【正文】 徐州工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要 I第一部分 概述 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5第二部分 工藝計(jì)算 6 平均相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 6 6 全塔物料衡算 塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 7 平均摩爾質(zhì)量 8： 8 8 8 確定最適操作回流比R 9 9 10 10 理論板數(shù)及加料板位置 11 填料高度計(jì)算 11 12 12 14第三部分塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 15 精餾段的氣液體積流量 15 提餾段的氣液體積流量 16 塔徑計(jì)算 16 塔徑初步估算 17第四部分換熱器 18 換熱器的初步選型 18 18 18 塔頂冷凝器的設(shè)計(jì) 18第五部分精餾塔工藝條件 20 20 20 20 20 21 21 21 22 23 23 23 23．裙座的設(shè)計(jì) 23 精餾塔配管尺寸的計(jì)算 24 24 24 加料管徑dF 24 24’ 25 26第六部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果 27總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 28附錄 29第一部分 概述乙醇可用來(lái)制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料，所以乙醇是一種重要的化工原料。因此，掌握精餾塔的基本設(shè)計(jì)對(duì)化工專業(yè)學(xué)生十分重要的。化工原理課程設(shè)計(jì)乙醇水填料式精餾塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 徐程學(xué)院名稱化學(xué)化工學(xué)院學(xué)號(hào)20131301218班級(jí)13級(jí)2班專業(yè)名稱應(yīng)用化學(xué)指導(dǎo)教師王菊2016年5月20日 徐州工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要填料式精餾塔是化工生產(chǎn)的重要化工設(shè)備。精餾塔不僅對(duì)產(chǎn)品本身，而且還對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各方面都有重大影響。本課程設(shè)計(jì)是關(guān)于乙醇水的填料式精餾塔的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)填料式精餾塔的設(shè)計(jì)，熟練掌握以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)并投入到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中去。如今能源消耗有枯竭的趨勢(shì)，作為一種可再生的能源，乙醇燃料成為未來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料的重要能源之一。塔設(shè)備作為工業(yè)生產(chǎn)上最重要的設(shè)備之一，在工業(yè)生產(chǎn)乙醇的分離中起重要作用。乙醇水是工業(yè)上最常見(jiàn)的溶劑，也是十分重要的化工原料之一。本課程設(shè)計(jì)主要是采用填料精餾塔對(duì)乙醇水溶液進(jìn)行分離。在乙醇的工業(yè)生產(chǎn)中，主要是通過(guò)精餾塔將產(chǎn)物乙醇與水分離，制取高純度的乙醇。填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料上方安裝有填料壓板，以防填料被上升氣流吹動(dòng)。液體沿填料表面呈膜狀向下流動(dòng)，作為連續(xù)相的氣體則自下而上地流動(dòng)，與液體逆流傳質(zhì)。作為產(chǎn)物分離中的最重要的設(shè)備之一的塔設(shè)備，隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外制定了多種企業(yè)接觸的元件，從而改善塔設(shè)備質(zhì)量，縮短塔設(shè)備的制造、安裝周期，以此來(lái)減少設(shè)備的投資費(fèi)用。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔的設(shè)計(jì)將在其他分冊(cè)中作詳細(xì)介紹，故本書(shū)將只介紹填料塔。最大直徑規(guī)整填料塔已達(dá)14～20m，結(jié)束了填料塔只適用于小直徑塔的歷史?？v觀填料塔的發(fā)展，新型填料的研究始終十分活躍，尤其是新型規(guī)整填料不斷涌現(xiàn)。填料塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小操作彈性大等。 拉西環(huán)是最古老、最典型的一種填料，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，價(jià)格低廉，性能指數(shù)較為齊全以及機(jī)械強(qiáng)度高，因此長(zhǎng)久以來(lái)，盡管它存在嚴(yán)重缺點(diǎn)，但是仍受到廠家的歡迎，沿用至今。拉西環(huán)在塔內(nèi)的填料方式有兩種：亂堆和整砌。當(dāng)填料的名義尺寸小于20mm時(shí)，各本身的填料分離效率都明顯下降。本次設(shè)計(jì)采用的為金屬拉西環(huán)25mm25mm。②原料來(lái)自粗餾塔，為95~96℃飽和蒸汽，由于沿程熱損失，進(jìn)精餾塔時(shí)，原料溫度約為90℃③%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的乙醇，產(chǎn)量為25噸/天；④塔釜采用飽和蒸汽直接加熱，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；⑤塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，回流比R=~；⑥廠址：徐州地區(qū)完成該精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，包括輔助設(shè)備及進(jìn)出口管路的計(jì)算和選型；畫(huà)出帶控制點(diǎn)工藝流程圖、x~y相平衡圖、塔板負(fù)荷性能圖、塔板布置圖、精餾塔工藝條件圖；寫(xiě)出該精餾塔的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括設(shè)計(jì)結(jié)果匯總和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。易揮發(fā)組分乙醇通過(guò)塔頂管道進(jìn)入冷凝器中，在冷凝器中由于溫度降低乙醇冷凝，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），將冷凝器中的溶液重新回到填料式精餾塔中，重新蒸餾。經(jīng)過(guò)重復(fù)多次精餾，在冷凝其中可以得到高純度的乙醇，然后將乙醇通入儲(chǔ)罐中。最終，完成乙醇和水的分離。圖1 流程示意圖第二部分 工藝計(jì)算 平均相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算由相平衡方程 （11） 得： （12）查閱相關(guān)資料，常壓下乙醇和水的氣液平衡數(shù)據(jù)如下表表2 常溫常壓下乙醇水的平衡數(shù)據(jù)xyxy由道爾頓分壓定律 （13）得 （14）將上表數(shù)據(jù)代入得：序號(hào)12345α序號(hào)678910α則 表3乙醇—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)沸點(diǎn)t/℃乙醇摩爾數(shù)/%沸點(diǎn)t/℃乙醇摩爾數(shù)/%氣相液相氣相液相82