分離乙醇-水篩板精餾塔的設計(已修改)
2025-01-30 13:59 本頁面
【正文】 化工原理課程設計 化工原理課程設計題 目 分離乙醇水篩板精餾塔的設計 系 （院） 化學與化工系 專 業(yè) 材料化學 班 級 2009級1班 學生姓名 學 號 指導教師 職 稱 講師 2012年 6 月 1日濱州學院課程設計任務書一、課題名稱 乙醇——水分離板式精餾塔設計二、課題條件（原始數據） 原 料：乙醇、水溶液 處理量： 原料組成：28%（乙醇的質量分率） 料液初溫： 26℃ 操作壓力、單板壓降：自選 回流比：R/Rmin= 進料狀態(tài)：冷液體進料 塔頂產品濃度：78%（質量分率） %（質量分率） 塔 頂：全凝器 塔 釜：飽和蒸汽間接加熱 塔板形式：篩板 生產時間：300天/年，每天24h運行 設備形式：篩板塔 廠 址：濱州市目 錄第一章 概述 1 1 2第二章 設計方案的確定 3 3 4第三章 塔的工藝尺寸得計算 5 5 5 6 物料衡算 6 回收率 6 6 6 最小回流比及操作回流比計算 6 逐板法求塔板數 9 9 精餾塔有關物性數據的計算 10 操作壓力計算 10 操作溫度計算 10 平均摩爾質量計算 11 精餾段的平均摩爾質量 11 提餾段平均摩爾質量 11 平均密度計算 11 液體平均表面張力計算 12 精餾段液體平均表面張力 13 提餾段精餾段液體平均表面張力 13 液體平均黏度計算 13 精餾塔的塔體工藝尺寸設計 13 塔徑的計算 14 精餾塔有效高度的計算 16 塔板主要工藝尺寸的計算 17 溢流裝置計算 17 堰長 17 17 18 降液管底隙高度 18 塔板布置 19 塔板的分塊 19 20 開孔區(qū)面積計算 20 篩孔計算及其排列 20 篩板的流體力學驗算 21 塔板壓降 21 干板阻力計算 21 氣體通過液層的阻力計算 22 液體表面張力的阻力計算 22 23 液沫夾帶 23 漏液 23 液泛 24 塔板負荷性能圖 24 漏液線 24 液沫夾帶線 25 液相負荷下限線 26 液相負荷上限線 26 液泛線 27第四章 設計小結 31參考文獻 3233第一章 概述 乙醇~水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無色、無毒、無致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。因其良好的理化性能，而被廣泛地應用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。近些年來，由于燃料價格的上漲，乙醇燃料越來越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢，且已在鄭州、濟南等地的公交、出租車行業(yè)內被采用。山東業(yè)已推出了推廣燃料乙醇的法規(guī)。 長期以來，乙醇多以蒸餾法生產，但是由于乙醇~水體系有共沸現象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產量不好。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進乙醇`水體系的精餾設備是非常重要的。 塔設備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產過程中得到了廣泛的應用，在此我們作板式塔的設計以熟悉單元操作設備的設計流程和應注意的事項是非常必要的。 精餾所進行的是氣(汽)、液兩相之間的傳質，而作為氣(汽)、液兩相傳質所用的塔設備，首先必須要能使氣(汽)、液兩相得到充分的接觸，以達到較高的傳質效率。但是，為了滿足工業(yè)生產和需要，塔設備還得具備下列各種基本要求： （1）氣(汽)、液處理量大，即生產能力大時，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現象。 （2）操作穩(wěn)定，彈性大，即當塔設備的氣(汽)、液負荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質效率下進行穩(wěn)定的操作并應保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 （3）流體流動的阻力小，即流體流經塔設備的壓力降小，這將大大節(jié)省動力消耗，從而降低操作費用。對于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 （4） 結構簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。 （5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調節(jié)和檢修。 （6） 塔內的滯留量要小。實際上，任何塔設備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨特的優(yōu)點，設計時應根據物系性質和具體要求，抓住主要矛盾，進行選型。 氣－液傳質設備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的設計將在其他分冊中作詳細介紹，故本書將只介紹板式塔。 板式塔為逐級接觸型氣－液傳質設備，其種類繁多，根據塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀五十年代以后，隨著石油、化學工業(yè)生產的迅速發(fā)展，相繼出現了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內外實際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛，因此，本章只討論篩板塔的設計。篩板塔也是傳質過程常用的塔設備，它的主要優(yōu)點有： （1） 結構比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。 （2）處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。
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