乙醇-水常压浮阀式精馏塔
设计说明书
专业：化学工程与工艺
班级：班 学号： 姓名： 教师：郑育英 时间：2010-6-20
化工原理课程设计任务书
一 设计题目：乙醇－水二元物系浮阀式精馏塔的设计 二 原始数据及条件
生产能力：年处理乙醇-水混合液5万吨（开工率330天/年） 原料：乙醇含量为35%（质量百分比，下同），料液初温为35℃；
冷却剂为水，冷却水的温度为25℃，操作压力为常压操作。间接蒸汽加热。 分离要求：塔顶乙醇含量不低于93%；
塔底乙醇含量不高于0.5%。
三设计内容
(1)确定工艺流程。
(2)精馏塔的物料衡算。 (3)塔板数的确定。
(4)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算。 (5)精馏塔塔体工艺尺寸的计算。 (6)塔板板面布置设计。
(7)塔板的流体力学验算与负荷性能图。 (8)精馏塔接管尺寸计算。
(9)塔顶全凝器工艺设计计算和选型。 (10)进料泵的工艺设计计算和选型。
(11)带控制点的工艺流程图、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。 (12)设计说明书。
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第一章 前言
化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合 物，其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯 的物质。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 能量剂的驱动下（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。该 过程是同时进行传质、传热的过程。
在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单造价低。 合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高采用 筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。
筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后通过大量的 工业实践逐步改进了设计方法和结构，近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制成 突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔 多用不锈钢板或合金制成，使用碳钢的比率较少。
它的主要优点是：结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60左右， 为浮阀塔的80%左右；在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔 板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；气体压力降较小，每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏
的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。
蒸馏是分离均相混合物的单元操作，精馏是最常用的蒸馏方式，是组
成化工生产过程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行 此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题 的能力,做到能独立进行化工设计初步训练，为以后从事设计工作打下坚 实的基础。
第二章 思路和流程图
2.1 流程图
图2-1 流程图
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设计方案确定原则参考《常用化工单元设备设》P45至
2.2 设计思路
1、精馏方式的选定 2、操作压力的选取 3、加料状态的选择
4、加热方式的选择 5、回流比的选择
6、冷凝方式及介质选择 7、塔的选择 图2-2 设计思路
1、本设计采用连续精馏操作方式。
2、常压操作。 3、泡点进料。 4、间接蒸汽加热。
5、选R=(1.1-2.0)Rmin。
6、塔顶选用全凝器。
7、选用筛板塔，其突出优点是结构简单，造价低，制造方便；生产能
力大。
第三章 精馏塔的物料衡算
3.1塔顶、塔底产量计算 F=50000吨
50000 F??6.3131313t/h330?24 6313.31313?0.356313.1313?0.65 F???276.01kmol/h4618 93%/460.5%/46xD??0.8387 ,xw??0.0019625
93%/46?7%/180.5%/46?99.5%/18
35%/46 xF??0.174
35%/46?65%/18 对原料液进行物料衡算如下：
F?D?W ,FxF?DxD?WxW
可得到：D?57.76kmol/h，W?F?D?276.01?56.76?219.25kmol/h
P46
3.2 最小回流比RMIN 以及R、Q的选择
作图得知，
2
最小回流比Rmin=1.75，取R?1.4Rmin?2.45，q=1 A.精馏段方程：
xD0.8387R?1?3.45?0.243,
R.45R?1?23.45?0.71
所以精馏段方程为：y?0.71x?0.243 B.提馏段方程：
qF?L?W?276.01?2.45?56.76?219.25?195.82
qF?L76qF?L?W?276.01?2.45?56.195.82?2.12WxWqF?L?W?219.25?0.0019625195.82?0.0022
所以提馏段的方程为：y?2.12x?0.0022
3.3 精馏、提馏段的上升蒸汽量和下降液体量
V?L?D?(R?1)D?3.45?56.76?195.822kmol/h L?RD?2.45?56.76?195.82kmol/h
V'?V?(q?1)F?V?195.82kmol/h
L'?L?qF?139.062?276.01?1?415.072kmol/h
3
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