【毕业设计】分离乙醇—水板式精馏塔设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

，但其位能低，不可能直接用来作塔釜的热源。

但可作低温热源，或通入废热锅炉产生低压蒸气，供别处使用。

或可采用热泵技术，提高温度再用于加热釜液。

采用釜液产品去预热原料，可以充分利用釜液产品的余热，节约能源。

因此本设计利用釜残液的余热预热原料液至泡点。

回流方式泡点回流易于控制，设计和控制时比较方便，而且可以节约能源。

但由于实验中的设计需要，所需的全凝器容积较大须安装在地面，因此回流至塔顶的回流液温度稍有降低，在本设计中为设计和计算方便，暂时忽略其温度的波动。

因此，本设计选用泡点回流。

实验方案的说明本精馏装置利用高温的釜液与进料液作热交换，同时完成进料液的预热和釜液的冷却，经过热量与物料衡算，设想合理。

釜液完全可以把进料液加热到泡点，且低温的釜液直接排放也不会造成热污染。

原料液经预热器加热后先通过离心泵送往高位槽，再通过阀门和转子流量计控制流量使其满足工艺要求。

本流程采用间接蒸汽加热，使用水作为冷却剂，通入全凝器和冷却器对塔顶蒸汽进行冷凝和冷却。

从预热器全凝器冷却器出来的液体温度分别在和左右，可以用于民用热澡水系统或输往锅炉制备热蒸汽的重复利用。

本设计的多数接管管径取大，为了能使塔有定操作弹性，允许气体液体流量增大，所以采取大于工艺尺寸所需的管径。

常用化工单元设备设计第二版，李功样编，板式塔的工艺计算物料衡算通过全塔物料横算，可以求出精馏产品的流量组成和进料流量组成之间的关系。

将各个质量分数转化为摩尔分数各个相对摩尔质量各个摩尔流量由年处理量，天有效工作日，可得进料液流量为由物料衡算式可算出产品流量和釜残液流量代入得解得由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表表原料液馏出液与釜残液的流量与温度名称原料液馏出液釜残液摩尔分数摩尔质量沸点温度最小回流比和操作回流比的确定回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件之，且回流比是影响精馏操作费用和投资费用的重要因素。

对于定的分离任务而言，应选择适宜的回流比。

适宜的回流比应该通过经济核算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。

适宜图理论板和回流比关系图确定回流比的方法为先求出最小回流比，根据经验取操作回流比为最小回流比的倍，为了节能，回流比倾向于取较小的值，有人建议取的倍。

考虑到原始数据和设计任化工原理修订版下册，夏清编务，本方案取，即求最小回流比的方法有作图法和解析法，本设计使用作图法。

根据附录表乙醇水溶液体系的平衡数据在坐标纸上绘出平衡曲线，并画出对角线。

表乙醇水溶液体系的平衡数据液相中乙醇的含量摩尔分数汽相中乙醇的含量摩尔分数液相中乙醇的含量摩尔分数汽相中乙醇的含量摩尔分数些不正常曲线，具有下凹的部分。

当操作线与线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切。

对于此种情况下的求法是由点，向平衡线做切线，再由切线的斜率或截距求。

由于乙醇水溶液平衡曲线属于不平衡曲线，因此，过点，向平衡曲线做切线，读出与轴的交点为如附图所示，然后由下式进行计算操作线的确定精馏段操作曲线方程精馏段操作线方程提馏段操作曲线方程提馏段操作线方程化工原理修订版下册，夏清编确定理论板层数理论板层数的计算方法有图解法逐板计算法和简捷法。

本设计方案中使用图解法，由于精馏段和提馏段操作曲线方程的确定，可在平衡曲线上做阶梯，所画出的阶梯数就是所需理论板层数包含再沸器。

如附图所示由图可知，精馏段塔板层数，确定全塔效率和实际塔板层数塔板总效率与物系性质塔板结构及操作条件都有密切的关系，由于影响因素很多，目前尚无精确的计算方法。

目前，塔板效率的估算方法大体分为两类。

类是较全面的考虑各种传质和流体力学因素的影响，从点效率出发，逐步计算出全塔效率另类是简化的经验计算法。

奥康奈尔，方法目前被认为是较好的简易方法。

对于精馏塔，奥康奈尔法将总板效率对液相黏度与相对挥发度的乘积进行关联，表达式如下对于多组分系统可按下式计算，即液相任意组分的黏度，液相中任意组分的摩尔分数。

相对挥发度由附表乙醇水溶液平衡曲线查得塔顶相对挥发度常用化工单元设备设计第二版，李功样编进料板相对挥发度塔釜相对挥发度全塔平均相对挥发度物系黏度由常压下乙醇水溶液的温度组成图可查得取安全系数，则实际传热面积为。

选取换热器型号为Ⅰ化工原理修订版上册，夏清编名称公称直径公称压力管程数管子根数规格名称中心排管数管程流通面积计算换热面积换热管长度规格再沸器，釜液质量分数为时，查表得汽化潜热，平均摩尔质量为对于泡点进料取传热系数，安全系数为换热器面积选取换热器型号为Ⅵ名称公称直径公称压力管程数管子根数规格名称中心排管数管程流通面积计算换热面积换热管长度规格校核，传热量足够，能够满足设计要求。

加热蒸气消耗量全凝器热负荷及冷却水消耗量取水进口温度为，水的出口温度为，塔顶出口气体的温度为，塔顶乙醇质量分数为时，查得乙醇的汽化热为，在此温度下取安全系数，取选取换热器型号为Ⅵ名称公称直径公称压力管程数管子根数规格名称中心排管数管程流通面积计算换热面积换热管长度规格产品冷却器假设产品从冷却到时冷却水从进口温度到时产产水乙醇产所用水量水水水取总传热系数取安全系数，则选取换热器型号为Ⅵ名称公称直径公称压力管程数管子根数规格名称中心排管数管程流通面积计算换热面积换热管长度规格各接管尺寸的确定进料管进料体积流量取适宜的输送速度，故计经圆整选取热轧无缝钢管摘自规格釜残液出料管釜残液的体积流量取适宜的输送速度，则计经圆整选取热轧无缝钢管摘自规格。

回流液管回流液体积流量取适宜的输送速度，回流般为强制对流，需要泵的输送，因此，则计常用化工单元设备设计第二版，李功样编经圆整选取热轧无缝钢管摘自规格。

塔顶上升蒸汽管塔顶上升蒸汽的体积流量取适宜速度，那么计经圆整选取热轧无缝钢管摘自规格。

水蒸汽进口管水蒸气体积流量取适宜的速度，那么计经圆整选取热轧无缝钢管摘自规格。

主要接管设计尺寸进料管回流管冷拔釜液出口管冷拔塔顶蒸气管加热蒸气管塔高塔的高度可以由下式计算已知实际塔板数为块，精馏段实际塔板数为块，提馏段实际塔板数为块。

板间距由于料液较清洁，无需经常清洗，可取每隔块板设个人孔，则人孔的数目为个取人孔两板之间的间距，则塔顶空间，进料板空间高度。

塔底空间的计算塔底空间具有中间贮槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有的储量，以保证塔底料液不致排完。

本方案取的储量，即塔截面积对于不易起泡沫的液体，釜中装料系数可达对于易起泡的液体，装料系数般不超过。

为避免带液现象，釜中液面据底层塔板高度至少要在以上。

本设计取那么，塔高度由已知塔径和塔高，工作压力不大于，选取下列塔体结构尺寸塔的总体结构尺寸材料重量封头曲面高度封头直边高度封头厚度塔壁厚塔高法兰法兰分为压力容器法兰和管法兰。

筒体法兰选取平面封面的甲型平焊法兰甲型平焊筒体法兰尺寸公称直径法兰螺栓规格数量化工设备机械基础董大勤编，北京化学工业出版社管法兰选取板式平焊钢制管法兰名称公称直径管子直径联接尺寸法兰厚度法兰内径法兰理论质量法兰外径螺栓孔中心园直径螺栓孔直径螺栓孔数量螺纹进料管回流管釜液出口管塔顶蒸气管加热蒸气管人孔回转盖带颈对焊法兰人孔尺寸密封面型式公称压力公称直径突面型螺栓数量螺柱总质量直径长度视镜等名称公称直径尺寸标准连接面形式视镜液面计取样口温度计压力计平面平面平面平面平面塔顶吊柱重量标准图号具体图形见常用单元设备设计塔顶吊住泵的计算及选型在进料口加料时，本设计采用换热器加热原料，取裙座高度为，提溜段筛板数为则进料口高度为进料密度由进料密度则液体在泵里的流速为，Л进料口所以液体在管中的流动形式为湍流。

ξ选择泵的型号为流量为，扬程为。

经济衡算以年为衡算基准成产成本生产费用包括再沸器水蒸汽费，塔顶冷凝器，产品冷却器冷却水费。

水蒸汽费用采用饱和水蒸汽压力表压，采用再沸器由水蒸汽间接加热，采用饱和蒸汽加热，度电，每度电的单价为元，则再沸器加热的热量用电成本年元冷却水费用冷却水单价按元吨而定。

换热器中冷却水温升般取。

冷却水用量全凝器年冷却器年冷却水费用元年设备投资费精馏塔投资费成本元实际塔板精馏塔内径元年年折旧率为全塔成本元年元年设备投资费用元年总费用总费用元年元年利润已知质量分率约为的工业酒精价格是元吨纯利润元年原料成本元原料成本元年总利润元年心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

塔设备是化工石油化工和炼油等生产中最重要的设备之，他可以使气或汽或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

在化工厂石油化工厂炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量质量生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。

因此，掌握精馏塔的基本设计是身为化工专业学生是十分重要的。

本设计进行乙醇和水的分离，采用直径为的精馏塔，选取效率较高塔板结构简单加工方便的单溢流方式，并采用了弓形降液盘。

该设计的优点耐腐蚀和不易阻塞，操用调节检修方便结构简单材料耗用量少，制造安装较容易处理能力大，效率较高，压强较低，从而降低了操作费用操作弹性较大。

回顾起此次筛板塔课程设计，至今我仍感慨颇多，