年處理27萬噸乙醇-水分離精餾塔設計-展示頁
2025-07-06 09:40本頁面
【正文】 餾設計包括設計方案的選取，主要設備的工藝設計計算——物料衡算Xf= Xd= Xw= F=3750kmol／h 實際塔板數精餾段22塊，提餾段7塊。,篩孔數目為3425個，輔助設備的選型，工藝流程圖，主要設備的工藝條件圖等內容。關鍵詞：乙醇 水 精餾段 提餾段 篩板塔前言 精餾塔是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。根據操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。由塔頂上升的蒸氣進入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。精餾塔的工作原理是根據各混合氣體的汽化點（或沸點）的不同，控制塔各節(jié)的不同溫度，達到分離提純的目的。為此，掌握氣液相平衡關系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設計和分析分離過程中的各種參數是非常重要的。精餾是多數分離過程，即同時進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。為實現精餾分離操作，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。 本次設計的篩板塔是化工生產中主要的氣液傳質設備。 本設計包括設計方案的選取，主要設備的工藝設計計算——物料衡算、熱量衡算、工藝參數的選定、設備的結構設計和工藝尺寸的設計計算，輔助設備的選型，工藝流程圖，主要設備的工藝條件圖等內容。第一章 緒論 課程設計是“化工原理”課程的一個總結性教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用本門課程及有關先修課程的基礎知識去解決某以設計任務的一次訓練，在整個教學計劃中起著培養(yǎng)學生獨立工作能力的重要作用，通過課程設計就以下幾方面要求學生加強訓練。（2） 樹立既考慮技術上的先進性與可行性，又考慮經濟上的合理性，并注意到操作上的勞動條件和環(huán)境保護的正確設計思路，在這種設計思路的指導下去分析和解決實際問題的能力。本設計任務為分離乙醇水混合物。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后送至儲罐。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。最終，完成乙醇和水的分離。 操作壓力精餾常在常壓，加壓或減壓下進行，確定操作壓力主要是根據處理物料的性質，技術上的可行性和經濟上的合理性來考慮的。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可以使用較便宜的冷卻劑，減少冷凝，冷卻費用。 進料狀況 進料狀態(tài)有多種，但一般都是將料液預熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這樣，進料溫度不受季節(jié)，氣溫變化和前道工序波動的影響，塔的操作也比較好控制。 精餾塔通常設置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量，若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，但在塔頂輕組分回收率一定時，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數略有增加。塔頂蒸汽冷凝放出的熱量是大量的?；蚩刹捎脽岜眉夹g，提高溫度后在用于加熱釜液。篩板塔是現今應用最廣泛的一種塔型，設計比較成熟，具體優(yōu)點如下：（1）結構簡單、金屬耗量少、造價低廉.（2）氣體壓降小、板上液面落差也較小.（3）塔板效率較高.改進的大孔篩板能提高氣速和生產能力，且不易堵塞塞孔第二章 塔的工藝計算WF=26﹪ WD=90﹪ WW=1﹪ M乙醇=46g/mol M水=18g/molXF==XD==XW==MF=46+()18=MD=46+()18=MW=46+()18=由QF=QD+QW 得 QF= kmol/h + QW ① 由Qn,XF=Qn,XD+Qn,XW 得QF= + QW②由①②式解得QF= kmol/hQW= kmol/h表1 物料衡算數據記錄物料位置進料口塔頂塔釜流量Q kmol/h kmol/h摩爾分數x 確定最小回流比用Origin作圖得：常壓下乙醇水氣液平衡組成關系圖由Xf=Xq得Xf=Xq=則最小回流比由工藝條件取R=== 由理論塔板數圖解法可得如圖所示：，其中： 則第10層理論板為進料板精餾段操作線方程為=+提餾段操作線方程為y=由相平衡方程式y(tǒng)=，可得ɑ= 根據乙醇水體系的相平衡數據由逐差法可得： Y1=XD= X1= ɑD= YF= XF= ɑF= YW= XW= ɑw=精餾段的相對揮發(fā)度為提餾段的相對揮發(fā)度為則全塔平均相對揮發(fā)度為： 常壓下乙醇和水液相平衡組成（摩爾）與溫度的關系曲線故由此圖可以讀出不同摩爾分數下對應的溫度℃ ℃ ℃精餾段的平均溫度：℃提餾段的平均溫度：℃（1） 精餾段：t1=℃ 查表得：； （2） 提餾段：t2=℃ 查表得： ； 全部實際塔板數：（3）全塔效率： 塔的結構的設計 操作壓強塔頂壓強：PD= kpa 取每層塔板壓降:ΔP= kpa 則 進料板壓力: 塔釜 壓力: 則 精餾段的平均操作壓強: 提餾段的平均操作壓強: (1)精餾段： 塔頂 。 查氣液平衡曲線，可得 則提餾段平均摩爾質量： ：（1）氣相平均密度 由 計算： 精餾段的氣相平均密度： 提餾段的氣相平均密度： （2）液相的平均密度 由 計算 對于塔頂℃ ； 查文獻得 ， 質量分率 則 :對于進料板；查文獻得： ， 質量分率 則 （3）對于塔釜 查文獻 ， 質量分率 則 則 精餾段的液相平均密度： 提餾段的液相平均密度： 液體平均表面張力按下式計算：塔頂：℃查附錄：進料板：℃查
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