江西科技师范学院。
题目：乙醇--水精馏塔及其主要附属设备设计。
院（系药学院。
专业制药工程。
班级。小组成员：
指导教师。设计时间： 2024年9月2日-2024年9月16日。
目录。1、概述1
1.1设计内容及要求1
1.1.1设计题目1
1.1.2设计内容1
1.1.3设计要求2
2、工艺计算3
2.1. 塔型选择3
2.2. 操作条件的确定3
2.2.1 操作压力3
2.2.2 进料状态3
2.2.3 加热方式4
2.2.4 热能利用4
2.3. 有关的工艺计算4
2.3.1 最小回流比及操作回流比的确定5
2.3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算………5
2.3.3 全凝器冷凝介质的消耗量5
2.3.4 热能利用6
2.3.5 理论塔板层数的确定6
2.3.6 全塔效率的估算7
2.3.7实际塔板数8
2.4. 精馏塔主题尺寸的计算8
2.4.1 精馏段与提馏段的体积流量8
2.4.1.1 精馏段8
2.4.1.2 提馏段10
2.4.2 塔径的计算11
2.4.3 塔高的计算12
2.5. 塔板结构尺寸的确定12
2.5.1 塔板尺寸12
2.5.2 弓形降液管13
2.5.2.1 堰高13
2.5.2.2降液管底隙高度h013
2.5.2.3 进口堰高和受液盘14
2.5.3 浮阀数目及排列14
2.5.3.1 浮阀数目14
2.5.3.2 排列14
2.5.3.3 校核15
2.6. 流体力学验算15
2.6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)……15
2.6.1.1 干板阻力15
2.6.1.2 板上充气液层阻力15
2.6.1.3 由表面张力引起的阻力15
2.6.2 漏液验算15
2.6.3 液泛验算16
2.6.4 雾沫夹带验算16
2.7. 操作性能负荷图17
2.7.1 雾沫夹带上限线17
2.7.2 液泛线17
2.7.3 液体负荷上限线17
2.7.4 漏液线18
2.7.5 液相负荷下限线18
2.7.6 操作性能负荷图18
2.8.各接管尺寸的确定20
2.8.1 进料管20
2.8.2 釜残液出料管20
2.8.3 回流液管20
2.8.4 塔顶上升蒸汽管21
2.8.5 水蒸汽进口管21
3、小结22
4、参考文献22
5、附录23
1．概述。精馏塔的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以达到提纯或**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。
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，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。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。
为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。
1.1设计内容及要求
1.1.1 设计题目。
乙醇—水精馏塔及其主要附属设备设计。
1.1.2 设计内容。
1)、确定精馏装置流程，绘出流程示意图。
2)、工艺参数的确定。
基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3)、主要设备的工艺尺寸计算。
板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
4)、流体力学计算。
流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。
5)、主要附属设备设计计算及选型。
塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。
料液泵设计计算：流程计算及选型。
1.1.3 设计要求。
生产能力：50000吨/年（料液）
年工作日：300天。
原料组成：28%乙醇，72%水（摩尔分率，下同）
产品组成：馏出液 78%乙醇，釜液0.04%乙醇。
操作压力：塔顶压强为常压。
进料温度：泡点。
进料状况：泡点。
加热方式：直接蒸汽加热。
2．工艺计算。
2.1.塔型选择
根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为6944.45 kg/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，应选用浮阀塔。
表1 乙醇—水溶液体系的平衡数据（见附录）
2.2. 操作条件的确定
2.2.1 操作压力
由于乙醇—水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压。
其中塔顶压力为。
塔底压力。2.2.2 进料状态。
虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，故本次设计中应采取饱和液体进料。
2.2.3 加热方式
精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量**。由于乙醇—水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。
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