1、 I处理量为 76000 吨/ 年的水-乙醇分离工艺设计某某某应用化学专业 应化 0000 班 学号 0000000指导老师 某某某摘 要本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件，实现传质过程的设备。它是利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使混合物不断分离，以达到理想的分离效果。选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压，进料为泡点进料，回流是泡点回流。塔顶冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加热方式是使用再沸器。精馏过程的计算包括物料衡算，热量衡算,塔板数的确定等。然后对精馏塔进行设计包括：塔径、塔高、溢流装置。最后进行流体力学验算、绘
2、制塔板负荷性能图。关键词：精馏塔 泡罩塔 工艺设计 乙醇 水II目 录前 言 .1第 1 章 绪 论 .3第 1.1 节 设计方案 .3第 1.2 节 设计内容及任务 .4第 2 章 塔的设计计算 .6第 2.1 节 物料衡算 .6第 2.2 节 热量衡算 .7第 2.3 节 工艺条件及有关物性数据的计算 .8第 2.4 节 塔板数的确定 .15第 2.5 节 塔板的主要工艺计算及塔板的流体力学验算 .19第 3 章 塔板流体力学验算 .25第 3.1 节 气相通过泡罩塔板的压降 .25第 3.2 节 液面落差 .27第 3.3 节 液沫夹带量 .27第 3.4 节 漏液点气速 .28第 3.
3、5 节 溢流液泛校核 .28第 3.6 节 液体在降液管中停留时间的校核 .29第 3.7 节 塔板负荷性能图 .30III第 4 章 辅助设备的计算及选型 .35第 4.1 节 塔顶全凝器 .35第 4.2 节 再沸器 .37第 5 章 泡罩塔工艺设计结果 .39第 6 章 塔体的初步设计 .41第 6.1 节 塔有效高度的计算 .41第 6.2 节 裙座的计算 .42第 6.3 节 塔体各接管设计 .42第 6.4 节 罐设计 .44第 6.5 节 塔体手孔及人孔的设计 .46第 6.5 节 封头的选用 .46第 6.6 节 吊柱的选取 .46结 论 .47参考文献 .480前 言精馏塔是
4、进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔、浮阀塔和泡罩塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。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、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。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，需要进行多次部分汽化和部分冷凝，这样才可使混合液得
5、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。由此可知，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等附属设备，才能实现整个操作。本次设计的泡罩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的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算物料衡算、热量衡1算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过
6、对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。2第 1 章 绪 论第 1.1 节 设计方案课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力、进料状况、加热方式及其热能的利用。(1)操作压力确定操作压力主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑的。一般来说，常压精馏最为简单经济。 (2)进料状况采用泡点进料。这样，进料温度不受季节，气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作也比较好控制。(3)加热方式塔釜采用直接蒸汽加热。其优点是，可利用压力较低的蒸汽加热，塔釜只需安装股炮管，一般可节省设备费用和操作费用。(4)热能的利用精
7、馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，因此热效率很低，通常进入再沸器的能量仅有 5%左右被利用。塔顶蒸汽冷凝放出的热量是很多的，但其位能较低，不可能直接用来做塔釜的热源，但可用作低温热源，供别处使用。可采用热泵技术，提高温度后再用于加热釜液。3第 1.2 节 设计内容及任务1.2.1 设计题目处理量为 76000 吨/年的水-乙醇分离工艺设计1.2.2 设计任务及条件（1） 处理量：76000 吨/年 （2）操作条件：塔顶压强：1. 03 atm（绝对压强）单板压降：75mm 液柱 （3）料液组成（质量分数）：45%（4）塔顶产品组成（质量分数）：93%；（5）塔顶易挥发组分回收率：99%（6
8、）每年实际生产时间：330 天；1.2.3 设计内容（1）设计方案的确定。（2）塔的工艺计算。物料衡算塔的基础数据得设计塔径的计算（3）流体力学验算。气体通过泡罩塔的压力降的验算4液沫夹带量的验算。漏液点气速的验算溢流液泛的校核液体在降液管中停留时间的校核绘制塔板的负荷性能图。（4）辅助设备的计算及选型。以塔顶全凝器塔釜再沸器为例（5）精馏塔的附属设备的设计（6）精馏塔的设备装置图及整个精馏过程的工艺流程图。5第 2 章 塔的设计计算第 2.1 节 物料衡算2.1.1 原料液及塔顶、塔釜的产品的摩尔分数乙醇的摩尔质量 kmolgMA/46水的摩尔质量 B18035.9.087.1/07.46/
9、3.9. 245./5./.46.0WDFDDF xxx2.1.2 原料液及塔顶、塔釜的产品的平均摩尔质量原料液产品的平均摩尔质量 79.2418)5.0(4625.0FM塔顶产品的平均摩尔质量 3631837D塔釜产品的平均摩尔质量 0.).(.W2.1.3 物料衡算进料量 hkmolF/089.37.2430176由公式 (1)D(2)WxF6联立（1）（2）得 hkmolD/7693.10W2.第 2.2 节 热量衡算根据液体比热容共线得：表 2.1 热量衡算数据温度 78.25（塔顶） 82.57（进料） 99.19（塔底）乙醇的摩尔比热容/ K1kmolJ-149.5 151.8水的摩尔比热容/K1kolJ- 75.6 75.6原料液平均摩尔比热容 )/(0785.94)2.1(6.7524.0815 KkmolJcp 原料液的焓 ltchpF /61.8原料液带入的热量 hkJhQF /109.307.89.376回流液的焓近似取纯乙醇的焓 moltcpL 58425回流液带入的热量 hkJhRDLQL /1093.75.18793.038. 6kmolJ/4160
