安徽中医学院。
题目年处理30000吨乙醇-水溶液的板式精馏塔设计。
班级 09制药工程。
组别第一小组。
学生陈捷边术梓蔡华代陈伟光。
学号 09313003 09313001 09313002 09313004
设计时间：2024年1月15日至2024年4月25日。
第一章概述4
1.1 设计依据4
1.2 设计条件4
1.3 设计内容4
1.4 设计任务4
第二章设计方案确定及流程说明4
2.1 塔型选择4
2.2 操作流程5第三章塔板的工艺设计6
3.1 精馏塔的物料衡算6
3.1.1 原材料及塔顶、塔底产品的摩尔分率6
3.1.2 原材料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量6
3.1.3 物料衡算6
3.2 塔板数的确定7
3.2.1 相对挥发度7
3.2.2 最小回流比及操作回流比的确定8
3.2.3 理论塔板数的求取8
3.2.4 温度和粘度的计算9
3.2.5 实际塔板数11
3.2.6 塔板效率11
第四章主要设备工艺尺寸计算12
4.1 气液相体积流量计算12
4.2 塔径的计算14
4.3 塔高的计算17
4.4 溢流装置17
4.4.1 堰长18
4.4.2方形降液管的宽度和横截面18
4.4.3降液管底隙高度18
4.5 塔板布置19
4.5.1 塔板分布19
4.5.2 开孔区面积19
4.5.3 筛板的筛孔和开孔率19
第五章塔板的流体力学计算20
5.1 气相通过塔板的压降20
5.1.1 干板阻力20
5.1.2 板上充气液层阻力20
5.1.3 由表面张力引起的阻力21
5.2 液面落差21
5.3 液泛22
5.4 液沫夹带22
5.5 漏液23
第六章塔板负荷性能图23
6.1 漏液线23
6.2 液沫夹带线24
6.3 液相负荷下限线25
6.4 液相负荷上限线25
6.5 液泛线25
6.6操作弹性27
第七章附属设备设计计算及选型28
7.1 冷凝器28
7.2 再沸器29
设计结果汇总。
参考文献。第一章概述。
1.1 设计依据。
本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。
1.2 设计条件。
1) 原料组成：35%的乙醇，泡点进料；
2) 产品组成：塔顶的乙醇含量不小于90%，塔底的乙醇含量不大于0.5%;
3) 操作压力： 塔顶压强为常压；
4) 可取回流比为最小回流比的1.25倍；
5) 每年按300天计算，每天24小时连续运行。
1.3设计内容。
1) 确定精馏装置流程；
2) 工艺参数的确定：基础数据的查取与估算，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。
1.4 设计任务。
设计说明书一份，作图法求理论塔板数图纸一张，带控制点工艺流程图一张。
第二章设计方案确定及流程说明。
2.1塔型选择。
根据生产任务，每年300天，每天24小时运行，产品流量为4.17t／h由于产品黏度较小，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，选用筛板塔。
2.2 操作流程。
乙醇—水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
乙醇—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。
图一：精馏装置流程示意图。
第三章塔板的工艺设计。
3.1 精馏塔的物料衡算。
3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率。
f：进料量（kmol/h原料组成（摩尔分数，下同）
d：塔顶产品流量（kmol/h） ：塔顶组成。
w：塔底残夜流量（kmol/h） ：塔底组成。
乙醇摩尔质量： 水摩尔质量：
原料乙醇组成： =17.40%
塔顶组成： =77.88%
塔底组成： =0.20%
3.12 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量。
3.13 物料衡算
进料流量。解得。
3.2 塔板数的确定。
3.2.1 相对挥发度。
常压下乙醇和水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系。
由上述**计算。
同理可得。则。
3.2.2 最小回流比及操作回流比的确定。
当泡点进料时，q=1,
则=0.3906
取，则。3.2.3 理论塔板数的求取。
由解的为精馏段的相对挥发度。
得。求精馏段理论板层数。
由吉利兰图查得。
则n=3.38，所以加料板为从塔顶往下的第四块理论板。
由芬斯克方程知。
且，由吉利兰图查得。
得n=14 ，则全塔理论塔板数层。
3.2.4 温度和粘度的计算。
表3-1乙醇—水系统的气液平衡数据。
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