分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；（4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。（6）操作条件a）塔顶压强4kPa（表压）b）进料热状态自选c）回流比自选d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）e）单板压降kPa。三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容：1、设计说明书的内容1）精馏塔的物料衡算；2）塔板数的确定；3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5）塔板主要工艺尺寸的计算；6）塔板的流体力学验算；7）塔板负荷性能图；8）精馏塔接管尺寸计算；9）对设计过程的评述和有关问题的讨论；2、设计图纸要求；1）绘制生产工艺流程图（A2号图纸）；2）绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）；五、设计基础数据：1.常压下乙醇---水体系的t-x-y数据；2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强4kPa（表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。三、设备形式：筛板塔四、设计内容：1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成xF＝＝0.1740原料乙醇组成xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量MF=由于生产能力50000吨／年，.则qn，F所以，qn，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。由乙醇和水有关物性的数据，求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α=5.1016，最小回流比的计算：采用泡点进料，所以q＝1，xF，由气液平衡方程y，所以yq，即，把xF=xq=𝟎.𝟏𝟕𝟒𝟎作y轴平行线交操作线与f.如下图即.求得yq=0.5130.所以，根据最小回流比计算公式Rmin即，Rmin=,根据回流比R是最小回流比的合适倍数，所以选择选择2倍。即R=2Rmin=0.879.进料热状况选择为泡点进料，所以q=1精馏段，根基操作线方程：y=所以，y=0.468x+0.415联立y=x所以x=xD=0.7801提馏段，y=联立y=x求得y=2.872x-0.078所以提馏段x=xw=0.04根据xD，xw，及xq以及操作线方程，利用图解法在x-y坐标上做出平衡线与对角线并且画梯级作图如下：由图可知，精馏段塔板为10.提馏段为5.一个再沸器.所以提馏段为4个板.所需总塔板数为提馏段和精馏段之和，故，所需总塔板数为14.查手册得水和乙醇气液平衡数据，t数据利用表2中数据由拉格朗日插值可求得、、。进料口：84.1−82.716.61−23.37=tF−84.140−16.61,=79.26℃塔顶：78.15−78.4189.43−74.72=tD−78.1595−89.43，=78.05℃塔釜：100−95.50−1.90=tw−1001.0−0，=97.63℃精馏段平均温度¯t1=tF+tD2=78.65℃提馏段平均温度¯t2=tF+tw2=88.445℃由塔顶和塔底平均温度得t=tD+tW2=78.05+97.632=87.84℃查手册得，由内插法可得在87.84℃下，乙醇的粘度为μA=0.3790mpa⋅s，水的粘度为μB=0.3245mpa⋅s可以有下式求得平均粘度μ=∑xiμi其中xi-进料中某组分的摩尔分数μi-该组分的粘度，按照塔的平均温度下的液体计则μav=0.4*0.3790+0.6*0.3245=0.3463mPaS带入回归方程E1=0.563-0.276lglgαμav+0.0815(lgαμav)2=0.594该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率，则筛板塔为E=1.1E1=0.653精馏段实际板层数=10/0.653=16提馏段实际板层数=4/0.653=7进料板位置Nr=16总的塔板数Nc=16+7=23N精N提3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算：一、乙醇气液平衡数据（101.3kPa）表1如下T/℃液相xa/%气相ya/%T/℃液相xa/%气相ya/%T/℃液相xa/%气相ya/%1000088.36.938.182.42555.599.30.22.587.97.439.281.630.657.798.80.44.287.77.940.281.235.159.697.70.88.887.48.441.380.84061.496...
