化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设计

大连民族学院化工原理课程设计说明书题 目： 乙醇一水连续精储塔的设计设计人： 1104 系 别： 生物工程 班 级： 生物工程121班指导教师： 老师 设计日期：设14年10月21日~11月3日温馨提示：本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题化工原理课程设计任务书、设计题目乙醇一水精储塔的设计二、设计任务及操作条件.进精储塔的料液含乙醇30%(质量)，其余为水.产品的乙醇含量不得低于92.5%(质量)。.残液中乙醇含量不得高于0.1%(质量)。.处理量为17500t/a,年生产时间为7200h。.操作条件(1)精储塔顶端压强4kPa(表压)。(2)进料热状态泡点进料。(3)回流比R=2Rmino(4)加热蒸汽低压蒸汽。(5)单板压降A0.7kPa。三、设备型式设备型式为筛板塔。四、厂址厂址为大连地区。五、设计内容.设计方案的确定及流程说明.塔的工艺计算.塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。(2)塔板的流体力学验算。(3)塔板的负荷性能图。.设计结果概要或设计一览表.辅助设备选型与计算.生产工艺流程图及精储塔的工艺条件图.对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录TOC\o"1-5"\h\z前言 1\o"CurrentDocument"第一章概述 1\o"CurrentDocument"塔型选择 1\o"CurrentDocument"操作压强选择 1\o"CurrentDocument"进料热状态选择 1\o"CurrentDocument"加热方式 2\o"CurrentDocument"回流比的选择 2\o"CurrentDocument"精微流程的确定 2\o"CurrentDocument"第二章主要基础数据 2\o"CurrentDocument"水和乙醇的物理性质 2常压下乙醇一水的气液平衡数据 3\o"CurrentDocument"A,B,C—Antoine常数 4第三章设计计算 4塔的物料衡算 4料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 4平均分子量 4物料衡算 4\o"CurrentDocument"塔板数的确定 4理论塔板数M的求取 4全塔效率Et的求取 5实际塔板数N 6\o"CurrentDocument"塔的工艺条件及物性数据计算 6操作压强Pm 6温度tm 6平均摩尔质量Mm 6平均密度即 7液体表面张力om 8液体粘度生m 8\o"CurrentDocument"气液负荷计算 9\o"CurrentDocument"塔和塔板主要工艺尺寸计算 9塔径D 9溢流装置 11塔板布置 12筛孔数n与开孔率6 13塔有效高度Z 13塔高计算 13\o"CurrentDocument"筛板的流体力学验算 14气体通过筛板压强降的液柱高度hp 14雾沫夹带量ev的验算 15漏液的验算 15液泛的验算 15\o"CurrentDocument"塔板负荷性能图 16雾沫夹带线（1） 16液泛线（2） 17液相负荷上限线（3） 18漏液线（气相负荷下限线）（4） 18液相负荷下限线（5） 18筛板塔的工艺设计计算结果总表 20精储塔附属设备选型与计算 20冷凝器计算 20预热器计算 21各接管尺寸计算 21\o"CurrentDocument"第四章设计评述与心得 23\o"CurrentDocument"设计中存在的问题及分析 23\o"CurrentDocument"设计心得 23参考文献 24依此值在VsLs图上作线（5）即为液相负荷下限线，如图9所示。图9精微段负荷性能图将以上图9精微段负荷性能图将以上5条线标绘于图9（VsLs图）中，即为精储段负荷性能图。P为操作点,OP为操彳^线。。瞰与线（1）的交点相应气相负荷为Vs,max,O瞰与气相负荷下限线（4）的交点相应气相负荷为Vs,min可知本设计精储段塔板上限由雾沫夹带控制， 下限由漏液控制，但操作点不在相应区域内，塔板结构参数还需要调整。同理求得提储段负荷性能图如图100 0 Li j j j j J 1 j X jQh 】0气m1s0Ol5 I ：.5 2253154 4.55”图10提微段负荷性能图可知提储段塔板上限由液泛控制，下限由雾沫夹带控制，但操作点不在相应区域内，塔板结构参数还需要调整。

3.8筛板塔的工艺设计计算结果总表项目符号单位计算数据精储段提储段各段平均压强PmkPa114.40125.95各段平均温度tmC93.0107.1平均流量气相PVsm3/s0.560.53液相Lsm3/s0.000600.00032实际塔板数N块267板间距Htm0.30.3塔的有效高度PZm7.51.8塔径Dm1.01.0空塔气速rum/s0.7130.675塔板液流型式--单流型单流型溢流装置溢流管型式--弓型弓型堰长lwm0.60.6堰图hwm0.0530.056溢流堰宽度Wdm0.0980.098管底与受液盘跑离hOm0.0250.015板上清液层局度hLm孔径d。mm55孔间距Tmm1515孔数rn个41844184开孔回积m20.0820.082筛孔气速uom/s6.836046塔板压降rappkPa0.400.44液体在降液管中停留时间Ts44降液管内清夜层图度Hdm0.1110.109雾沫夹带evkg液/kg气［0.030.02负荷上限--雾沫夹带控制液泛控制负荷卜限--漏液控制雾沫夹带控制气相最大负荷Vs,maxm3/s0.8-气相最小负荷Vs,minm3/s0.7-操作弹性--1.14-3.9精储塔附属设备选型与计算选列管式原料预热器，强制循环式列管全凝器，列管式塔顶及塔底产品冷却器，热虹吸式再沸器。冷凝器计算设原料液初始温度为43C,由汽液平衡数据查得组成Xf=0.144醇乙醇一水溶液泡点温度为99.46C,在平均温度（94.66+43）/2=71.23C下：乙醇的汽化潜热r乙二1000kJ/kg水的汽化潜热r水=2499kJ/kg。[2]则可得平均汽化潜热r r；zXF r7K(1 xF) 1000 0.144 24990.856 2283.14kJ/kgQC VMr 76.02434.6392283.14 6.01 106kJ/h取水为冷凝介质，具进出冷凝器的温度分别为[2]r乙二1000kJ/kg水的汽化潜热r水=2499kJ/kg。[2]则可得平均汽化潜热r r；zXF r7K(1 xF) 1000 0.144 24990.856 2283.14kJ/kgQC VMr 76.02434.6392283.14 6.01 106kJ/h取水为冷凝介质，具进出冷凝器的温度分别为[2]一.一.一一..一C4.182kJ/kgc,于是冷凝水用量可求得：20c和30c则平均温度下的比热WCQC

32 3)6.01106 5,八 1.4410kg/h4.182(3020)3.9.2预热器计算(1)加热蒸汽量以釜残液预热原料液，则将原料加热至泡点所需的热量Qf为Qf WFCfHf2-tF1),tFm=64C,在进出预热器的平均温度以及tFm=64c的情况下查得比热C4.188kJ/kgC[2],则― 17500 103 5Qf 4.188(84.66-43) 4.24 10kJ/h7200釜残液放出的热量： QwWWC(tW1tW2),若将釜残液温度降至tw2=55C,那么平均温度twm=(99.8+55)/2=77.4C,查其比热为Cw 4.19kJ/kgC[2],贝U一 一一一__ 一一一_ 一一 一5Qw 91.18 18.856 4.19 (99.8 -55) 3.23 10kJ/h可知，Qw<Qf,于是理论上不可以直接用釜残液加热原料液至泡点。加热蒸汽理论用量为：QC(t2 t1)(4.24 3.23) 1054.19(100~~55T535.67kg/h(2)传热面积t (丁1t2)-tm _(99.8 84.66)-(5543) 。 13.5CIn—T2根据经验值，总传热系数积In99.8 84.665543K=290~870W/m2-C,取K=650W/m2-C,则传热面QA—Ktm4.2465013.5105 248.32M各接管尺寸计算(1)进料管进料体积流量码 110.32也7024 0.00068225m3f884.973600取适宜的输送速度Uf2.0m/s,故,Mf4 0.00068225df、 0.021m,u: 23.14经圆整选取热轧无缝钢管(YB231-70),规格：①32X5mm40.00068225实际管内流速：uf 厂1.80m/s140.0222(2)釜残液出料管釜残液的体积流量：、,WM91.1818.01 3,VSW W 0.0005m3/sw3600970.20取适宜的输送速度uW1.5m/s,则40.40.0005,20m经圆整选取热轧无缝钢管(YB231-70),规格：①经圆整选取热轧无缝钢管(YB231-70),规格：①32X5mm实际管内流速：Uw4 0.0005 1.32m/s3.14 0.0222(3)回流液管

回流液体积流量VSLLMLL56.88430.VSLLMLL56.88430.205816.3236000.0006m3/s利用液体的重力进行回流，取适宜的回流速度uL0.5m/s,那么」 40.0006d. 0.039m0.53.14经圆整选取热轧无缝钢管(YB231-70),规格：①45X2.5mm七『》、力、士 40.0006头际官内流速：ul r0.48m/s3.14 0.042(4)塔顶上升蒸汽管已算出塔顶上升蒸汽的体积流量为 0.56m3/s取适宜速度uv=20m/s,那么44440.56

\203140.19m经圆整选取热轧无缝钢管（YB231-70）,规格：①203X6mm实际管内流速：Usv4 0.56实际管内流速：Usv 19.6m/s14 0.1912（5）水蒸汽进口管已算出通入塔的水蒸气体积流量 0.53m3/s,取适宜速度uv=25m/s,那么40.40.53253.140.164m经圆整选取热轧无缝钢管（YB231-70）,规格：①180X5mm实际管内流速:usv4 实际管内流速:usv4 0.533.14 0.170223.4m/s第四章设计评述与心得设计中存在的问题及分析设计中降液管底隙高度ho过小，可能会引起堵塞；在漏液的验算中，筛板稳定系数K值过小，在设计负荷下可能会产生过量漏液；在精储段和提储段负荷性能图中，操作点P均不在有效范围内。以上各项问题均与Ls,VS相关，可能是因为LS值过小导致上述问题。设计心得这份化工原理课程设计让我收获颇多。首先让我熟悉了精储塔的设计，学习了一般化工设计的流程。我在这份设计上花了比别人多很多的时间来修改说明书、画CAD图。在这一遍一遍的修改中，我总结了以下几点心得。细心是设计成功的前提。一遍遍的修改是因为有错误，而每一点小错误都将影响到整个设计的计算，这样的修改很浪费时间。容易发现的错误还好，如果是不容易发现的问题，设计完成后，投入生产制造，可能会造成很大的损失。设计过程中必须足够细心，避免错误出现。不仅仅是化工原理课程设计，我们对待其他学习工作也都应该注意这一点。学足以致用。以前总是觉得学这么多理论知识没什么用，可通过本次化工原理课程设计，我明白了学足以致用。以前虽然学习了化工原理课程，但仅仅限于会做题，我甚至都不知道也都没想过可以运用自己所学知识完成一个精储塔的设计。 虽然这次设计还有很多问题，还存在一些未完成的内容