釜残液中含乙醇不得高于5%。1.2乙醇和水的物理性质（表一）项目分子量沸点﹙°C﹚临界温度﹙°C﹚临界压强﹙Kpa﹚乙醇46.0778.3240.776.148水18.01100373.9122.051.3乙醇和水的粘度（表二）温度﹙°C﹚2030405060708090100110水的粘度﹙mpa.s﹚1.0020.8020.6620.5920.4690.4000.3300.3180.2480.259乙醇的粘度﹙mpa.s﹚1.221.000.830.690.380.480.4150.3510.3050.2621.4乙醇和水的表面张力（表三）温度﹙°C﹚2030405060708090100110水的表面张力﹙mN﹚72.771.069.367.766.064.362.760.158.456.8乙醇的表面张力﹙mN﹚22.321.220.419.818.818.017.116.215.214.41.5乙醇和水的密度（表四）温度﹙°C﹚2030405060708090100110乙醇的密度﹙kg/m3﹚795785777765755746735730716703水的密度﹙kg/m3﹚998.2995.7992.2988.1983.2977.8971.8965.3958.4951.071.6常压下乙醇——水的汽液平衡数据（表五）沸点t/C乙醇分子/%（液相）乙醇分子/%（气相）沸点t/C乙醇分子/%（液相）乙醇分子/%（气相）10099.999.899.799.599.29998.7597.6495.895.591.389.087.986.785.385.284.183.7582.782.382.300.0040.040.050.120.230.310.390.791.611.904.167.217.419.6612.3812.6416.6117.4123.3725.7526.0800.0530.510.771.572.903.725458.7616.3417.0029.9238.9139.6143.7547.0447.4950.8951.6754.4555.7455.808281.581.380.780.680.179.8579.879.779.579.379.278.9578.7578.7478.678.478.2778.278.1578.1527.332.7333.2439.6542.0948.9252.6850.7951.9861.0257.3265.6468.9272.3674.7275.9979.8283.8785.9789.4189.4356.4459.2658.7861.2262.2264.7066.2865.