化工原理课程设计任务书
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设计时间：
设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计
（取至南京某厂药用酒精生产现场）
设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。
2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿
程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。
3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。
4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分
率）。
5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。
。
6．操作回流比R=（1.1——2.0）R
min
设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计
算和选型。
2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负
荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。
3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己
设计的评价。
指导教师：时间
1设计任务
1.1 任务
1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒
精生产现场）
1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。
2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。
因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。
3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，
产量为40吨/日。
4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％
(质量分率)。
5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶
采用全凝器，泡点回流。
6．操作回流比R=(1.1—2.0)
R。
min
1.1.3 设计任务
1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接
管的计算和选型。
2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡
图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条
件图。
3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总
和对自己设计的评价。
1.2 设计方案论证及确定
1.2.1 生产时日
设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。
1.2.2 选择塔型
精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于
清洗检修[2]。因此，本设计采用筛板塔比较合适。
1.2.3精馏方式
由设计要求知，本精馏塔为连续精馏方式。
1.2.4 操作压力
常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。
1.2.5加热方式
在本物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节省再沸器。
1.2.6 工艺流程
原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预热，再进精馏塔，精馏塔塔顶蒸汽经全凝器冷凝，泡点回流，塔顶产品输送进乙醇贮存罐，而再沸器则加热釜液，塔釜产品流入釜液贮存罐。
2 筛板式精馏塔的工艺设计
2.1 精馏塔的工艺计算
2.1.1乙醇和水的汽液平衡组成
相对挥发度 的计算：
塔顶产品浓度为92.4%，因此，可近似看成纯乙醇溶液；同理，塔底浓度为0.02%可近似看成纯水溶液。所以，塔顶温度为乙醇沸点为78.3o C，塔底温度为水的沸点96.0o C
表2-1查[2]
书得：不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成如下表所示：
根据以上数据画出以下乙醇-水的t-x（y）相平衡图，以及乙醇-水的x-y图
② 通过试差法求出塔顶、塔底、进料处、加料板的乙醇气相组成
17.05
.95903891.017.00.895.95--=--进料板Y
0190
.05
.95900721.00190.00.895.95--=--进料板X
解得 X 进料板=0.0639 Y 进料板=0.355
③计算塔顶、塔底、进料处相对挥发度
计算公式为：Xa
Ya 1Xa 1Ya ）（）
（α--=
顶
Y --=--8943.03.7815.788943.07815.015.7841.78
Y
顶
=0.8292
8943
.015
.783.788943.07472.015.7841.78--=--顶X
X 顶=0.8094
17
.05
.959617.005.95100--=--顶Y
0190
.05
.9596019.005.95100--=--底X
塔顶：α顶=1.123 塔底：α底=8.957 加料板：α加料板=8.063
④计算乙醇－水的平均相对挥发度：
乙醇－水的相对挥发度一般应用各温度下的挥发度的几何平均值或者算术平均值表示，
本设计中使用各温度下的几何平均值来表示。 α底顶αα=
=2.32
2.1.2全塔物料衡算
原料液中：设 A 组分－乙醇; B 组分－水
查[6]书和[7]书得:
乙醇的摩尔质量：M 乙=46.07 kg/kmol 水的摩尔质量： M 水=18.02 kg/kmol
826.002
.18/0759.007.46/9241.007
.46/9241.0=+=
D x
0000782.002
.18/98.007.46/02.007
.46/02.0=+=
W x
因为入口的原料液是上游为95——96℃的饱和蒸汽冷却至90o C 所得，因此，x F 的液相
组成就是95.5 o C 的气相组成。经查表得，95.5 o C 的饱和蒸汽进料液的摩尔组成为： x F = 0.17
根据产量和所定工作时间，即日产40吨92.41%乙醇，每天24小时连续正常工作，则
原料处理量：D =3
401040.51(/)24(0.826546.070.1718.02)kmol h ?=??+?
206.000000782
.0826.00000782.017.0=--=--=W D W F X X X X F D h kmol /196.650F =
h kmol D F W /156.14040.51196.650=-=-=
求q 值
由表2-1乙醇-水的平衡数据用内差法求得原料进入塔时{90℃时}的气液相组成为：x A =0.0639 y A
=0.3554
由 F F x = L x A + V y A
和 F = L + V 得 L = 125.26（kmol/h ），
∴q = L /F = 0.6360
则：q 线方程为 y =
11
F x q
x q q ---= -1.747x+0.467 塔顶和塔釜温度的确定
由t-x-y 图可知: 塔顶温度t D =78.30℃，塔底温度t w = 96.00℃，
△
t=1/2(t D +t w )=87.15℃
回流比和理论塔板的确定
用内差法求得进料板的气液相组成（90℃进料）
进料板位于平衡线上,则：{
355
.00639.0====进料板进料板Y y X x q q
618.10639
.0355.0355
.0826.0min =--=
--=
q
q q D x y y x R
R=1.5*R min =1.5*1.618=2.427
操作方程的确定
精馏段：h kmol D R L /318.9851.40427.2=?=?=
h kmol D R V /828.13851.40)1427.2()1(=?+=+=
提馏段：h kmol qF L L /387.223650.196*636.0318.98=+=+='
h kmol F q V V /247.67650.196*)636.01(828.138)1(=--=--='
、精镏段操作方程：b
292.0708.0826.0*828
.13851
.40828.138318.981+=+=+=
+n D n n x Xn x V D x V L y 提镏段操作线方程：
000182.0322.30000782.0*247
.67140.156247.67387.2231-=-='-''=
+n w n n x Xn x V W x V L y 相平衡方程为：
n
n
n n n n n y y y y Xn x x y 32.132.2)1()1(1-=
--=?-+=
αααα 板效率及实际塔板数的确定
（1）求αμL
平均温度 t ?=87.15 (0C)下
μA = 0.449mpas μB =0.3281 mpas 则μL =x F μA ＋（1－x F ）μB
=0.17×0.449＋（1－0.17）×0.3281 =0.3487mpas
αμL =2.35×0.3487=0.8194 （2）求板效率E T
由αμL =0.8194，由《化工原理(下)》164页图10-20查得 E T =51%，偏低；实际工作E T 有所提高,因此取E T =70%. （3）求实际板数
由 T
T E N N 1
-=
得 精馏段实际板数： N 精 =21/0.70=30（块）
提馏段实际板数： N 提 =7/0.70=10（块） 全塔板数： N=40块
2.2 精馏段物性衡算
2.2.1物料衡算
操作压强 P = 101.325
温度 t m t D =78.300C t F =900C t w =96.000C
∴t m =
015.842
90
30.782=+=+F D t t C 定性组成
(1)塔顶 y 1= X D = 0.826 查平衡曲线得到 x 1=0.810 (2)进料 y f =0.355 x f =0.0639 平均分子量 m M 查附表知: (1)塔顶：M
VDm
=0.826?46.07+(1-0.826)?18.02=41.189（mol g /） M
LDm
=0.810?46.07+(1-0.810)?18.02=40.730（mol g /） (2)进料: M
VFm
=0.355?46.07+(1-0.355)?18.02=27.978（mol g /）M
LFm
=0.0639?46.07+(1-0.0639)?18.02=19.810（mol g /）
平均分子量M
Vm =
2VFm VDm M M +=2978
.27189.41+=34.584（mol g /）
M
Lm =
2
LFM LDM M M +=2810
.19730.40+=30.270(mol g /)
平均密度m ρ 由[6]书和[7]书：1/LM ρ=a A /LA ρ+a B /LB ρ A 为乙醇 B 为水 塔顶：在78.30℃下：LA ρ=744.289(3/m kg ) LB ρ=972.870(3/m kg )
LMD
ρ1
=0.9241/744.289+（1-0.9241）/972.870 则LMD ρ=758.716(3/m kg )
进料:在进料温度90℃下：
LA ρ=729.9(3/m kg ) LB ρ=965.3(3/m kg )
a A =
149.002
.18)0639.01(07.460639.007
.460639.0=?-+??
LMF
ρ1
=
3
.965)
149.01(9.729149.0-+ 则LMF ρ=921.0(3/m kg ) 即精馏段的平均液相密度LM ρ=(758.716+921.0)/2=839.858(3/m kg ) 平均气相密度VM ρ=
RT PM VM =
=+??)
15.27315.84(314.86
.34325.101 1.180(3/m kg ) 液体平均粘度LM μ
液相平均粘度依下式计算：μμi i lm x lg lg ∑=
(1)塔顶: 查[6]书和[7]书中图表求得在78.3℃下：A 是乙醇，B 是水
DA μ=0.504s mpa ?; DB μ=0.367s mpa ?;
lg LD μ=0.826?lg(0.504)+0.174?lg(0.367) 则LD μ=0.477 (s mpa ?)
(2)进料: 在90℃下：
FA μ=0.428 s mpa ?; FB μ=0.3165s mpa ?。
lg lF μ=0.0639?lg(0.428)+(1-0.0639)?lg(0.3165) 则lF μ=0.3226 (s mpa ?)
lm μ=（LD μ+lF μ）/2=（0.477+0.3226）=0.3998
液体表面张力m σ
(1)塔顶: 查[6]书和[7]书求得在78.30℃下：
447.18=A σm mN / 974.62=b σm mN /
194.26974.62174.0447.18826.0=?+?=MD σ(m mN /)
(2)进料: 在90℃下：
29.17'=A σm mN / 79.60'=b σ m mN /
01.5879.60)0639.01(29.170639.0=?-+?=MF σ(m mN /)
则 m σ=(MD σ+MF σ)/2=(26.194+58.01)/2=42.102(m mN /) 2.2.2气液体积流率的计算
由已知条件V =138.828h kmol / L =98.318h kmol / 得
S V =
VM
VMvm ρ3600=180.136006
.34828.138??=1.131 (s m /3) S L =
LM LM LM ρ3600=
001.0858
.839360027
.303.101=??(s m /3)
2.3 塔和塔板主要工艺尺寸计算
2.3.1 塔板横截面的布臵计算 塔径D 的计算
参考化工原理下表10-1，取板间距H T =0.45m =L h 0.06m
H T -L h =0.45-0.06=0.39m
两相流动参数计算如下
LV F =
Vs
Ls v
L
ρρ ∴LV F =（
131
.1001.0）（
180.15
8.839）2/1=0.0236
参考化工原理下图10-42筛板的泛点关联得：C 20f =0.083
f C =2.02020??
?
??σf C =0963.020102.42083.02
.0=?
?? ??
u =f 5
.02
.02020???
?
??-??? ??V
V
L f C ρρρσ=5
.0180.1180.1858.8390963.0??? ??-=2.567(s m /) 本物系不易起泡,取泛点百分率为80%，可求出设计气速
n u '= 0.8*u =f 0.8?2.567=2.053(s m /)
m u Vs D 838.0053
.214.3131
.144=??==
'π
根据塔设备系列化规格，将D '圆整到D=1m 作为初选塔径，因此 重新校核流速u
)(441.111785.0131
.12m u n =??=
实际泛点百分率为
561.0567
.2441.1==f n u u 222
785.01785.04
m D A T =?==
π
塔板详细设计 选用单溢流，弓形降液管，不设进口堰。
因为弓形降液管具有较大容积，又能充分利用塔面积，且单溢流液体流径长，塔板效率高，结构简单，广泛用于直径小于2.2米的塔中。[4] (1)溢流装臵
取堰长w l =0.7D=0.7×1=0.7m, 选择平流溢流堰 出口堰高=w h OW L h h -,已取L h =0.06
W h 0=2.84×310-E 3
/2)(
w
h l L 由5.2)
(w h
l L =3.544/7
.05
.2=8.644 查化工原理下图10-48得：E=1.025
W h 0=2.84×310-×1.025(3.544/0.7)2/3
=0.00859m
=w h OW L h h -=0.06-0.00859=0.0514m 取=w h 0.06是符合的。
∴h L =h W +h OW =0.06+0.00859=0.0686m
修正后h L 对u n 影响不大,顾塔径计算不用修正. (2) 降液管宽度W d 与降液管面积A f 由w l /D=0.7查化工原理下图10-40得:
149.0=D W d
088.0=T f A A ∴ d W =0.149×1=0.149m 220691.014
088.0m A f =??=π
(3) 降液管底隙高度h O
因物系较清洁,不会有脏物堵塞降液管底隙,取液体通过降液管底隙速度
o
u '=0.07m/s. m u l Ls h o
w o 024.007.070.0001
.0=?='?=
过小,取h o =0.04m (4)塔板布臵 取安定区宽度W S =0.08m, 取边缘区宽度W C =0.04m
()()m W W D x S d 271.008.0149.021
2=+-=--=
m W D
r C 46.004.05.02
=-=-=
??? ?
?
+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π
)(468.046.0271.0sin 46.0180271.046.0271.022
122
2m =??
? ?
??+
-=-π (3)筛板数n 与开孔率? 初取mm d o 6=，
0.3=o
d t
呈正三角形排列 t =3.0*6=18MM 依下式计算塔板上的开孔率?
=
?101.0)
6/18(907.0/907.0220===）（d t Aa Ao =10.1% 则每层塔板上的开孔面积o A 为： 20473.0468.0101.0m A A a o =?==?
n =
4
2
00d A π=孔1674006.0*14.34
0473.02=? 2.3.2 筛板能校塔流体力学校核 1板压降的校核
(1)干板压降相当的液柱高度 取板厚mm 3=δ，
5.00
.60
.3==
o
d δ
,查化工原理下图10-45得: C o =0.74
911.230473
.0131.100===
A V u s m/s
h c =g 21*????
?????
?
??L
v o
o
C u ρρ2
=0.051???
? ?????
?
??L v o o C u ρρ2
=m 0748
.0858.839180.174.0911.23051.02
=??
? ????? ??液柱 (2)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度h l )/(606.10691
.01785.0131
.12s m A A Vs u f T a =-?=-=
相应的气体动能因子 745.1180.1606.15.05.0=?==ρa a u F 查化工原理下图10-46得：β=0.58
m h h h h L ow w l 0398.00686.058.0)(=?==+=ββ液柱 (3)克服液体表面张力压降相当的液柱高度h σ
h δ=m d L 00341.0106858.83981.910102.42481.943
30=?????=--ρσ
∴气体通过筛板压降相当的液柱高度即板压降： h p =h c +h L +h σ
m h p 1180.000341.00398.00748.0=++=
本设计系常压操作，对板压降本身无特殊要求。
液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且本设计的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 1 液沫夹带量的校核 m h h L f 1715.05.2*0686.05.2==?=
Kg Kg h H u e f T a v /0369.01715.045.0606.110102.42107.5107.52.3362
.36
液=??? ??-??=???
? ??-?=---σ汽 0.0369<0.1Kg 液/Kg 气
故在设计负荷下不会发生过量液沫夹带。
3 溢流液泛条件的校核
溢流管中的当量清液高度可由式2
153.0???
?
??=∑o w S f h l L h 计算液体沿筛板流动时,阻
力损失很小,其液面落差?可忽略不计,即 0=?。
已知: 06.0=L h 86m , 0=?，
故降液管内的当量清液高度：
m h h h H f f L d 2403.01715.0000195.000686.0=+++=++?+=∑
乙醇-水混合液不易起泡,取φ=0.6,则降液管内泡沫层高度：
m H H d
fd 5.0400.06
.02403
.0<==
=
φ
不会产生溢流液泛。
液体在降液管内停留时间的校核
降液管内的停留时间 s L H A s
d f 60.16001
.02403
.00691.0=?=
=
τ>5s
不会产生严重的气泡夹带。
4 漏液点的校核 漏液点的孔速为：
v L L o ow h h C u ρρσ/)13.00056.0(4.4-+=
=018.1/858.839)00341.00686.013.00056.0(74.04.4?-?+? =9.155(m/s ) 筛孔气速o u =
)/(911.230473
.0131
.10s m A V S == 塔板稳定系数 ()0.2~5.1612.2155
.9911
.23>===
ow o u u k 表明具有足够的操作弹性。
根据以上各项流体力学验算，可认为设计的塔径及各工艺尺寸合适。
2.4 精馏段塔板负荷性能图
注:以下计算常用3/23)(
1084.2w h ow l L E h -?=得)(~s ow L h ,E ~~5.2w
h l L
经验计算, 取E=1.0 则3/23
)7.0(0.11084.2h ow
L h ???=-=Ls Ls 8462.07.036001084.23/23=??
? ????-2/3
2.4.1 过量液沫夹带线
依下式计算: v e =
σ6107.5-????
? ??-f T
a h H u 3.2
(2-1) 式中：a u =
f T S
A A V -=0691
.01785.02-?S V =S V 397.1
h
f
=5.2(h w +h ow )=8462.00502.0(5.2+)3
/2s L =3
/21155
.2126.0s L +
令v e =0.1kg 液/kg 气，由σ= 42.1?103-m N /, H T =0.45m
代入式(2-1)得：0.1=3610102.42107.5--??(3
/21155.20.12645.0397.1s
L Vs
--)2.3 整理得： 3
/293.1183.1s
s L V -=
在操作范围中，任取几个s L 值，根据上式算出s V 值列于表2-3中：
2.4.2溢流液泛线
由式]2[T w d
H h H ≤-φ
和 f f ow w d h h h h H ∑++?++= 联立求解。
(1)σh h h h L c p ++=
c h =051.0（o o c u ）2（L v ρρ）=051.0（o o s A C V ）2L
v ρρ
=051.0（0473
.074.0?s V ）2（858.83918.1）=2
0585.0s V
l h =β（h w +h ow ）=3
/23
/24908.00291.0)8462.00502.0(58.0s
s L L +=+
故 h p =20578.0s V +3
/24908.00291.0s L ++00409.0
=20578.0s V +3
/24908.0s L + 0.0332
(2)h
d
=0.153（
h l L w s ）2=153.0（04.07.0?s L ）2=2
2.195s L 则：
=+)0502.045.0(6.02
0578.0s V +3
/24908.0s L +0.0332+0.0502+0.84623
/2s
L +195.22
s L
整理得： s V 2=3.19-23.13L 3/2s -3377.16L 2
s （2-18）
取若干s L 值依(2-18)式计算s V 值，见表2-4，作出液泛线 (参见2-1图)
表2-4
2.4.3液相上限线
取液体在降液管中停留时间为5秒。 则 s L man =
τ
f
T A H =
5
0691
.045.0?=00622.0（s m /3）
在s
L man
=00622.0s m /3处作出垂线得液相负荷上限线，可知在图上
它为与气体流量 V S 无关的垂直线。(参见图2-1） 2.4.4漏液线（气相负荷下限线）
由 h L =h w +h ow =0.0502+0.8462s
L 3
/2，
u ow =
o
s A V min
.代入下式]2[求漏液点气速式： u ow =4.4C o v L L h h ρρδ/]13.00056.0[-+
o s A V min =4.4?0.74180.1858.839]
00341.08462.00502.013.00056.0[3
/2-++）（s L
将A o =0.0476 代入上式并整理得 =Ao
Vs min
3.2563/2292.78206.6Ls +
V s
min
=0.1543
/2292.78026.6s
L +
据上式，取若干个s L 值计算相应s V 值，见表2-5，作漏液线 (参见图2-1)
2.4.5液相下限线 取平顶堰堰上液层高度h
ow
=6mm ，作为液相负荷下限条件，低于此下限,则不能
保证板上液流分布均匀。 则
h ow =2.84?103-E （
w
h
l L ）3/2 0.006=2.84?103-?1.01（
7
.03600Ls ）3/2
整理得： 4min ,1088.5-?=s L s m /3
在图上4min ,1088.5-?=s L s m /3处作垂线即为液相下限线。(见图2-2) 2.4.6 操作线
P 点为操作点，其坐标为：
s m V Vs h
/131.13600
3==
， s m Ls /001.03= OP 为操作线，OP 与液泛线的交点对应气相负荷为V s,ma ；n ,与漏夜线的交点对应气相负荷为V s,min .可知：
精馏段的操作弹性=
,max ,min
1.70
4.360.39
s s V V =
= 图2-1
2.5 提馏段物性衡算
2.5.1物料衡算
操作压强 P = 101.325
温度 t m t D =78.300C t F =900C t w =96.00C
∴t m =
932
90
962=+=+tf tw 0C 定性组成
(1)塔斧 W x =0.OOO0782查相平衡图得到：W y =0.0014 (2)进料 y f =0.355 x f =0.0639 平均分子量 m M 查附表知: (1)塔斧：M
VWm
=0.0014?46.07+(1-0.0014)?18.02=18.059（mol g /） M
LWm
=0.0001?46.07+(1-0.0001)?18.02=18.02（mol g /）
(2)进料: M
VFm
=0.355?46.07+(1-0.355)?18.02=27.99（mol g /）
M LFm
=0.0639?46.07+(1-0.0639)?18.02=19.81（mol g /）平均分子量
M
Vm =
2VFm VWm M M +=18.0527.99
2+=23.02（mol g /）
M
Lm =
2
LFM LWM M M +=18.0219.812+=18.92(mol g /)
平均密度m ρ 由式]3[：1/LM ρ=a A /LA ρ+a B /LB ρ 塔斧：查[6]书和[7]书在96.0℃下：A 乙醇 B 水
LA ρ=722.38(3/m kg ) LB ρ=961.16(3/m kg )
LMW
ρ1
=0.0000782/722.38+(1-0.0000782)/961.16 则
LMW ρ=961.135(3/m kg )
进料:在进料温度90℃下：
LA ρ=729.9(3/m kg ) LB ρ=965.3(3/m kg )
a A =
149.002
.18)0639.01(07.460639.007
.460639.0=?-+??
LMF
ρ1
=
3
.965)149.01(9.729149.0-+ 则LMF ρ=921.0(3/m kg ) 即提馏段的平均液相密度LM ρ=(961.135+921.0)/2=941.067(3/m kg ) 平均气相密度VM ρ=
RT
PM VM =）（15.27393*314.802
.23*325.101+=0.766(3/m kg ) 液体表面张力m σ
(1)塔釜: 查[6]书和[7]书得在96.0℃下：
σ=16.688m mN / B σ=58.99m mN /
σmv=0.0014*16.688+（1-0.0014）*58.99=58.930(m mN /)
(2) 进料: 查
[6]书和[7]书得在90℃下：
29.17'=A σm mN / 79.60'=b σ m mN /
01.5879.60)0639.01(29.170639.0=?-+?=MF σ(m mN /)
则 m σ=(Mw σ+MF σ)/2=(58.930+58.01)/2=58.47（m mN /) 液体平均粘度LM μ (3)塔釜:
查[6]书和[7]书得在96.0℃下：
WA μ=0.391s mpa ?; WB μ=0.2977s mpa ?;
lg LW μ=0.0014?lg(0.391)+0.9986?lg(0.2977) 则LW μ=0.295(s mpa ?)
(4)进料:
查[6]书和[7]书得在90℃下：
FA μ=0.388 s mpa ?; FB μ=0.290s mpa ?。
lg lF μ=0.0639?lg(0.388)+(1-0.0639)?lg(0.290) 则lF μ=0.3226 (s mpa ?)
LM μ= (LW μ+LF μ)/2 = (0.295+0.3226)/2 =0.309(s mpa ?)
2.5.2气液体积流率的计算
由已知条件V =70.11h kmol / L =226.6h kmol / 得
Vs =VM
Mvm V ρ3600=
=766.0*360002
.23*387.670.562 (s m /3)
Ls =
LM LM M L ρ3600=
=067
.941*360092
.18*387.2230.00125(s m /3) 2.6 塔和塔板主要工艺尺寸计算
2.6.1 塔板横截面的布臵计算
⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。 ⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。 ⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔分离乙醇－水混合物。 生产能力（塔顶产品）3000 kg/h 操作周期 300 天／年 进料组成 25% （质量分数，下同） 塔顶馏出液组成≥94% 塔底馏出液组成≤0.1% 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况泡点 单板压降：≤0.7 kPa 设备型式筛板 三、设计容： (1) 精馏塔的物料衡算； (2) 塔板数的确定： (3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 [ 设计计算 ] （一）设计方案选定 本设计任务为分离水－乙醇混合物。 原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
课程设计说明书 题目乙醇—水连续筛板式精馏塔的设计 课程名称化工原理 院系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师
目录 第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (3) 三、设计内容： (3) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (4) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (16) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (23) 第三章总结 (23) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇70%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于90%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 70 %（质量分数，下同） ●原料流量 Q = 20t/d ●塔顶产品组成 > 90 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：常压 ●釜加热方式:直接蒸汽 ●进料热状态：饱和蒸汽进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 1kpa ●塔顶为全凝器，中间饱和蒸汽进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算
化学与化学工程学院 《化工原理》专业课程设计 设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计 姓名：潘永春 班级：化工101 学号： 2010054052
指导教师：朱宪 荣 课程设计时间2013、6、8——2013、6、20 化工原理课程设计任务书 专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春 学号 20100054052 指导教师朱宪荣 设计日期： 2013 年6月8日至 2013年6月20日 一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件： 1、设计任务 生产能力（进料） 413.34Kmol/hr 操作周期 8000小时/年 进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同） 进料密度 233.9Kg/m3 平均分子量 22.65 塔顶产品组成 >99% 塔底产品组成 <0.04% 2、操作条件 操作压力 1.45bar （表压） 进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水 20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气 塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。 3、设备形式筛板式或浮阀塔
4、厂址齐齐哈尔地区 三、图纸要求 1、计算说明书（含草稿） 2、精馏塔装配图（1号图，含草稿） 一．前言5 1.精馏与塔设备简介 5 2.体系介绍 5 3.筛板塔的特点 6 4.设计要求: 6 二、设计说明书7 三．设计计算书8 1.设计参数的确定8 1.1进料热状态8 1.2加热方式8 1.3回流比（R）的选择8 1.4 塔顶冷凝水的选择 8 2.流程简介及流程图 8 2.1流程简介8 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定9 3.1理论板数计算9 3.1.1物料衡算9 3.1.2 q线方程9 3.1.3平衡线方程10 3.1.4 Rmin和R的确定10 3.1.5精馏段操作线方程的确定10 3.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定10 3.1.7提馏段操作线方程的确定10 3.1.8逐板计算10 3.1.9图解法求解理论板数如下图: 12 3.2实际板层数的确定12 4精馏塔工艺条件计算12 4.1操作压强的选择12 4.2操作温度的计算13
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 ( 设计时间：2010、12、20-2011、1、6 / 》 ：
化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 } 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤ 工艺参数 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 ` 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 | 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） ^
~ 目录 前言 (3) 1概述 (4) 设计目的 (4) 塔设备简介 (4) 2设计说明书 (6) 流程简介 (6) 工艺参数选择 (7) ) 3 工艺计算 (8) 物料衡算 (8) 理论塔板数的计算 (8) 查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) q线方程 (9) 平衡线 (9) 回流比 (10) … 操作线方程 (10) 理论板数的计算 (11) 实际塔板数的计算 (11) 全塔效率ET (11) 实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13) 混合组分的平均物性参数的计算 (13) 平均分子量的计算 (13) 】 平均密度的计算 (14) 塔高的计算 (15) 塔径的计算 (15) 初步计算塔径 (16) 塔径的圆整 (17) 塔板结构参数的确定 (17) 溢流装置的设计 (17) 塔盘布置（如图4-4） (17) ` 筛孔数及排列并计算开孔率 (18) 筛口气速和筛孔数的计算 (19) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (20) 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (20) 液沫夹带校核 (20)
化工原理课程设计 分离乙醇-水混合物精馏塔设 计 学院：化学工程学院 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 时间： 2012年6月13日星期三 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：分离乙醇-水混合物精馏塔设计 二、原始数据： a）原料液组成：乙醇 20 % 产品中：乙醇含量≥94% 残液中≤4% b）生产能力：6万吨/年 c）操作条件 进料状态：自定操作压力：自定 加热蒸汽压力：自定冷却水温度：自定 三、设计说明书内容： a）概述 b）流程的确定与说明 c）塔板数的计算（板式塔）；或填料层高度计算（填料塔） d) 塔径的计算 e）1）塔板结构计算； a 塔板结构尺寸的确定； b塔板的流体力学验算；c塔板的负荷性能图。 2）填料塔流体力学计算；
a 压力降； b 喷淋密度计算 f ）其它 （1） 热量衡算—冷却水与加热蒸汽消耗量的计算 （2） 冷凝器与再沸器传热面的计算与选型（板式塔） （3） 除沫器设计 g ）料液泵的选型 h ）计算结果一览表 第一章 课程设计报告内容 一、精馏流程的确定 乙醇、水混合料液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。 二、塔的物料衡算 (一) 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 (二) 平均摩尔质量 (三) 物料衡算 总物料衡算 F W D =+ 易挥发组分物料衡算 F x W x D x F w D =+ 联立以上三式得 三、塔板数的确定 (一) 理论塔板数T N 的求取 根据乙醇、水的气液平衡数据作y-x 图 乙醇—水气液平衡数据
乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 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，上述部分气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B物质，而残液是沸点高的A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精馏塔对塔设备的要求 精馏设备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： 一：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。 二：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。 三：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。 四：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。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4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。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，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。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，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．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
化工原理课程设计 设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计 学生姓名 学号 班级 指导教师 设计时间 完成时间2
化工原理课程设计任务书 （一）设计题目：乙醇－水筛板精馏塔设计 （二）设计任务 完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔工艺条件图，并编制工艺设计说明书。 年产量：10000t ；原料液浓度：40% （乙醇质量分数）； 产品浓度：93% （乙醇质量分数）；乙醇回收率：99% 。 （三）操作条件 1．塔顶压强4 kPa（表压）； 2．进料热状况，泡点进料； 3．塔顶全凝器，泡点回流，回流比R=(1.1~2.0)R min； 4．塔釜加热蒸汽压力245 KPa(表压)； 5．单板压降不大于0.7 kPa； 6．塔板类型筛板塔； 7．工作日每年330天，每天24h连续运行; 8．厂址：徐州地区。 （四）设计内容 1．精馏塔的物料衡算； 2．塔板数的确定； 3．精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4．精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5．塔板主要工艺尺寸的计算； 6．塔板的流体力学验算； 7．塔板负荷性能图； 8．精馏塔接管尺寸计算,附属设备的确定； 9．绘制带控制点工艺流程图（A2）、精馏塔工艺条件图（A2）； 10．符号说明； 11.对设计过程的评述和有关问题的讨论； 12.参考文献。
摘要 精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可以分为连续精馏塔与间歇精馏塔。化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液平衡关系，熟悉各种塔形的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 在本设计中我使用了筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单、造价低。当有合理的设计和适当的操作，筛板塔能满足分离要求的操作弹性，而且效率高。 精馏是最常用的分离液液混合物方式之一，是组成化工生产过程的主要单元操作，也是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计，我的目的是培养自己综合运用所学知识的能力，以及解决实际化工问题的能力，做到能独立进行化工设计初步训练，为以后从事设计等化工工作打下坚实的基础。 关键词：乙醇；水；精馏段；提馏段；筛板塔。
专业资料 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计
目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23)
精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.
第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (2) 三、设计内容： (2) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (3) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (15) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (22) 第三章总结 (23) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算
学院 化工原理课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间
1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大
题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间： 化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1流程简介 (7) 2.2工艺参数选择 (8) 3工艺计算 (8) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (8) 3.2.1查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) 3.2.2q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (9) 3.2.4回流比 (10) 3.2.5操作线方程 (11) 3.2.6理论板数的计算 (11) 3.3实际塔板数的计算 (11) 3.3.1全塔效率ET (11) 3.3.2实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13)
《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师
化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论
五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。
符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s W c----边缘无效区宽度 m W d----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----质量分率无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜
乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7., 8.参考文献 (23) 9.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） ！ 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强： atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务
a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； 、 c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 ！ 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩
新疆工程学院 化工原理课程设计说明书 题目名称：年产量为8000t的乙醇-水混合液 精馏塔的工艺设计 系部：化学与环境工程系 专业班级：化学工程与工艺13-1 学生姓名：杨彪 指导老师：杨智勇 完成日期： 2016.6.27
格式及要求 1、摘要 1)摘要正文 (小四，宋体) 摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。 2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式 目录(三号，黑体，居中) 1 XXXXX（小四，黑体） 1 1.l XXXXX(小四，宋体) 2 1.1.1 XXXXX(同上) 3 3、说明书正文格式： 1. XXXXX (三号，黑体) 1．1 XXXXX(四号，黑体) 1.1.1 XXXXX(小四，黑体) 正文：XXXXX(小四，宋体) （页码居中） 4、参考文献格式： 列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。 参考文献内容(五号，宋体) 示例如下： 期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。 图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。 5、.纸型、页码及版心要求： 纸型： A4，双面打印 页码：居中，小五 版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm 相当于A4纸每页40行，每行38个字。 6、量和单位的使用： 必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。
新疆工程学院课程设计任务书
河西学院 Hｅxi Ｕniｖersiｔy 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计学院：化学化工学院
专业：化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师： 2014年１２月6日 目录 化工原理课程设计任务书 1．概述 (5) 1.1序言 ....................................................................................................................... ５ 1.2再沸器?5 1.3冷凝器?5 2．方案的选择及流程说明?6 3.塔的工艺计算?6 3.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率?７ 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 3．3物料衡算?7 4．塔板数的确定 (7) 4.1理论塔板数T N (7)
4.2最小回流比及操作回流比?8 ４.３精馏塔的气、液相负荷?８ 4.4操作线方程 .............................................................................. 错误!未定义书签。 4．５图解法求理论塔板数 (9) 4.6实际板层数?9 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据................................................. 错误!未定义书签。 5.1操作压力?9 5．２操作温度?１0 10 ５.３平军摩尔质量? 5.4平均密度?１1 ５.5液体平均表面张力 ........................................................................................... 1２ 5.6液体平均黏度 ..................................................................................................... 1２ 13 ６.精馏塔的塔体工艺尺寸? 6.1塔径 (13) 6.2空塔气速 (13) 6.3实际空塔气速 (14) 6．４精馏塔有效高度?错误!未定义书签。 7．踏板主要工艺尺寸的设计......................................................................................... １5７.１塔板布置 .......................................................................................................... 1８ 7.２.塔板布 置………………………………………………………………………….1８
（一） 设计题目 乙醇—水二元物系筛板式精馏塔的设计 （二）设计条件 常压： P=1atm 处理量：100kmol/h 进料组成：0.45 馏出液组成：0.88 釜液组成：0.12 塔顶设全凝器，泡点回流 加料热状况：q=0.98 回流比min )0.21.1(R R -= 单板压降≤0.7kPa （三）设计容 (1)精馏塔塔体工艺设计，包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算 (2)绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔设计条件图。 (3)撰写精馏塔的设计说明书。
目录 化工原理单元设计任务书 (2) 第一章前言 (1) 1.1精馏原理及其在工业生产中的应用 (1) 1.2精馏操作对塔设备的要求 (1) 1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (2) 1.4本设计所选塔的特性 (3) 第二章精馏塔的工艺设计 (5) 2.1全塔物料衡算 (5) 2.2温度计算 (5) 2.3气相组成计算 (6) 2.4摩尔组成计算 (8) 2.5混合液体表面力计算 (8) 2.6平均相对挥发度的计算 (13) 2.7精馏段和提馏段操作线方程 (13) 2.8逐板法确定理论板数及进料位置 (14) 2.8.1理论板数的计算 (14) 2.8.2实际塔板数及加料位置的计算 (16) 2.9全塔效率的计算 (17) 2.9.1粘度计算 (17) 2.9.2板效率计算 (17) 第三章热量衡算 (19) 3.1加热器热负荷及全塔热量衡算 (19) 3.2热量衡算 (20) 第四章精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (21) 4 .1体积流量的计算 (21) 4.2塔径的计算 (22) 4.3溢流装置的计算 (22) 4.3.1堰长W l (22) 4.3.2溢流堰高度 (22)
河西学院 Hexi University 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计 学院: 化学化工学院 专业:化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师: 2014年12月6日
目录 化工原理课程设计任务书 1.概述 (5) 1.1序言 (5) 1.2再沸器 (5) 1.3冷凝器 (5) 2.方案的选择及流程说明 (6) 3.塔的工艺计算 (6) 3.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率 (7) 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 3.3物料衡算 (7) 4.塔板数的确定 (7) N (7) 4.1理论塔板数T 4.2最小回流比及操作回流比 (8) 4.3精馏塔的气、液相负荷 (9) 4.4操作线方程 (9) 4.5图解法求理论塔板数 (9) 4.6实际板层数 (9) 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (9) 5.1操作压力 (9) 5.2操作温度 (10) 5.3平军摩尔质量 (10) 5.4平均密度 (11) 5.5液体平均表面张力 (12) 5.6液体平均黏度 (13) 6.精馏塔的塔体工艺尺寸 (13) 6.1塔径 (13) 6.2空塔气速 (14) 6.3实际空塔气速 (15)
6.4精馏塔有效高度 (15) 7.踏板主要工艺尺寸的设计 (15) 7.1塔板布置 (17) 7.2.塔板布 置 (18) 8.筛板的流体力学验算 (19) 8.1塔板压降 (19) 8.2液面落差 (20) 8.3液沫夹带 (20) 8.4漏液 (20) 8.5液泛 (21) 9.塔板负荷性能图 (22) 9.1漏液线 (22) 9.2液沫夹带线 (22) 9.3液相负荷下限线 (23) 9.4液相负荷上限线 (24) 9.5液泛线 (24) 10.板式塔常见附件 (26) 10.1进料罐线管径 (27) 11.附属设备 (30) 11.1塔顶空间 (30) 11.2塔底空间. (30) 11.3人孔 (30) 11.4塔高 (30) 12.设计筛板塔的主要结果汇总： (30) 参考文献 (32) 设计心得体会 (32) 成绩评定： ............................................. 错误!未定义书签。
题目：乙醇-水精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计专业：煤炭深加工与利用 学生姓名：武婷 学号: 090010 小组成员:郭泽红 指导教师: 完成日期: 新疆工业高等专科学校教务处印制 （乌鲁木齐市830091）
化工原理 课程设计任务书设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计 设计人员 所在班级成绩 指导教师日期
一、设计题目：乙醇－水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35%（质量分数，下同），其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于94； （3）塔顶易挥发组分回收率为%； （4）生产能力为25000吨/年94%的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24h连续运行。 （6）操作条件 a) 塔顶压强 4kPa(表压) b) 进料热状态自选 c) 回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e) 单板压降小于等于 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、设计内容： 1、设计说明书的内容 1) 精馏塔的物料衡算； 2) 塔板数的确定； 3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 精馏塔接管尺寸计算； 9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求： 1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。 五、设计基础数据： 1. 常压下乙醇——水体系的t-x-y数据； 2. 乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 。
第一章前言 化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物。其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作。在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂）。使气、液两相多次直接接触和分离。利用液相混合物中各组分挥发度的不同。使易挥发组分由液相向气相转移。难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。 在本设计中我们使用筛板塔。筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性。而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。 筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一。五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响。可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成。使用碳钢的比率较少。 它的主要优点是：结构简单。易于加工。造价为泡罩塔的60左右。为浮阀塔的80%左右；在相同条件下。生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率较高。比泡罩塔高15%左右。但稍低于浮阀塔；气体压力降较小。每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞。不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。 蒸馏是分离均相混合物的单元操作。精馏是最常用的蒸馏方式。是组成化工生产过程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题的能力,做到能独立进行化工设计初步训练。为以后从事设计工作打下坚实的基础。 第二章流程的确定和说明 设计思路 首先，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