【正文】 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)題目： 乙醇 —— 水混合液常壓連續(xù)精餾 二、設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)： 原料液處理量 28000 噸 /年 原料液初溫 20℃ 原料液含乙醇 45%（質(zhì)量） 餾出液含乙醇 93%（質(zhì)量） 乙醇回收率 %（質(zhì)量） 三、設(shè)計(jì)任務(wù)： 完成精餾工藝設(shè)計(jì)，精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)和有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)、選用；編寫設(shè)計(jì)說明書；繪制工藝流程圖和塔板結(jié)構(gòu)簡圖。 四、設(shè)計(jì)完成日期 : 2021 年 01 月 18 日 五、設(shè)計(jì)者 ： 王堯堯 設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：張鴻發(fā) 目 錄 ： 1.…… ……………………………………………………………緒論 2.………………………………………………………………工藝計(jì)算 3.………………………………………………………… 塔設(shè)備的計(jì)算 4.……………………………………………………… 泵的選擇及計(jì)算 5.…………………………………………………………… 主凝器選型 6.………………………………… 再沸器加熱釜中水蒸汽的用量計(jì)算 7.……………………………………………………… 計(jì)算結(jié)果匯總表 8.………………………………………………………… 工藝流傳簡圖 緒 論 精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā) (低沸點(diǎn) )組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā) (高沸點(diǎn) )組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精餾塔中，其余的部分則作為 餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥? 精餾塔的工作原理是根據(jù)各混合氣體的汽化點(diǎn)（或沸點(diǎn)）的不同，控制塔各節(jié)的不同溫度，達(dá)到分離提純的目的。化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的，精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因?yàn)橐掖己?水的揮發(fā)度相差不大。精餾是多數(shù)分離過程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。可知，單有精餾塔還不能完成精餾操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還要配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。 本次設(shè)計(jì)的篩板塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。此設(shè)計(jì)針對二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取 、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程。本設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 —— 物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。 通過對精餾塔的運(yùn)算，調(diào)試出塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件及物性參數(shù)，以保證精餾過程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。 一、工藝計(jì)算： 利用水一乙醇的平衡數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上作 x~y 圖，（見附圖）部分平衡數(shù)據(jù)見指導(dǎo)書。 （一）設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 原料液處理量： 28000 噸 /年 原料 液初溫： 20℃ 原料液含乙醇： 45%（質(zhì)量） 餾出液含乙醇： 93%（質(zhì)量） 乙醇回收率： （質(zhì)量） 由于在生產(chǎn)過程中，除去設(shè)備安裝，設(shè)備檢修等因素外，假定每年生產(chǎn) 300 天。 則每小時(shí)處理量： hkgG / 10002 8 0 0 0 ???? （二）物料衡算及最適回流比的選擇 乙醇分子量為： ，水分子量為 8 3 8 6 ???Dx ???Fx ? ?? ? hk m olF / ?????? WDF ?? WDF WxDxFx ?? ??FDFxDx 解方程得： ??FDFDFDW xxxxxxx??? ?? ????? = hk m olxFxDDF / ????? ? hk m o lDFW /4 5 1 12 5 5 6 ?????在制成的平衡圖上分別定出點(diǎn) xF、 xW、 xD各點(diǎn)，在全回流的情況下 R→∞，操作線與對角線重合，此時(shí)有最小理論塔板數(shù) Nmin，過點(diǎn)（ xD、 xD）作平衡曲線的切線，其斜率為： 水乙醇平衡圖0204060801000 20 40 60 80 100XY 0204060801000 20 40 60 80 100系列1系列2 8386 2954 1m i nm i n ???RR Rmin= (P33) 下面用逐板計(jì)算法，求出最小理論塔板數(shù) Nmin nn yx ??1 在一定范圍內(nèi)，有符合 ? ?xxy 11 ??? ?? 當(dāng) x 時(shí)， ? ? ??? x? 當(dāng) x≥ ， 0 6 3 ?? x? x1=xW= ? ? 0 0 3 4 0 8 ??? ?? ? ? ???? ??y x2= α 2= y2= x3= α 3= y3= x4= α 4= y4= x5= α 5= y5= x6= α 6= y6= x7= α 7= y7= x8= α 8= y8= x9= α 9= y9= x10= α 10= y10= x11= α 11= y11= x12= α 12= y12= x13= α 13= y13= ∴ i n ?????N 層 回流比的確定： 理論根據(jù)：采用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，以 RN為坐標(biāo)作圖。 1m in???RRRX 1m in???NNNY ? ? XY ?? n R=nRmin 1min??? R RRX ? ? XY ?? YYNN ??? 1min 坐標(biāo)圖上繪出 RN 圖，由曲率最大處確定 R值（見附圖）回流比的選取需綜合考慮設(shè)備費(fèi)用及經(jīng)常費(fèi)用的影響，選取最佳回流比。 05101520253035400 2 4 6 8系列1 確定 R=3（因?yàn)樽鞒龅?Rmin偏小，故 R 取稍大） （三）操作線方程