乙醇-水分离过程板式精馏塔设计.doc
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1、课 程 设 计 说 明 书 武 汉 工 程 大 学 1化工与制药学院课程设计说明书课题名称 乙醇-水分离过程板式精馏塔设计专业班级 工催01班 学生学号 1006160121 学生姓名 吴 丹 学生成绩 指导教师 蔡 宁 课题工作时间 6月207月8 武汉工程大学化工与制药学院1武汉工程大学化工原理课程设计任务书专业 工催 班级 01班 学生姓名 吴丹 发题时间: 2013 年 6 月 17 日一、课题名称乙醇-水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件n 参考文献1. 大连理工大学化工原理教研室. 化工原理课程设计. 大连:大连理工大学出版社,19942. 柴诚敬,刘国维,李阿娜. 化工原理课程设
2、计. 天津:天津科学技术出版社,19953. 贾绍义,柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津:天津大学出版社,20024. 王国胜. 化工原理课程设计. 大连:大连理工大学出版社,20055. 匡国柱,史启才.化工单元过程及设备课程设计. 北京:化学工业出版社,20026. 上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 化学工业出版社,19867. 阮奇,叶长 ,黄诗煌. 化工原理优化设计与解题指南. 北京:化学工业出版社,2001.98. 化工设备技术全书编辑委员会. 化工设备全书塔设备设计. 上海:上海科学技术出版社,19889. 邹兰,阎传智. 化工工艺工程设计. 成都:成都科技大学出版社
3、,199810. 李功祥,陈兰英,崔英德. 常用化工单元设备设计. 广州:华南理工大学出版社,200311. 童景山, 李敬. 流体热物理性质的计算. 北京:清华大学出版社,198212. 马沛生. 化工数据. 北京:中国石化出版社,200313. 靳士兰, 邢凤兰. 化工制图. 北京:国防工业出版社,200614. 朱有庭,曲文海,于浦义.化工设备设计手册(上、下册). 北京:化学工业出版社,200415. 刘雪暖, 汤景凝.化工原理课程设计. 北京:石油大学出版社,2001三、设计任务 (含实验、分析、计算、绘图、论述等内容)1 全塔物料衡算。2 操作回流比和理论塔板数的确定。3 计算精馏
4、段、提馏段的塔板效率,确定实际塔板数。4 估算塔径。5 板式塔的工艺尺寸计算,包括溢流装置与塔板的设计计算。6 塔板的流体力学性能校核,包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液及液泛的校核。7 绘制塔板的负荷性能图。塔板的负荷性能图由液相负荷下限线、液相负荷上限线、漏液线、液沫夹带线和溢流液泛线确定。 8 塔的结构确定,包括塔体结构与塔板结构。塔体结构:塔顶空间,塔底空间,人孔(手孔),支座,封头,塔高等。塔板结构:采用分块式塔板还是整块式塔板。9 塔的附属设备选型,包括塔顶冷凝器,原料预热器的换热面积与泵的选型(视情况而定)。10 精馏塔各接管尺寸的确定。 11 绘制精馏塔系统工艺流程图。12
5、 绘制精馏塔装配图。13 编写设计说明书。14计算机要求:CAD绘图等。15 英语要求:撰写英文摘要。16 设计说明书要求:逻辑清楚,层次分明,书写工整,独立完成。四、设计所需技术参数1. 设计条件在一常压操作的连续板式精馏塔(自选塔板类型)内分离乙醇-水混合物,间接蒸汽加热。生产能力和产品的质量要求见下表。处理量/t.a-1料液组成(质量分数)/%塔顶产品(质量分数)/%塔顶产品收率350000.450.9150.99操作条件:塔顶压力:4kPa(表压); 进料热状态:自选; 回流比:自选; 单板压降 0.7kPa。工作日:每年300天,每天24小时。2. 设计所需基础数据物性数据:液相粘度
6、、液相表面张力、汽液相密度、气体热容、汽化潜热等。相平衡数据:常压下乙醇-水二元物系的气液相平衡数据。 五、设计说明书内容1 设计任务书2 目录(标出页码)3 前言4 设计方案论证5 按设计任务顺序说明6 设计结果汇总7 结语包括设计体会、收获、评述、建议、致谢等8 参考文献六、进度计划1 设计动员,下达设计任务书 0.5天2 搜集资料,阅读教材,拟订设计进度 0.5天3 设计计算 (包括电算) 4天4 绘图 2天5 整理设计资料,撰写设计说明书 2天6 设计小结及答辩 1天指导教师签名: 蔡宁 教研室主任签名: 徐志高 2013 年 6 月 17 日 2013 年 6 月 17 日 1附件2
7、化工与制药学院课程设计综合成绩评定表学生姓名学生班级设计题目 吴丹工催01班 乙醇-水分离过程板式精馏塔设计指导教师评语指导教师签字:年 月 日答辩记录答辩组成员签字: 记录人:年 月 日成绩综合评定栏设计情况答辩情况项 目权重分值项 目权重分值1、计算和绘图能力351、回答问题能力202、综合运用专业知识能力102、表述能力(逻辑性、条理性)103、运用计算机能力和外语能力104、查阅资料、运用工具书的能力55、独立完成设计能力56、书写情况(文字能力、整洁度)5综合成绩指导教师签名: 学科部主任签名: 年 月 日 年 月 日1摘要化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课
8、程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性、经济合理性。板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔,20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究,逐步掌握了筛板塔的性能,并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比,板式精馏塔具有下列优点:生产能力(20%40%)塔板效率(10%50%)而且结构简单,塔盘造价减少40%左右,安装,维修都较容易。而在板式精馏塔中,筛板塔有结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的
9、60,为浮阀塔的80左右,处理能力大等优点,综合考虑更符合本设计的要求。本课程设计的主要内容是过程的物料衡算,工艺计算,结构设计和校核。关键词:板式精馏塔 筛板 计算 校核AbstractThe principles of chemical engineering course design is to cultivate students ability of important chemical design teaching, through the curriculum design that we try to grasp the basic knowledge of chemica
10、l engineering design, design principles and methods, To learn all kinds of manual operation and physical properties, chemical properties of searching methods and techniques, Grasp the results, can draw process, tower structure, etc. In the design process should not only consider the feasibility of t
11、he theory, consider the safety in production and economic rationality. Plate column is an early tower, since the 1950s to plate column on a large scale, industrial master sieve-plate tower, and formed a complete design method. Compared with the blister tower, has the following advantages: board dist
12、illation production capacity (20-40%) tower efficiency (10-50% plate) and simple structure, cost reduce 40% tray, installation, maintenance is easier. But in the plate column, sieve-plate tower structure than float valves is 1more simple, easy processing, the cost is about 60% of the tower of bliste
13、r, float valves for about 80% of the advantages of large capacity and processing, considering the design conforms to the requirements. The main contents of this course design is the process of material, craft calculation, the structure design and check.Keywords: plate rectifying column; sieve-plate
14、tower; design1 目录第一章 前言- 7 -1.1精馏操作对塔设备的要求- 7 -1.2板式塔类型- 8 -第二章 设计方案的确定- 9 -2.1操作条件的确定- 9 -2.1.1操作温度- 9 -2.1.3加热方式- 9 -2.1.4冷却装置- 9 -2.2确定设计方案的原则- 10 -2.2.1满足工艺和操作的要求- 10 -2.2.2满足经济上的要求- 10 -2.2.3保证安全生产- 10 -第三章 塔的工艺尺寸的计算- 11 -3.1精馏塔的物料衡算- 11 -3.1.1摩尔分率- 11 -3.1.2平均摩尔质量- 11 -3.1.3物料衡算- 11 -3.2塔板数的确定
15、- 12 -3.2.1最小回流比及操作回流比计算:- 12 -3.2.2理论板层数N的计算- 14 -3.2.3图解法求理论塔板数:- 15 -3.2.4实际板层数的求取:- 16 -3.3 精馏塔有关物性数据的计算- 17 -3.3.1乙醇水系统t-x-y数据- 17 -3.3.2操作温度的计算:- 17 -3.3.3操作压力的计算- 17 -3.3.4平均摩尔质量计算- 18 -3.3.5平均密度计算- 19 -3.3.6液体平均表面张力计算- 20 -3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计- 21 -3.4.1塔径的计算- 21 -3.4.2精馏塔有效高度的计算:- 23 -3.5 塔板主要工
16、艺尺寸的计算- 24 -3.5.1溢流装置计算- 24 -3.5.2 塔板布置- 26 -第四章 塔板的流体力学计算- 30 -4.1气相通过浮阀塔板的压降- 30 -4.1.1精馏段- 30 -4.1.2提馏段- 30 -4.2淹塔- 31 -4.2.1精馏段- 31 -4.2.2提馏段- 31 -4.3 雾沫夹带- 32 - 4.3.1 精馏段- 33 -4.3.2 提馏段- 33 -4.4塔板负荷性能图- 34 -4.4.1 精馏段- 34 -4.4.2 提馏段- 36 -第五章 板式塔的结构- 40 -5.1 塔体结构- 40 -5.1.1塔高的确定- 40 -5.1.2塔顶空间的确定
17、- 40 -5.1.3塔底空间的确定- 40 -5.1.4塔顶封头- 40 -5.1.5进料空间高度- 41 -5.1.6人孔- 41 -5.1.8塔高- 42 -5.2塔板结构的确定- 42 -第六章 塔的附属设备设计- 44 -6.1 冷凝器的换热面积计算- 44 -6.2预热器的换热面积计算- 44 -6.3离心泵选型- 45 -第七章 塔的主要接管尺寸的选取- 47 -7.1塔顶蒸气管路- 47 -7.2塔顶液相回流管路- 47 -7.3进料管路- 47 -7.4塔釜残液流出管路- 48 -7.5塔顶馏出液管路- 49 -7.6接口管路汇总表- 49 -第八章 设计小结- 50 -参考
18、文献- 52 -第一章 前言 在蔡老师的指导下,我们进行了几周的课程设计。化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节,是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识,完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法,并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练,在设计过程中还应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。 乙醇水是工业上最常见的溶剂,也是非常重要的化工原料之一,是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能,而被广泛地应用于化工、日化、医药等行
19、业。近些年来,由于燃料价格的上涨,乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势,且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。 长期以来,乙醇多以蒸馏法生产,但是由于乙醇水体系有共沸现象,普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液,因此,研究和改进乙醇水体系的精馏设备是非常重要的。 塔设备是最常采用的精馏装置,无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用,在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。1.1精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质,而作为气(汽)、液两相传质
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- 乙醇 水分 过程 板式 精馏塔 设计
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