系 （ 所 ） 过程装备与控制工程 系 (所) 主任 批 准 日 期 西 安 交 通 大 学
课程设计(论文)任务书
能动学院 过程装备与控制工程 系 81 班 学生 黄崇海、程猛、曹昆、赵敏 课程设计(论文)课题 乙醇精馏塔的设计 课程设计(论文)工作自 2011 年 11 月 12 日起至 2011 年 12 月 23 日止 课程设计(论文)进行地点： 东2-819
课题的背景、意义及培养目标
对给定的设计任务进行乙醇精馏塔的设计，意义是将所学知识运用于实际的工艺设计中，熟练精馏塔的设计过程及原理，为以后的毕业设计打下基础。
设计(论文)的原始数据与资料
（1）进料含乙醇38.2%，其余为水（均为质量分数）；（2）生产乙醇含量不低于93.1%；（3）釜残液中乙醇含量不高于1%；（4）生产能力5000T/Y乙醇产品，年开工7200小时；（5）操作条件：1、间接蒸汽加热；2、塔顶压力：1.03atm（绝对压强）；3、饱和进料；4、回流比：R=5；5、单板压降：75mm液柱。
课题的主要任务
（1）编制一份设计说明书 （2）绘制一个带控制点的工艺流程图 （3）绘制精馏塔的工艺条件图 课题的基本要求(工程设计类题应有技术经济分析要求)
1、前言； 2、设计方案的确定和流程的说明； 3、塔的工艺计算； 4、塔和塔板主要工艺尺寸的设计； 5、附属设备的选型和计算； 6、设计结果一览表； 7、注明参考和使用的设计资料； 8、对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
完成任务后提交的书面材料要求(图纸规格、数量，论文字数，外文翻译字数等)
1.设计说明书×1 2. 一张带控制点的工艺流程图×1 3. 一张精馏塔的工艺条件图×1
主要参考文献
[1]姚玉英、陈常贵，化工原理（上册），第二版。 [2]蒋维钧、雷良恒、刘茂林、余立新，化工原理（下册），第二版，北京，清华大学出版社，2002。 [3]郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，北京，化学工业出版社，2001.7。 [4]蒋能照、徐宇清，制冷工质热物理性质表和图。 [5]李云、姜培正，过程流体机械，北京，化学工业出版社，2008.6。
指导教师 李云 接受设计(论文)任务日期 2011年11月12日
（注：由指导教师填写） 学生签名：
分离乙醇—水板式精馏塔设计
目录
摘要 ............................................................... 4 符号说明 .......................................................... 6 前言 ............................................................... 8 1、设计任务 ....................................................... 9 2、工艺流程图 ................................................... 10 3、设计方案 ...................................................... 11
3.1设计方案的确定 ................................................ 11
3.1.1塔型的选择 .................................................. 11 3.1.2操作压力 .................................................... 11 3.1.3进料方式 .................................................... 11 3.1.4加热方式 .................................................... 11 3.1.5热能的利用 .................................................. 11 3.1.6回流方式 .................................................... 12
3.2实验方案的说明 ................................................ 12
4、板式塔的工艺计算 ............................................ 13
4.1物料衡算 ...................................................... 13 4.2操作线的确定 .................................................. 14
4.2.1精馏段操作曲线方程 ........................................... 14 4.2.2提馏段操作曲线方程 ........................................... 14
4.3确定理论板层数NT.............................................. 14 4.4确定全塔效率ET和实际塔板层数NP............................... 16
4.4.1物系黏度 .................................................... 16 4.4.2全塔效率和实际塔板数 ......................................... 17
4.5操作压强的计算 ................................................ 18 4.6平均分子量的计算 .............................................. 18
1
分离乙醇—水板式精馏塔设计
4.7平均密度的计算 ................................................ 19 4.8表面张力的计算 ................................................ 20 4.9液体平均粘度的计算 ............................................ 21 4.10平均流量的计算 ............................................... 22
5、塔体和塔板的工艺尺寸计算 ................................... 23
5.1塔径 .......................................................... 23 5.2溢流装置 ...................................................... 25 5.3塔板布置及筛板塔的主要结构参数 ................................ 28 5.4塔板流体力学验算 .............................................. 29
5.4.1塔板阻力HP.................................................. 29 5.4.2降液管泡沫层高度 ............................................. 32 5.4.3液沫夹带 .................................... 错误！未定义书签。 5.4.4漏液点 ..................................................... 33
5.5操作负荷性能图 ................................................ 34
6、辅助设备的计算与选型 ........................................ 37
6.1料液储罐的选型 ................................................ 37 6.2各接管尺寸的确定 .............................................. 37
6.2.1进料管 ..................................................... 37 6.2.2 釜残液出料管 ................................................ 38 6.2.3回流液管 .................................................... 38 6.2.4 塔顶上升蒸汽管 .............................................. 38 6.2.5 水蒸汽进口管 ................................................ 39
6.3换热器的选型 .................................................. 39
6.3.1冷凝器 ..................................................... 39 6.3.2预热器 ..................................................... 39 6.3.3再沸器 ..................................... 错误！未定义书签。
6.4塔高 .......................................................... 42 6.5法兰 .......................................................... 43 6.6塔顶吊柱 ...................................................... 43 6.7人孔 .......................................................... 44 6.8泵的计算及选型 ................................................ 44
2
分离乙醇—水板式精馏塔设计
设计结果一览表 .................................................. 45 7、塔的机械设计 ................................................. 47
7.1选择材料 ...................................................... 47 7.2塔的载荷计算 .................................................. 47 7.3塔的自振周期计算 .............................................. 48 7.4地震载荷及地震弯矩计算 ........................................ 48 7.5风载荷和风弯矩计算 ............................................ 49 7.6筒体和裙座危险截面的强度性校核 ................................ 52 7.7筒体和裙座水压实验应力校核 .................................... 53 7.8基础环设计 .................................................... 56 7.9地脚螺栓计算 .................................................. 57
8、经济衡算 ...................................... 错误！未定义书签。
8.1成产成本 ...................................... 错误！未定义书签。 8.2水蒸汽费用CS.................................. 错误！未定义书签。 8.3冷却水费用CW.................................. 错误！未定义书签。 8.4设备投资费CD.................................. 错误！未定义书签。 8.5总费用 ........................................ 错误！未定义书签。 8.6利润 .......................................... 错误！未定义书签。
9、采用热泵精馏及经济衡算 ..................................... 59 10、心得体会 .................................................... 62
参考文献.......................................................... 63
3