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南京工程学院
课程设计说明书（论文）
题目 乙醇—水连续精馏塔的设计
课 程 名 称 化工原理 院 (系、部、中心) 康尼学院 专 业 环境工程 班 级 K环境091 学 生 姓 名 朱盟翔 学 号 240094410 设 计 地 点 文理楼A404 指 导 教 师 李乾军 张东平
设计起止时间：2011年12月5日至 2011 年12月16日
符号说明
英文字母
Aa——塔板开孔区面积，m2； Af——降液管截面积，m2； A0——筛孔面积； AT——塔截面积；
c0——流量系数，无因此；
C——计算umax时的负荷系数，m/s； CS——气相负荷因子，m/s； d0——筛孔直径，m； D——塔径，m；
DL——液体扩散系数，m2/s； DV——气体扩散系数，m2/s；
eV——液沫夹带线量，kg(液)/kg(气)； E——液流收缩系数，无因次； ET——总板效率，无因次；
F——气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）； F0——筛孔气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）； g——重力加速度，9.81m/s2；
h1——进口堰与降液管间的距离，m；
hC——与干板压降相当的液柱高度，m液柱；hd——与液体流过降液管相当的液柱高度，m；hf——塔板上鼓泡层液高度，m；
h1——与板上液层阻力相当的高度，m液柱； hL——板上清夜层高度，m； h0——降液管底隙高度，m； hOW——堰上液层高度，m； hW——出口堰高度，m； h'W——进口堰高度，m；
Hσ——与克服表面张力的压降相当的液柱高 度，m液柱； H——板式塔高度，m；
溶解系数，kmol/(m3·kPa)； HB——塔底空间高度，m；
Hd——降液管内清夜层高度，m； HD——塔顶空间高度，m； HF——进料板处塔板间距，m； HP——人孔处塔板间距，m； HT——塔板间距，m；
K——稳定系数，无因次； lW——堰长，m；
Lh——液体体积流量，m3/h； LS——液体体积流量，m3/h； n——筛孔数目；
P——操作压力，Pa； △P——压力降，Pa；
△PP——气体通过每层筛板的压降，Pa；r——鼓泡区半径，m， t——筛板的中心距，m； u——空塔气速，m/s；
u0——气体通过筛孔的速度，m/s； u0，min——漏气点速度，m/s；
u'0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；Vh——气体体积流量，m3/h； Vs——气体体积流量，m3/h； Wc——边缘无效区宽度，m； Wd——弓形降液管宽度，m； Ws——破沫区宽度，m； x——液相摩尔分数； X——液相摩尔比； y——气相摩尔分数； Y——气相摩尔比；
Z——板式塔的有效高度，m。 希腊字母
β——充气系数，无因次； δ——筛板厚度，m； ε——空隙率，无因次；
θ——液体在降液管内停留时间，s； μ——粘度，mPa； ρ——密度，kg/m3； σ——表面张力，N/m；
ψ——液体密度校正系数，无因次。 下标
max——最大的； min——最小的； L——液相的； V——气相的。
目录
精馏塔优化设计任务书 ................................................................................................................................ 1 乙醇—水连续精馏塔设计前言..................................................................................................................... 2 精馏塔优化设计计算 .................................................................................................................................... 3
一、 精馏流程确定 .............................................................................................................................. 3 二、 塔的物料衡算 .............................................................................................................................. 3
1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 .................................................................................. 3 2. 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 3 3. 物料衡算 .................................................................................................................................. 3 三、 塔板数的确定 .............................................................................................................................. 4
1. 理论塔板数的求取 ................................................................................ 错误！未定义书签。 2. 实际塔板数的求取 .................................................................................................................. 5 四、 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 .............................................................................. 6
1. 操作压力计算 .......................................................................................................................... 6 2. 操作温度计算 .......................................................................................................................... 6 3. 平均摩尔质量计算 .................................................................................................................. 6 4. 平均密度计算 .......................................................................................................................... 7 5. 液体平均表面张力计算 .......................................................................................................... 7 6. 液相平均粘度 .......................................................................................................................... 8 五、 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ...................................................................................................... 9
1. 塔径的计算 .............................................................................................................................. 9 2. 精馏塔有效高度的计算 ........................................................................................................ 10 六、 塔板主要工艺的计算 ................................................................................................................ 10
1. 溢流装置计算 ........................................................................................................................ 10 2. 塔板布置 ................................................................................................................................ 11 七、 塔板流体力学验算 .................................................................................................................... 12
1. 塔板压降 ................................................................................................................................ 12 2. 液面落差 ................................................................................................................................ 13 3. 液沫夹带 ................................................................................................................................ 13 4. 漏液 ........................................................................................................................................ 14 5. 液泛 ........................................................................................................................................ 14 八、 塔板负荷性能图 ........................................................................................................................ 14
1. 漏液线 .................................................................................................................................... 14 2. 液沫夹带线 ............................................................................................................................ 15 3. 液相负荷下限线 .................................................................................................................... 16 4. 液相负荷上限线 .................................................................................................................... 16 5. 液泛线 .................................................................................................................................... 16
设计计算总结表 .......................................................................................................................................... 19 课程设计心得 .............................................................................................................................................. 20