化工原理优秀课程设计乙醇和水
设计任务书 (一) 设计题目: 试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔料液含乙醇 25% (质量分数,下同),其它为水;产品乙醇含量不得低于 94% ;残液中乙醇含量不得高于 0.1% ;要求年产量为17000吨/年。 (二) 操作条件 1) 塔顶压力 4kPa(表压) 2) 进料热状态 自选 3) 回流比 自选 4) 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa(表压) 5) 单板压降 ≤0.7kPa。 (三) 塔板类型 自选 (四) 工作日 每十二个月工作日为300天,天天二十四小时连续运行。 (五) 设计内容 1、设计说明书内容 1) 精馏塔物料衡算; 2) 塔板数确实定; 3) 精馏塔工艺条件及相关物性数据计算; 4) 精馏塔塔体工艺尺寸计算; 5) 塔板关键工艺尺寸计算; 6) 塔板流体力学验算; 7) 塔板负荷性能图; 8) 精馏塔接管尺寸计算; 9) 对设计过程评述和相关问题讨论。 2、设计图纸要求: 1) 绘制生产工艺步骤图(A2号图纸); 2) 绘制精馏塔设计条件图(A2号图纸)。 目 录 1. 设计方案介绍 ……………………………………………………………………1 1.1设计方案确实定………………………………………………………………1 1.2操作条件和基础数据…………………………………………………………1 2.精馏塔物料衡算…………………………………………………………………1 2.1 原料液及塔顶、塔底产品摩尔分率………………………………………1 2.2原料液及塔顶、塔底产品平均摩尔质量…………………………………1 2.3物料衡算………………………………………………………………………2 3.塔板数确实定………………………………………………………………………2 3.1理论板层数NT求取 ………………………………………………………2 3.1.1 求最小回流比及操作回流比 ………………………………………2 3.1.2 求精馏塔气、液相负荷 …………………………………………3 3.1.3 求操作线方程 ………………………………………………………3 3.1.4 图解法求理论板层数 ………………………………………………3 3.2 塔板效率求取……………………………………………………………4 3.3 实际板层数求取…………………………………………………………5 4.精馏塔工艺条件及相关物性数据计算…………………………………… 5 4.1操作压力计算………………………………………………………………5 4.2 操作温度计算………………………………………………………………5 4.3 平均摩尔质量计算………………………………………………………5 4.4 平均密度计算……………………………………………………………6 4.4.1 气相平均密度计算…………………………………………………6 4.4.2 液相平均密度计算…………………………………………………6 4.5液体平均表面张力计算 ……………………………………………………7 4.6液体平均黏度计算 …………………………………………………………7 5.精馏塔塔体工艺尺寸计算 ……………………………………………………8 5.1塔径计算 …………………………………………………………………8 5.1.1精馏段塔径计算…………………………………………………8 5.1.2提馏段塔径计算…………………………………………………9 5.2精馏塔有效高度计算……………………………………………………9 5.3精馏塔高度计算 ………………………………………………………10 6.塔板关键工艺尺寸计算………………………………………………………10 6.1溢流装置计算 ……………………………………………………………10 6.1.1堰长lw ……………………………………………………………10 6.1.2 溢流堰高度hw …………………………………………………11 6.1.3 弓形降液管宽度Wd和截面积Af ………………………………11 6.1.4 降液管底隙高度ho ………………………………………………11 6.2塔板部署 …………………………………………………………………12 6.2.1塔板分块 ………………………………………………………12 6.2.2边缘区宽度确定 …………………………………………………12 6.2.3开孔区面积计算 …………………………………………………12 6.2.4筛孔计算及其排列 ………………………………………………12 7.筛板流体力学验算 …………………………………………………………13 7.1塔板降 ……………………………………………………………………13 7.1.1干板阻力hc计算 …………………………………………………13 7.1.2气体经过液层阻力hl计算………………………………………13 7.1.3液体表面张力阻力hσ计算………………………………………13 7.2液面落差 …………………………………………………………………13 7.3液沫夹带 …………………………………………………………………14 7.4漏液 ………………………………………………………………………14 7.5液泛 ………………………………………………………………………14 8.塔板负荷性能图…………………………………………………………………15 8.1漏液线 ……………………………………………………………………15 8.2液沫夹带线 ………………………………………………………………15 8.3液相负荷下限线 …………………………………………………………16 8.4液相负荷上限线 …………………………………………………………17 8.5液泛线 ……………………………………………………………………17 9.关键接管尺寸计算 ……………………………………………………………19 9.1蒸汽出口管管径计算 …………………………………………………19 9.2回流液管管径计算 ……………………………………………………19 9.3进料液管管径计算 ……………………………………………………19 9.4釜液排出管管径计算 …………………………………………………19 1