湖南师范大学。
化工原理》课程设计说明书。
题目（中文） 年处理量5万吨乙醇-正丙醇筛板连续精馏塔设计。
英文) the design of sieve-plate tower with an- nual handling capacity of 50,000 tonnes of ethanol-n-propanol by continuous distillation
学生姓名刘彩（2007140525
指导老师赵伟良。
学院化学化工学院。
专业班级 2007级制药工程6班。
完成时间2024年11月。
《化工原理》课程设计成绩评定栏。
说明： 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60)。
年处理量5万吨乙醇-正丙醇连续精馏筛板塔设计。
制药工程专业 2007级刘彩。
摘要：本设计对年处理量为5万吨乙醇-正丙醇的筛板连续精馏塔进行了设计。用试差法通过excel快捷地计算出特定组成的乙醇-正丙醇混合液的泡点温度，相对挥发度；采用龙军提出的确定精馏塔适宜回流比的经验公式确定了适宜操作回流比为4.
968；通过逐板计算法用excel快速计算出理论塔板数为21块，并进一步确定精馏塔的实际塔板数为44块；分别对此精馏塔的精馏段及提馏段的塔体工艺尺寸进行了设计，并对设计之后的筛板进行了流体力学的验算；绘制出塔板负荷性能图，从而得出精馏段的操作弹性为3.500，提馏段的操作弹性为3.662；确定了塔顶全凝器冷却水的用量以及塔底再沸器中加热蒸汽的用量，同时对输送各股物流的管径进行了设计；结果表明，本设计合理。
关键词：连续精馏；板式精馏塔；精馏塔设计；乙醇；正丙醇。
1 前言12 设计任务2
2.1 设计条件2
3 设计方案说明4
3.1设计方案的确定4
3.2 塔体工艺尺寸的计算5
3.3 塔板工艺尺寸的计算6
3.4 接管的计算6
3.5工艺流程图6
4 精馏塔的物料衡算9
4.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率及质量分数………9
4.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量………9
4.3 摩尔衡算9
4.4 质量衡算10
5 塔板数的确定11
5.1 平均相对挥发度相对挥发度α的计算………11
5.2 理论塔板层数nt的求取12
5.3 全塔效率和实际板层数的求取15
6 精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算………17
6.1 操作压力计算17
6.2 操作温度计算17
6.3 平均摩尔质量17
6.4 平均密度18
6.5 液体平均表面张力20
6.6 液体平均粘度计算21
7 精馏塔的塔体工艺尺寸计算22
7.1 塔径的计算22
7.2 精馏塔塔体工艺尺寸的确定24
7.3 精馏塔塔高的计算25
8 塔板主要工艺尺寸的计算28
8.1 精馏段塔板主要工艺尺寸的计算28
8.2 提馏段塔板主要工艺尺寸的计算31
9 筛板的流体力学验算34
9.1 精馏段筛板的流体力学验算34
9.2 提馏段筛板的流体力学验算36
10 塔板负荷性能40
10.1 精馏段塔板负荷性能图40
10.2提馏段塔板负荷性能图40
11 热量衡算48
11.1 塔顶冷凝器的热量衡算48
11.2 全塔的热量衡算51
12 接管的设计55
12.1塔顶蒸气出口管55
12.2回流管55
12.3进料管56
12.4塔底出料管57
12.4再沸器返塔连接管57
13 设计筛板的主要结果汇总表59
结论60参考文献61
附录62附录a. 主要符号说明62
附录b. 塔板筛孔布置图64
附录c. 工艺流程图66
后记67致谢69
1 前言[1]
工业上，精馏是应用最为广泛的传质分离操作。精馏装置主要由精馏塔、冷凝器和再沸器等组成。精馏塔可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。在正常操作下，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程[2]。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（有时也采用并流向下）流动，汽液两相密切接触进行传质与传热。在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。
板式塔是与填料塔具有不同特点的气液传质设备。与填料塔比较，具有效率较稳定，检修清理较易，液气比适应范围较大的优点。但它也有结构较复杂，压降较大且耐腐性较差的缺点。
板式塔和填料塔的性能比较详见表1.1[3]。
表1.1 板式塔和填料塔的性能比较。
目前研究最为热门的精馏塔可算是填料塔，也是取得许多成果的领域。规整填料及各种高效填料开发成功后，在工业上的应用范围逐步扩大，打破了填料只适用于小塔的概念，而且在减压和常压精馏场合呈现出了取代板式塔的趋势，尤其是在老塔的扩充改造中。
板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功取代泡罩塔是效益巨大的成果，板式塔的设计已达到较高的水平，结果比较可靠。具有各种特点的新型塔板的开发研究不断展开。
本设计是采用筛板塔连续精馏分离乙醇和正丙醇的混合溶液，由于筛板塔的研究比较成熟，因此本设计的结果可以具有较高的可靠性。
2 设计任务。
2.1 设计条件。
1）进料组成：乙醇25%，正丙醇75%（均为摩尔分率，下同）；
2）产品组成：馏出液中正丙醇≤1%，釜残液中乙醇含量≤2%；
3）生产能力：料液的处理量为50000吨/年；
4）生产时间：每年工作日为300天，每天24小时连续运行；
5）操作条件：
常压操作；
回流液温度为塔顶蒸汽的**；
间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝对压力）；
冷却水进口温度25℃，出口温度45℃；
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