筛板式精馏塔的设计毕业设计(论文)word格式.doc
《筛板式精馏塔的设计毕业设计(论文)word格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《筛板式精馏塔的设计毕业设计(论文)word格式.doc(30页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、分类号 单位代码 密 级 学 号 0606210265 学生毕业论文题目 筛板式精馏塔的设计作者 指 导 教 师 专业技术职称 硕 士 学科(专业)化 答 辩 日 期 5月13日 2010年 5月13日摘 要本设计为分离乙醇-水混合物,采用筛板式精馏塔.生产时,原料液不断地经预热器预热到指定温度后进入加料板,与精馏段的回流液汇合逐板下流,并与上升蒸气密切接触,不断地进行传质和传热过程,最后进入再沸器的液体几乎全为难挥发组分,引出一部分作为馏残液送预热器回收部分热能后送往贮槽。剩余的部分在再沸器中用间接蒸汽加热气化,生成的蒸气进入塔内逐板上升,每经一块塔板时,都使蒸气中易挥发组分增加,难挥发组分
2、减少,经过若干块塔板后进入塔顶冷凝器全部冷凝,所得冷凝液一部分作回流液,另一部分经冷却器降温后作为塔顶产品(也称馏出液)送往贮槽。设计中采用泡点进料,回流比为最小回流比的1.5倍.本文就是对此精馏塔的一些主要的设计数据进行计算.关键词:精馏塔 筛板论文类型:其他ABSTRACTThis design to separate the ethyl alcohol - water mixture, uses the lamina cribrosa type rectifying tower. When production, raw material fluid preheating enough
3、to after assigning thetemperature enters the feed plate unceasingly after the pre-heater, with the rectifying section phegma convergence by the board lower reaches, and with the rise vapor intimate contact, carries on the mass transfer and the heat transfer process unceasingly, finally enters reboil
4、ers liquid nearly to feel embarrassed the volatile component, draws out a part delivers the pre-heater recycling partial heat energies after the distill residue to escort to the storage tank. The surplus part in the reboiler with the indirect steam heating gasification, the production vapor enters i
5、n the tower by the board rise, when every time after together column tray, makes in the vapor the easy volatile component to increase, the difficult volatile component to reduce, after passing through certain column trays, enters the tower to go against the condenser complete condensation, an obtain
6、ed condensate part makes the phegma, another part after chiller temperature decrease goes against the product as the tower (also saying that distillate) escorts to the storage tank. In the design uses bubble point feeding, the reflux ratio for smallest reflux ratio 1.5 times. This article the rectif
7、ying tower some main design feature carries on the computation regarding this.Key word: Rectifying tower Lamina cribrosa papertype: Other目 录1 绪 论12 流程的确定和说明22.1加料方式22.2进料状态22.3冷凝方式22.4回流方式22.5加热方式22.6加热器23 精馏塔的设计计算33.1 操作条件与基础数据33.1.1 设计任务和设计条件33.1.2 设计方案确定33.2 精馏塔的工艺计算103.2.1全塔的物料衡算103.2.2塔板数的确定103
8、.2.3精馏塔塔体工艺尺寸计算113.2.4 塔板主要尺寸的工艺计算123.2.5 筛板的流体力学验算143.2.6 塔板负荷性能图154 装置辅助设备的选择184.1 再沸器的选择184.1.1内置式再沸器184.1.2釜式再沸器184.1.3虹吸式再沸器184.1.4强制循环式再沸器184.2 塔顶回流冷凝器的选择184.2.1整体式及自流式184.2.2强制循环式195 精馏装置的工艺流程图206板式塔精馏装置设计说明书21参考文献22致 谢231 绪 论化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。互溶液体混合物的分离有多种方法,精馏是其中最常用的一种。混合物的分离,
9、总是根据混合物中各组分间某种物理和化学性质的差异而进行的。根据不同性质上的差异,可以开发出不同的分离方法。精馏操作为其中之一,它是根据互溶液体混合物相对挥发度的不同而达到分离的目的。 精馏过程是化工生产中常用的液体混合物的分离操作。塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作其基本原理是利用互溶液体混合物相对挥发度的不同,实现各组分分离的单元操作。筛板精馏塔是化学工业中常用的传质设备之一。它具有结构简单、造价低;板上液面落差小,气体压降低,生产能力较大;气体分散均匀,传质效率高的优点。板式塔内设置一定
10、数量的塔板,气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层,进行传质与传热。在正常操作状况下,气相为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。气体在压差推动下,经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出,在每块塔板上皆贮有一定的液体,气体穿过板上液层时两相接触进行传质。在生成的气相中,混合物的组成将发生改变,相对挥发度大的轻相在气相中得到富集,而相对挥发度小的重相则在液相中富集,从而达到分离提纯的目的。整个过程熵增为负,需外界提供能量。 2 流程的确定和说明2.1加料方式加料分两种方式:泵加料和高位槽加料. 高位槽加料通过控制液位高度,可以得到稳定流量,但要求搭建塔台,增
11、加基础建设费用;泵加料属于强制进料方式,本次加料可选泵加料,泵和自动调节装置配合控制进料。2.2进料状态进料方式一般有冷液进料,泡点进料,气液混合物进料,露点进料,加热蒸汽进料等。泡点进料对塔操作方便,不受季节气温影响。泡点进料基于恒摩尔流,假定精馏段和提馏段上升蒸汽量相等,精馏段和提馏段塔径基本相等。由于泡点进料时塔的制造比较方便,而其他进料方式对设备的要求高,设计起来难度相对加大,所以采用泡点进料。2.3冷凝方式 选全凝器,塔顶出来的气体温度不高。冷凝后回流液和产品温度不高,无需再次冷凝,且本次分离是为了分离乙醇和水,制造设备较为简单,为节省资金,选全凝器。2.4回流方式宜采用重力回流,对
12、于小型塔,冷凝液由重力作用回流入塔。 优点:回流冷凝器无需支撑结构; 缺点:回流控制较难安装,但强制回流需用泵,安装费用,点耗费用大,故不用强制回流,塔顶上升蒸汽采用冷凝器以冷凝回流入塔内。2.5加热方式 采用间接加热,因为塔釜设了再沸器,故采用间接加热。2.6加热器选用管壳式换热器。只有在工艺物料的特征性或工艺条件特殊时才考虑选用其他形式。例如,热敏性物料加热多采用降膜式或者波纹管式换热器或者换热器流路均匀,加热效率高的加热器。3 精馏塔的设计计算3.1 操作条件与基础数据3.1.1 设计任务和设计条件设计用于乙醇-水混合液分离的常压筛板精馏塔,原料为含乙醇25%(质量分数,下同)的液体,处
13、理量为200吨/天,泡点进料,要求馏出液含乙醇不低于94%,釜液含乙醇不高于0.1%,可取回流比为1.5倍的最小回流比.3.1.2 设计方案确定1. 操作压力精馏操作按操作压力可分为常压精馏,加压精馏和减压精馏。一般采用常压精馏,压力对挥发度的影响不大。在常压下不能进行分离或达不到分离的要求时,采用加压精馏;对于热敏性物质采用减压精馏。当压力较高时,对塔顶冷凝有利,对塔釜加热不利,同时压力升高,相对挥发度降低,管径减小,壁厚增加。本次设计选用常压101.325kPa作为操作压力2.气液平衡关系及平衡数据 表3.1:常压下乙醇水的气液平衡与温度关系(moL/%)温度t/气相乙醇液相乙醇10000
14、95.50.17000.019089.00.38910.072186.70.43750.096685.30.47040.123884.10.50890.166182.70.54450.233782.30.55800.260881.50.58260.3273温度t/气相乙醇液相乙醇80.70.61220.396579.80.65640.507979.70.65990.519879.30.68410.573278.740.73850.676378.410.78150.747278.150.89430.894378.30.9420.95注:摘自化工原理课程设计(大连理工大学出版社)P105图3.1(
15、1).温度 利用常压下乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度的关系可求得tF,tD,tW. tF: (T1-T2)/100(x1-x2)= (tF-T1)/100(xF-x1), (89.0-86.7)/(7.21-9.66)=(tF-89.0)/(11.54-7.21) tF=93.06 tD: (T3-T4)/ 100(x3-x4)= (tD- T3)/ 100(xD-x3), (78.15-78.41)/(89.43-74.72)=( tD-78.15)/(85.98-89.43) tD=78.21 tW: (T5-T6)/ 100(x5-x6)= (tW-T5)/100(xW-x5) (1
16、00-95.5)/(0-1.90)= ( tW-100)/(0.039-0) tW=99.91 精馏段平均温度:t1=(tF+tD)/2=(93.06+78.21)/2=85.63 提馏段平均温度:t2=(tW+tF)/2=(99.91+93.06)/2=96.48(2.)密度已知:混合液密度: 1/L=aA/A +aB/B; 混合气密度: V=T0PM/22.4TP0 (a为质量分数,M为平均相对分子质量)塔顶温度: tD=78.21气相组成yD: (T4-T3) / 100(y4-y3) =(tD- T3)/ 100(yD-y3) (78.41-78.15)/(78.15-89.43)=(
17、78.21-78.15)/(100 yD-89.43) yD=86.82进料温度: tF=93.06气相组成yF: (T1-T2)/100(y1-y2)= (T1-tF)/100(y1-y2) (89.0-86.7)/(38.91-43.75)=(89.0-93.06)/(38.91-100yF) yF=30.36塔底温度: tW=99.91气相组成yW: (T5-T6)/ 100(y5-y6)=(T5-tW)/100(y5-yW) (100-95.5)/(0-17.00)=(100-99.91)/(0-100yW) yW=0.34 精馏段:液相组成x1: x1=(xD+xF)/2=(85.9
18、8+11.54)=48.76气相组成y1: y1=(yD+yF)/2=(86.82+30.36)=58.59所以 ML1=46x1+18(1-x1)=31.65/kmol MV1=46y1+18(1-y1)=34.40/kmol提馏段:液相组成x2: x2=(xW+xF)/2=(0.039+11.54)/2=5.79气相组成y2: y2=(yW+yF)/2=(0.34+30.36)/2=15.35所以 ML2=46x2+18(1- x2)=19.62/kmol MV2=46y2+18(1- y2)=22.30/kmol由不同温度下乙醇和水的密度(单位:/m3) 表3.2 温度/乙醇的密度C水的
19、密度W 80 85 90 95 100 735 730 724 720 716 971.8 968.6 965.3 961.85 958.4求得在tD, tW, tF下的乙醇和水的密度 tF=93.06,(95-90)/(720-724)=(95-93.06)/(720-CF), CF=721.55 (95-90)/(961.85-965.3)=(95-93.06)/(961.85-WF), WF=962.41 1/F=0.25/CF+(1-0.25)/ WF=0.25/721.55+0.75/962.41=0.11 F=888.28 tD=78.21,(95-90)/(720-724)/(9
20、5-78.21)/(720-CD), CD=733.43 (95-90)/(761.85-965.3)=(95-78.21)/(961.85-WD), WD=973.44 1/D=0.94/CD+(1-0.94)/ WD=0.94/733.43+0.06/973.44=0.0013 D=744.44 tW=99.91, (95-90)/(720-724)=(95-99.91)/(720-CW), CW=716.07 (95-90)/(761.85-965.3)=(95-78.21)/(961.85-WW), WW=966.721/W=0.001/CW+(1-0.001)/ WW=0.001/7
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 筛板 精馏塔 设计 毕业设计 论文 word 格式

链接地址:https://www.31ppt.com/p-4030254.html