化工原理课程设计--- 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 11:06:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

化工原理课程设计任务书

专业: 班级: 姓名: 学号:

设计时间:

设计题目: 设计条件: 3. 40 4 5 6

设计任务: 1.

乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 (取至南京某厂药用酒精生产现场) 1. 常压操作,P=1 atm(绝压)。

2. 原料来至上游的粗馏塔,为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失,进精馏塔时原料液温度降为90℃。

塔顶产品为浓度92.41%(质量分率)的药用乙醇,产量为 吨/日。

.塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%(质量分 率)。

.塔釜采用饱和水蒸汽加热(加热方式自选);塔顶采用全凝器,泡点回流。

.操作回流比R=(1.1——2.0)Rmin。 完成该精馏塔工艺设计,包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。

2.画出带控制点的工艺流程图,t-x-y相平衡图,塔板负 荷性能图,筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3.写出该精流塔的设计说明书,包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师: 时间

1设计任务

1.1 任 务

1.1.1 设计题目 乙醇—水筛板精馏塔工艺设计(取至南京某厂药用酒

精生产现场)

1.1.2 设计条件 1.常压操作,P=1 atm(绝压)。

2.原料来至上游的粗馏塔,为95-96℃的饱和蒸气。

因沿程热损失,进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3.塔顶产品为浓度92.41%(质量分率)的药用乙醇,

产量为40吨/日。

4.塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%

(质量分率)。

5.塔釜采用饱和水蒸气加热(加热方式自选);塔顶

采用全凝器,泡点回流。 6.操作回流比R=(1.1—2.0)Rmin 。

1.1.3 设计任务

1.完成该精馏塔工艺设计,包括辅助设备及进出口接

管的计算和选型。

2.画出带控制点的工艺流程示意图,t-x-y相平衡

图,塔板负荷性能图,筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3.写出该精馏塔的设计说明书,包括设计结果汇总

和对自己设计的评价。

1.2 设计方案论证及确定

1.2.1 生产时日

设计要求塔日产40吨92.41%乙醇,工厂实行三班制,每班工作8小时,每 天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型

精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较[1]知:板式塔直径放大时,塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大,因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的,它与泡罩塔相比较具有下列优点:生产能力大10-15%,板效率提高15%左右,而压降可降低30%左右,另外筛板塔结构简单,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右,安装容易,也便于

清洗检修[2]。因此,本设计采用筛板塔比较合适。 1.2.3 精馏方式

由设计要求知,本精馏塔为连续精馏方式。 1.2.4 操作压力

常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用,提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作,因此本精馏设计选择在常压下操作。

1.2.5加热方式

在本物系中,水为难挥发液体,选用直接蒸汽加热,可节省再沸器。 1.2.6 工艺流程

原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预热,再进精馏塔,精馏塔塔顶蒸汽经全凝器冷凝,泡点回流,塔顶产品输送进乙醇贮存罐,而再沸器则加热釜液,塔釜产品流入釜液贮存罐。

2 筛板式精馏塔的工艺设计

2.1 精馏塔的工艺计算

2.1.1 乙醇和水的汽液平衡组成

相对挥发度?的计算:

塔顶产品浓度为92.4%,因此,可近似看成纯乙醇溶液;同理,塔底浓度为0.02%可近似看成纯水溶液。所以,塔顶温度为乙醇沸点为78.3oC,塔底温度为水

的沸点96.0oC

表2-1查书[2]得:不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成如下表所示:

液相摩尔 分数x 0.00 0.0190 0.0721 0.0966 0.1238 0.1661 0.2337 0.2608 气相摩尔分数y 0.00 0.1700 0.3891 0.4375 0.4704 0.5089 0.5445 0.5580 温度/℃ 100 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1 82.7 82.3 液相摩尔 分数x 0.3273 0.3965 0.5079 0.5198 0.5732 0.6763 0.7472 0.8943 气相摩尔分数y 0.5826 0.6122 0.6564 0.6599 0.6841 0.7385 0.7815 0.8943 温度/℃ 81.5 80.7 79.8 79.7 79.3 78.74 78.41 78.15 根据以上数据画出以下乙醇-水的t-x(y)相平衡图,以及乙醇-水的x-y图