酒精精餾系統(tǒng)及—精餾塔設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-07 14:12 本頁(yè)面
【正文】 化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 44 頁(yè) 共 44 頁(yè)酒精精餾系統(tǒng)及—精餾塔設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1. 化工課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目：酒精精餾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)—精餾塔設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)：處理能力：20000 kg/h進(jìn)料組成：30%（質(zhì)量，下同），20 ℃ 工藝要求：塔頂產(chǎn)品含酒精88%，殘液酒精含量≤3% ；操作條件：常壓,泡點(diǎn)進(jìn)料；設(shè)備型式：浮閥塔 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 設(shè)計(jì)方案的確定和流程的說(shuō)明； 精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 精餾塔的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 其他主要設(shè)備的選型 設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 設(shè)計(jì)圖紙： a、工藝流程圖一張（采用AutoCAD繪制）； b、主要設(shè)備總裝配圖一張（A1）； 答辯。 設(shè)計(jì)完成時(shí)間 ～2 精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案的確定本設(shè)計(jì)的任務(wù)為分離乙醇－水混合物，采用浮閥塔進(jìn)行連續(xù)精餾分離；加料方式采用泵加料，先經(jīng)過(guò)原料預(yù)熱器，用水蒸氣加熱至泡點(diǎn)進(jìn)料；塔頂安裝全凝器，用冷卻水冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐；回流方式采用重力回流； 倍；塔底采用間接蒸氣加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。 全塔物料衡算系統(tǒng)的物料衡算使進(jìn)入系統(tǒng)原料及其他物料與排出裝置的產(chǎn)品及其他物料消耗量達(dá)到質(zhì)量平衡，這是設(shè)計(jì)最基本的要求，也是檢驗(yàn)生產(chǎn)是否正常的基本方法。原料液中乙醇摩爾分率：塔頂組成： 塔底組成：原料液平均摩爾質(zhì)量：＝ kg/kmol進(jìn)料量：物料衡算式為： 式中 D—塔頂液相產(chǎn)品，kmol/h； W—塔底產(chǎn)品，kmol/h.代入數(shù)據(jù)聯(lián)立求解得： D= kmol/h W= kmol/h 物性數(shù)據(jù)估算 溫度表1 常壓下乙醇－水氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系[ 1]溫度/ ℃液相/%氣相/%溫度/℃液相/%氣相/%1000089由表1中數(shù)據(jù)作出乙醇水混合液的txy圖，見(jiàn)下圖1。溫度t/℃x%或y%圖1 乙醇水混合液的txy圖由圖1可得：① 進(jìn)料溫度 =℃ ② 塔頂溫度 =℃③ 塔底溫度 =℃ 所以： 精餾段平均溫度： ℃提留段平均溫度： ℃ 密度混合液密度： （a為質(zhì)量分率，為平均相對(duì)分子量）混合氣密度：(1) 精餾段： ℃由圖1可得：液相組成： 氣相組成： =%所以 (2) 提留段：℃ 由圖1可得：液相組成： = %氣相組成： =%所以 (3) 查物性手冊(cè)得： 表2 不同溫度下乙醇和水的密度（kg/m3）[1] 溫度/℃80859095100乙醇密度735730724720716水密度當(dāng) ℃，由內(nèi)差法得： ， = kg/m3 ， = kg/m3同理： ℃，= kg/m3 ，kg/m3(4) 在精餾段液相密度 ： 得出： kg/m3氣相密度 ：取 kg/m3(5) 在提餾段同理：液相密度 kg/m3 氣相密度 kg/m3 相對(duì)揮發(fā)度(1) 精餾段相對(duì)揮發(fā)度 由 得： 所以：(2) 提餾段相對(duì)揮發(fā)度 由 得： 所以： 混合物的粘度互溶液體粘度計(jì)算公式[1]： 查物性手冊(cè)得表3 不同溫度下乙醇和水的粘度（)[2,3]溫度/℃8081829091100乙醇粘度————水的粘度——利用插值法計(jì)算(1) 精餾段 ℃乙醇 水 所以 (2) 提餾段 ℃乙醇 水 所以 混合液體表面張力 查物性手冊(cè)得：表4 不同溫度下乙醇和水的表面張力（mN/m）[2,3]溫度/℃8090100乙醇表面張力水的表面張力二元有機(jī)物水溶液表面張力計(jì)算公式[4]： 其中 用以下各關(guān)聯(lián)式求 ，式中， 腳標(biāo)w, o, s 分別為水，乙醇，表面部分；x指主體部分的摩爾分?jǐn)?shù)。v指主體部分的摩爾體積。為表面張力。q值決定于有機(jī)物的型式與分子大小, 乙醇q=2① 精餾段 ，℃ 乙醇表面張力： 得 mN/m水表面張力： 得 mN/m 又因?yàn)? （1） （2）聯(lián)立（1）（2）兩式得： 所以 mN/m② 提餾段 ， 乙醇表面張力 得 mN/m水的表面張力 得 mN/m cm3/mol cm3/mol 得 （1） （2）聯(lián)立（1）(2) 兩式得： 所以 mN/m 塔板數(shù)的確定 理論塔板數(shù)的求取 求理論板可采取逐板計(jì)算或圖解法，本設(shè)計(jì)采取圖解法。表5 乙醇水溶液的氣液平衡數(shù)據(jù)[5]液相中乙醇的摩爾分率氣相中乙醇的摩爾分率液相中乙醇的摩爾分率氣相中乙醇的摩爾分率
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