化工原理课程设计（二）说明书
乙醇—水系统浮阀精馏塔设计
学生姓名：??
学校：???? 专业班级：??101
学号：10412041 指导老师：?? 时间：2013.07.06
化工原理课程设计任务书
学生姓名：王亮 学号：10412041
设计题目：板式精馏塔设计
一、乙醇—水系统精馏塔设计
试按塔底条件，设计用乙醇—水溶液的常压浮阀精馏塔。原料为含乙醇30%（质量分率，下同）的液体，处理量为6000kg/h，要求馏出液含乙醇94%，馏出液中乙醇的回收率为98%，可取回流比5，进料温度20℃，总板效率0.6，塔板数计算方法选择逐板计算法（用软件编程）。
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目录
第一章 前言 ........................................................ 4
1.1化工原理课程设计的目的及要求 ................................. 4 1.2塔设备简介 ................................................... 4
1.3设计方案简介 ............................................. 5
第二章 设计内容 .................................................... 5
2.1设计方案的确定和论证 ......................................... 5
2.1.1塔型的选择 ............................................. 5 2.1.2板型的选择 ............................................. 6 2.1.3回流比的选择 ........................................... 6 2.1.4压力的选择 ............................................. 7 2.1.5加热剂的选择 ........................................... 7 2.1.6冷却剂的选择 ........................................... 7 2.1.7进料状态的选择 ......................................... 8 2.1.8工艺流程说明 ........................................... 8 2.2精馏塔的工艺计算 ............................................. 9
2.2.1物料衡算 ............................................... 9 2.2.2塔板数的计算 .......................................... 11 2.2.3塔径的计算 ............................................ 12 2.2.4塔高的计算 ............................................ 14 2.3塔板结构设计 ................................................ 15
2.3.1溢流形式，降液管及溢流堰尺寸的确定 .................... 15 2.3.2浮阀个数的计算及排列 .................................. 16 2.4塔板流动性能校核 ............................................ 17
2.4.1塔板流动性能的校核 .................................... 17 2.4.2塔板负荷性能图 ........................................ 19 2.5辅助设备的设计 .............................................. 22
2.5.1辅助设备的计算 ........................................ 22 2.5.2主要接管尺寸的确定 .................................... 23 2.6设计计算结果汇总表 .......................................... 24 第三章 设计自我评述 ................................................ 25
3.1设计结果评述 ................................................ 25 3.2个人体会 .................................................... 25 主要符号说明 ....................................................... 26 附录 ............................................................... 28
附录1 乙醇—水相平衡t-x-y图 ................................... 28 附录2 浮阀塔工艺条件图 ......................................... 28 附录3 乙醇—水工艺流程图 ....................................... 30
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第一章 前言
1.1化工原理课程设计的目的及要求
课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关课程的基础知识去解决某一任务的一次训练。通过这一训练，学生掌握化工单元过程及设备设计的基本程序和方法，熟练查阅和正确使用技术资料，能够在独立分析和解决实际问题的能力方面有较大提高，增强工程观念和实践能力。为此，学生应在进行课程设计的实践过程中，以实事求是的科学态度严谨，认真的工作作风完成设计方案简介、主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图、工艺条件图等内容。
1.2塔设备简介
精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，其工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 化工生产常需进行液体混合物的分离已达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
精馏塔按传质元件区别可分为两大类，即板式精馏塔和填料精馏塔。为保证精馏过程能稳定，高效地操作，适宜的塔型及合理的设计是十分关键的。为使精馏塔具有优良的性能以满足生产的需要，通常考虑以下几方面因素。
（1）生产能力大：即单位塔截面可通过较大的气、液相流量，不会产生液泛等不正常流动。
（2）效率高：气、液两相在塔内流动时能保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或较大的传质速率。
（3）流动阻力小：流体通过塔设备的阻力小，可以节能、降低操作费用。
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在减压操作时，易于达到所要求的真空度。
（4）有一定的操作弹性：当气、液相流量有一定波动时，两相均能维持正常的流动，且不会使效率产生较大的变化。 （5）结构简单，造价低，安装检修方便。
（6）能满足物系某些工艺，如腐蚀性、热敏性、起泡性等特殊要求。
1.3设计方案简介
本次设计是乙醇—水系统的精馏，要想把乙醇含量为30%的溶液提升到高纯度，需用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多次分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。因此可使混合液得到几乎完全的分离。
设计选用的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。
设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。辅助设备的选型、工艺流程图、主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程，生产操作条件及物性参数。以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
第二章 设计内容
2.1设计方案的确定和论证 2.1.1塔型的选择
板式塔具有压力降大，空塔气速小，塔效率稳定，液气比适应范围大，持液量大，安装维修较易，造价低，重量轻等特点。
填料塔具有压力降小，空塔气速大，持液量较小，安装维修较难，造价高，重量重等特点。
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