化工原理课程设计 乙醇 水混合液精馏塔设计Word文件下载.docx
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徐光璞
学号:
102410143
指导教师:
任海波
河南城建学院
2012年12月25日
精彩文档.
《化工原理》课程设计工艺条件
一、设计目的和要求
课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论系实际的桥梁。
通过课程设计,培养学生查阅资料、选用公式和搜索数据的能力;
熟悉工程设计基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法;
锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力;
培养学生能用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、设计任务
完成精馏塔工艺设计,运用最优化方法确定最佳操作条件;
精馏设备设计,有关附属设备的设计和选用;
绘制带控制点工艺流程图,塔板结构简图和塔板负荷性能图,编制设计说明书;
等。
三、设计题目
题目二:
四、设计条件
年处理量:
8000吨/年
料液浓度(质量%):
40%
料液初温:
30℃
塔顶产品浓度:
94%(质量分率)
塔底乙醇含量不高于0.3%(以质量计)
精馏塔塔顶压强:
4kPa(表压)
进料状态:
泡点进料
回流比:
自选
单板压降≤0.7kpa
冷却水温度:
设备形式:
筛板塔
2(表压)(饱和水蒸汽压力:
2.5kgf/cm1kgf/=98.066kPa)
每年实际生产天数:
330天,每天24小时连续运转
一设计方案简介.............................................................4
二物料流程说明.............................................................4
三设计说明书...............................................................5
3.1.气液相平衡数据......................................................5
3.2全塔物料衡算.........................................................6
3.3工艺条件及物性数据计算...............................................6
3.3.1操作温度:
......................................................7
3.3.2操作压强.......................................................7
3.3.3平均分子量的计算...............................................8
3.3.4平均密度.......................................................9
3.3.5混合液体表面张力..............................................10
3.3.6液体粘度......................................................11
3.3.7塔的物性数据列表..............................................12
3.4实际塔板数的计算....................................................12
3.4.1计算最小回流比...............................错误!
未定义书签。
2
3.4.2精馏塔内汽液负荷计算.........................错误!
3
3.4.3操作线方程...................................错误!
3.4.4逐板法计算塔板数.............................错误!
4
3.4.5塔板效率......................................................15
3.4.6计算实际塔板数................................................15
3.5塔和塔板主要工艺尺寸计算............................................15
3.5.1塔径的设计....................................................15
3.5.2塔高的设计计算................................................16
3.5.3溢流装置......................................................17
3.5.4塔板布置和筛孔数目与排列......................................18
3.6流体力学验算........................................................19
3.6.1塔板压降......................................................19
3.6.2液面落差.....................................错误!
0
3.6.3液泛验算.....................................错误!
3.6.4漏液..........................................................21
3.6.5物沫夹带......................................................21
3.7.塔板负荷性能图......................................................21
3.7.1漏液线........................................................21
3.7.2液沫夹带线....................................................22
3.7.3液相负荷下限线................................................22
3.7.4液相负荷上限线................................................22
3.7.5液泛线........................................................22
3.7.6操作性能负荷图................................................23
四筛板塔设计结果概要...................................................24
五塔附件设计...........................................................25
5.1接管管径计算....................................................25
5.2换热器的计算与选型..............................................27
5.3储槽............................................................28
5.4泵的选型与计算..................................................29
六设计体会及改进意见...................................................30
七参考文献.............................................................31
八主要符号说明..........................................................31
一、设计方案简介
乙醇~水体系是工业上最常见的溶剂,也是非常重要的化工原料之一,是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
因其良好的理化性能,因而被广泛的应用于化工、日化、医药等行业。
近年来,由于燃料价格的上涨,乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势。
长期以来,乙醇多用于蒸馏法生产,但是由于乙醇~水体系有共沸现象,由于乙醇~水体系形成共沸物,在常压下,共沸物的组成为4.43%的水,95.57%的乙醇,共沸温度为78.15℃,此时乙醇组成=0.894(摩尔分数,且此时溶液的气液组成(平衡组成)相等,这xM就无法用普通的精馏的方法来将乙醇溶液再浓缩,既得不到纯度高于95.6%的乙醇。
本实验塔顶产品浓度要求为94%(质量分率),普通精馏便可以得到需要产品,不用再进行吸附分离提纯。
二、物料流程说明
乙醇——水溶液经预热至泡点后,用泵送入精馏塔。
塔顶上升蒸
气采用全冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。
塔釜采用间接蒸汽再沸器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。
三、设计说明书
3.1汽液相平衡数据
表1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)
0.00.0040.010.020.040.060.080.100.140.180.200.250.300.35
0.00.0530.110.1750.2730.340.3920.430.4820.5130.5250.5510.5750.595
0.400.450.500.550.600.650.700.750.800.85
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