【正文】 塔板結(jié)構(gòu)：采用分塊式塔板還是整塊式塔板。 8 塔的結(jié)構(gòu)確定，包括塔體結(jié)構(gòu)與塔板結(jié)構(gòu)。 7 繪制塔板的負(fù)荷性能圖。 5 板式塔的工藝尺寸計(jì)算，包括溢流裝置與塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算。 3 計(jì)算精餾段、提餾段的塔板效率，確定實(shí)際塔板數(shù)。武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 1 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 武 漢 工 程 大 學(xué) 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 2 化工與制藥學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 課題名稱 乙醇 水分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 工業(yè)催化與煤化工 01 學(xué)生學(xué)號(hào) 1001100306 學(xué)生姓名 侯昆 學(xué)生成績 指導(dǎo)教師 蔡 寧 課題工作時(shí)間 2021 年 6 月 18 日 —— 7 月 5 日 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院 武漢工程大學(xué) 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 3 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 專業(yè) 工業(yè)催化與煤化工 班級(jí) 工催 01 學(xué)生姓名 侯昆 發(fā)題時(shí)間： 2021 年 6 月 17 日 一、課題名稱 乙醇 水分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì) 二、課題條件 ? 參考文獻(xiàn) 1. 大 連理工大學(xué)化工原理教研室 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 大連：大連理工大學(xué)出版社， 1994 2. 柴誠敬，劉國維，李阿娜 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1995 3. 賈紹義，柴誠敬 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 天津：天津大學(xué)出版社 ,2021 4. 王國勝 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 大連：大連理工大學(xué)出版社， 2021 5. 匡國柱 ,史啟才 .化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 6. 上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院 . 化工工藝設(shè)計(jì)手冊 (上、下 ). 化學(xué)工業(yè)出版社， 1986 7. 阮奇 ,葉長 ,黃詩煌 . 化工原理優(yōu)化設(shè)計(jì)與解題指南 . 北 京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 8. 化工設(shè)備技術(shù)全書編輯委員會(huì) . 化工設(shè)備全書 — 塔設(shè)備設(shè)計(jì) . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1988 9. 鄒蘭，閻傳智 . 化工工藝工程設(shè)計(jì) . 成都：成都科技大學(xué)出版社 ,1998 10. 李功祥，陳蘭英，崔英德 . 常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì) . 廣州：華南理工大學(xué)出版社 ,2021 11. 童景山 , 李敬 . 流體熱物理性質(zhì)的計(jì)算 . 北京：清華大學(xué)出版社， 1982 12. 馬沛生 . 化工數(shù)據(jù) . 北京：中國石化出版社， 2021 13. 靳士蘭 , 邢鳳蘭 . 化工制圖 . 北京：國防工業(yè)出版社， 2021 14. 朱有庭 ,曲文海，于浦義 .化工設(shè)備設(shè) 計(jì)手冊（上、下冊 ). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 15. 劉雪暖 , 湯景凝 .化工原理課程設(shè)計(jì) . 北京： 石油大學(xué)出版社 ， 2021 三、設(shè)計(jì)任務(wù) (含實(shí)驗(yàn)、分析、計(jì)算、繪圖、論述等內(nèi)容 ) 1 全塔物料衡算。 2 操作回流比和理論塔板數(shù)的確定。 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 4 4 估算塔徑。 6 塔板的流體力學(xué)性能校核，包括 板壓力降、液面落差、液沫夾帶、漏液及液泛的校核。塔板的負(fù)荷性能圖由液相負(fù)荷下限線、液相負(fù) 荷上限線、漏液線、液沫夾帶線和溢流液泛線確定。 塔體結(jié)構(gòu)： 塔頂空間，塔底空間，人孔（手孔），支座，封頭，塔高等 。 9 塔的附屬設(shè)備選型， 包括塔頂冷凝器，原料預(yù)熱器的換熱面積與泵的選型（視情況而定）。 11 繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖。 13 編寫設(shè)計(jì)說明書。 15 英語要求：撰寫英文摘要。 四、設(shè)計(jì)所需技術(shù)參數(shù) 1. 設(shè)計(jì)條件 在一常壓操作的連續(xù)板式精餾塔 (自選塔板類型 )內(nèi)分離乙醇 水混合物，間接蒸汽加熱。 處理量 / 料液組成 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )/% 塔頂產(chǎn)品 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )/% 塔頂產(chǎn)品收率 50 92 操作條件：①塔頂壓力： 4kPa(表壓 )；② 進(jìn)料熱狀態(tài)：自選；③ 回流比：自選；④ 單板壓降 ≤ 。 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 5 2. 設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 物性數(shù)據(jù)：液相粘度、液相表面張 力、汽液相密度、氣體熱容、汽化潛熱等。 五、設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 目錄 (標(biāo)出頁碼 ) 3 前言 4 設(shè)計(jì)方案論證 5 按設(shè)計(jì)任務(wù)順序說明 6 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 7 結(jié)語包括設(shè)計(jì)體會(huì)、收獲、評述、建議、致謝等 8 參考文獻(xiàn) 六、進(jìn)度計(jì)劃 1 設(shè)計(jì)動(dòng)員，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書 天 2 搜集資料，閱讀教材，擬訂設(shè)計(jì)進(jìn)度 天 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 (包括電算 ) 4 天 4 繪圖 2 天 5 整理設(shè)計(jì)資料，撰寫設(shè)計(jì)說明書 2 天 6 設(shè)計(jì)小結(jié)及答辯 1 天 指導(dǎo)教師簽名： 蔡寧 教研室主任簽名： 徐志高 2021 年 6 月 17 日 2021 年 6 月 17 日 摘要 精餾是一種利用回流使液體混合物得到高 純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 6 用最廣的液體混合物分離操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。 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， 長期以來，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇 水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產(chǎn)量不好。 塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是 浮閥塔 都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計(jì) 以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計(jì)流程和應(yīng)注意的事項(xiàng)是非常必要的。 Abstract Distillation is a distillation method for high purity liquid mixtures to be separated by reflux, is a liquid mixture industry on the most widely used separation operation, widely used in petroleum, chemical industry, light industry, food, metallurgy and other departments. Therefore, the design of distillation column and proficiency in the process it is necessary. Ethanol water is the most mon industrial solvent and also one of important chemical raw material. For a long time, Production of ethanol was distillation, but because ethanol water system has azeotropic phenomenon, and ordinary distillation for getting high purity ethanol production is not good. But due to the more monly used for its solution, therefore, the research and improvement of ethanol water system of distillation equipment is very important. Tower equipment is the most monly used distillation device, both in packed tower and float valve tower have been widely used in the chemical production process. Here we make the design of the plate column to be familiar with unit operation equipment design process and precautions are needed. 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 【 key words 】 : ethanol。 rectifying section。 the float valve tower. 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 9 第一章 前 言 在蔡老師的指導(dǎo)下，我們進(jìn)行了 為期幾周的 化工原理的課程設(shè)計(jì)。 化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是綜合應(yīng)用本門課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)，完成以單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)優(yōu)化乙醇 水溶液連續(xù)精餾塔。 浮閥塔與 20世紀(jì) 50年代初期在工業(yè)上開始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板 塔的優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔形，特別是在石油，化學(xué)工業(yè)中使用最普遍。 F1型浮閥的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，節(jié)省材料，性能良好，廣泛應(yīng)用在化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（ JB16868）內(nèi)， F1型浮閥又分輕閥和重閥兩種，但一般情況下都采用重閥，只有處理量大且要求壓強(qiáng)降很低的系統(tǒng)中，采用輕閥。 。 較小。浮閥塔不宜處理宜結(jié)焦或黏度大的系統(tǒng)，但對于黏度稍大及有 一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，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)品冷凝器冷卻后送至儲(chǔ)罐。 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明 選塔依據(jù) 浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥 可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。塔徑從200mm 到 6400mm，使用效果均較好。 (２ ) 操作彈性大，一般約為 3～ 9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得 多。 (４ ) 壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般為 400～ 1000N/m2。 (６ ) 使用周期長。 (７ ) 結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的 60～ 80％ ,為篩板塔的 120～ 130％。 選擇適宜回流比 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 11 適宜的回流比應(yīng)該通過經(jīng)濟(jì)核算來確定，即操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用 之和為最低時(shí)的回流比為最適宜的回流比 ；采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，可以充分利用釜液產(chǎn)品的余熱，節(jié)約能源。 操作流程說明 乙醇 水溶液經(jīng)預(yù)熱至泡點(diǎn)后，用泵送入精餾塔。塔釜采用 間 接蒸汽供熱，塔底產(chǎn)品用于預(yù)熱原料冷卻后送入貯槽。熱量 由再沸器 輸入，由冷凝器中的冷卻介質(zhì)將 余熱帶走。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)： (1)滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要 穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。再其次，要考慮必需裝置的儀表 (如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等 )及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。如前所述在蒸餾過程中如武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 12 能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。同樣，回流比的大小對操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。但 在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。