目录
第一部分 设计方案的确定.......................................................2
1.1塔的选择..............................................................................2 1.2操作压力的选择..................................................................3 1.3进料热状况的选择..............................................................4 1.4加热及冷凝方式的选择......................................................4 1.5回流比的选择......................................................................4 第二部分 塔板的工艺设计.....................................................5
2.1精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算......5
2.1.1精馏塔全塔物料衡算..............................................5 2.1.3密度..........................................................................6 2.1.4 混合液体平均表面张力.........................................9 2.1.5 混合物的粘度.........................................................9 2.1.7 气、液相体积流量计算....................................... 11 2.2理论塔板数的计算............................................................13 2.3 热量衡算...........................................................................15
2.3.1.加热介质的选择...................................................15 2.3.2.冷却剂的选择.......................................................15 2.3.3.比热容及汽化潜热的计算...................................16 2.4 塔径的初步计算...............................................................22 2.5 溢流装置.........................................................................23
2.5.1堰长
lW ...................................................................23
2.5.2弓形降液管宽度Wd和截面积AF ........................24 2.5.3 降液管底隙高度h0 ..............................................24
2.6 塔板分布、浮阀数目与排列.........................................25
2.6.1塔板分布................................................................25 2.6.2 浮阀数目与排列...................................................25
第三部分 塔板的流体力学计算.....................................................28
3.1通过浮阀塔板的压降........................................................28
3.2淹塔............................................................................29 3.2.1精馏段....................................................................29
3.2.2提馏段....................................................................30 3.3雾沫夹带............................................................................30
3.3.1精馏段....................................................................30 3.3.2提馏段....................................................................31 3.4塔板负荷性能图................................................................32
3.4.1雾沫夹带线............................................................32 3.4.2液泛线....................................................................33 3.4.3液相负荷上限........................................................34 3.4.4漏液线....................................................................34 3.4.5液相负荷下限........................................................34 3.5浮阀塔工艺设计计算结果................................................36 第四部分 塔附件的设计.................................................................38
4.1接管....................................................................................38
4.1.2回流管....................................................................39 4.1.3塔底出料管............................................................39 4.1.4塔顶蒸汽出料管....................................................39 4.1.5塔底进气管............................................................40 4.1.6法兰........................................................................40 4.2筒体与封头........................................................................40
4.2.1筒体........................................................................40 4.2.2封头........................................................................41 4.3除沫器................................................................................41 4.4裙座....................................................................................42 4.5人孔....................................................................................42 第五部分 塔总体高度的设计.........................................................43
5.1塔的顶部空间高度............................................................43 5.3塔总体高度........................................................................44 第六部分 附属设备的计算...........................................................44
6.1 冷凝器的选择...................................................................44 6.2再沸器QB的选择 ...............................................................45 第七部分 参考文献.................................................................47 第八部分 对本设计的评述.......................................................48 附录 乙醇—正丙醇二元物系浮阀式精馏塔设计图...................50
设计任务书
1.设计题目：
分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计
2.原始数据及条件：
进料：乙醇含量35%（质量分数，下同），其余为正丙醇 分离要求：塔顶乙醇含量90%；塔底乙醇含量0.01%
生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年开工7200小时
操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强1.03atm(绝压)； 泡点进料； R=5
3.设计任务：
1、精馏塔的工艺设计；
2、附属设备（如再沸器、冷凝冷却器）进行简单计算并选型（不必校核）；
3、绘制塔板负荷性能图、精馏塔设备图； 4、编写设计说明书
第一部分 设计方案的确定
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石油,化工,轻工等工业生产中,是液体混合物分离中首选分离方法。
1.1塔的选择
本次课程设计是分离乙醇—正丙醇二元物系，在此我选用
连续精馏浮阀塔。浮阀塔结构简单，有两种结构型式，即条状浮阀和盘式浮阀，它们的操作和性能基本是一致的，只是结构上有区别，其中以盘式浮阀应用最为普遍。盘式浮阀塔板结构，是在
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带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片。为了控制阀片的浮动范围，在阀片的上方有一个十字型或依靠阀片的三条支腿。前者称十字架型，后者称V型。目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。 浮阀塔具有以下优点：
（1）. 生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。
（2）．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。
（3）．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。
（4）．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。
（5）．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50％～80％，但是比筛板塔高 20％～30％。
1.2操作压力的选择
蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加
压蒸馏。一般，除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用江河水或循环水冷凝下来的物系，都应采用常压蒸
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