化工原理课程设计乙醇水浮阀塔精馏工艺设计.doc
《化工原理课程设计乙醇水浮阀塔精馏工艺设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理课程设计乙醇水浮阀塔精馏工艺设计.doc(55页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、 课 程 设 计 设计题目 乙醇-水浮阀塔精馏工艺设计学生姓名 学 号 专业班级 高分子08-4班 指导教师 2011年 1 月 21 日设计题目乙醇水浮阀塔精馏工艺设计成绩课程设计主要内容级jjjj指导教师评语建议:从学生的工作态度、工作量、设计(论文)的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。签 名: 200 年 月 日化工原理课程设计任务书专业 高分子 班级 08-4 姓名 严泽武 学号 20083116 设计题目:板式精馏塔设计设计时间:2011年1月10日 至 2010年1月21日指导老师:姚运金老师。 设计任务:年处理 1.15万 吨乙醇-水溶液系统1. 料液含乙醇 2
2、7.2wt% ,馏出液含乙醇不少于94 wt%,残液含乙醇不大于0.05 wt%2. 操作条件:(1) 泡点进料,回流比R= 1.5 Rmin。(2) 塔釜加热蒸汽压力:间接0.2 MPa(表压),直接0.1 MPa(绝压)。(3) 塔顶全凝器冷却水进口温度20,出口温度50 。(4) 常压操作。年工作日300320 d,每天工作24 h。(5) 设备形式(筛板塔、浮阀塔、泡罩塔等)自选。(6) 安装地点:合肥任务来源:合肥酒厂设计主要内容:工艺流程的确定,塔和塔板的工艺尺寸计算,塔板的流体力学验算及负荷性能图,辅助设备的计算与选型,主体设备的机械设计。关键词: 浮阀塔 乙醇 设计乙醇水浮阀塔
3、精馏工艺设计摘要:本设计是以浮阀塔为精馏设备分离乙醇水混合溶液。先找出乙醇和水的有关数据,以此利用Autocad作图求出最小回流比2.223和理论塔板数25.7块,然后对塔和塔板的工艺尺寸进行计算,确定了塔高为32.07m,塔径1.8m。对塔的流体力学进行验证后,符合浮阀塔的操作性能。经过对塔设备的强度计算,壁厚12mm,满足设计要求。关键词: 浮阀塔 乙醇 设计 英文摘要Abstract: In this design,the float vavle tower was used to distill and separate the ehanolwater solution. Firstl
4、y, the essential data of water and ehanol was found, and the minimum reflux ratio 2.223 and the theoretical plate number 25.7 was obtained through the diagram drawed by the software Autocad. After calculating the size of the tower and plate ,the diameter of the tower and the height of the tower was
5、determined,and the result was 1.8 m and 32.07 m, respectively. At last, according to the liquid mechanic calculation of the tower , it was suitable to the capable of operating of this floating valve tower. By calculating the intensity of the tower,the thickness of the tower was got,and the thickness
6、 should meet the indensity requirement.Keywords: float vavle tower ehanol design 目 录 化工原理课程设计任务书3摘要4一、设计任务及方案简介101.1 设计任务101.2 设计方案论证及确定10二、工艺流程草图及说明122.1.1 工艺草图122.2 工艺流程说明12三、精馏塔工艺的设计及计算133.1 塔的物料衡算:133.1.1 液料及塔顶,塔底产品含乙醇摩尔分数133.1.2平均摩尔质量133.1.3 物料衡算133.2 塔板数的确定:143.2.1 理论塔板数的求取153.2.2求最小回流比及操作回流比R
7、163.2.3 求理论塔板数163.3 塔的平均温度:173.4 密度173.4.1 精馏段173.4.2 提馏段183.4.3 不同温度下乙醇和水的密度183.5 混合物的粘度193.6 相对挥发度193.6.1 精馏段挥发度193.6.2 提馏段挥发度193.7 气液相体积流量计算203.7.1 精馏段203.7.2 提馏段203.8 混合溶液表面张力20v3.8.1 精馏段213.8.2 提馏段223.9 全塔效率及实际塔板数22四、工艺计算及主体设备的设计234.1 管径的初步设计234.1.1精馏段244.1.2 提馏段254.2 溢流装置254.2.1 堰长254.2.2 方形降液
8、管的宽度和横截面264.2.3 降液管底隙高度264.3 塔板分布及浮阀数目及排列264.3.1 塔板分布264.3.2 浮阀数目与排列264.4 塔板的流体力学计算294.4.1 气相通过浮阀塔板的压降294.5 淹塔304.5.1 精馏度304.5.2 提馏段304.6 物沫夹带314.6.1 精馏段314.6.2 提馏段314.7塔板负荷性能图324.7.1 物沫夹带线324.7.2 液泛线324.8 液相负荷上限334.9 液漏线334.10 液相负荷下限性34五、塔的附属设备选型及校核355.1 接管355.1.1 进料管355.1.2 回流管365.1.3 塔釜出料管365.1.4
9、 塔顶蒸汽出料管375.1.5 塔釜进气管375.1.6 法兰375.2 筒体与封头385.2.1 筒体385.2.2 封头395.3 除沫器395.4 裙座395.5吊柱405.6人孔405.7 塔总体高度的计算405.7.1 塔的顶部空间高度405.7.2 塔的底部空间高度405.7.3 塔立体高度405.8 附属设备设计415.8.1 冷凝器的选择415.8.2 再沸器的选择41六、 塔的各项指标校验426.1 风载荷及风弯矩426.1.1 风载荷426.2 风弯矩426.3 离心泵选型436.4 塔体的强度和稳定性校核446.4.1 塔底危险截面1-1轴向应力计算446.5 质量载荷4
10、46.6 塔底抗压强度校核456.6.1 塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性校核456.7 裙座的强度及稳定性校核45裙座底部0-0截面的轴向应力计算456.8 焊缝强度466.9.1 水压试验时,塔体1-1截面的强度条件466.9.2水压试验时裙裾底部1-1截面的强度和稳定性验算47七、设计结果概要及汇总477.1 全塔工艺设计结果总汇477.2 主要符号说明50八、总结528.1 总结528.2 心得53九、主要参考文献54绪论本设计书介绍的是浮阀塔精馏的设计,其中包括设计方案的确定、塔主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图及草图及说明、设计结果概要及一览表等几大内容。本设计主
11、要用于分离酒精和水的混合物,利用浮阀塔将其进行精馏分离。精馏所进行的是精馏所进行的是气、液两相之间的传质,而作为气、液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气、液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。在本设计过程中,严格按照常用数据算图,化工设备常用材料性能以及化工图例国标规定进行设计,同时查阅了大量的有关资料。每一步的计算都严格按照化工原理课程设计一书中的公式进行计算,并经过核对与验算,总体来说有一定的合理性。由于本组所有成员能力水平有限,设计书中难免会存在不完善的地方,在此,诚恳地希望老师批评改正,让我们能更进一步的努力。一、设计任务及方案简介1.1 设计任务1.1.1 设计题目:年处理
12、11.5万吨乙醇水溶液系统1.1.2 设计条件:液料含乙醇27.2wt%,馏出液含乙醇不少于94wt%,残液含乙醇不大于0.05wt%。1.1.3 操作条件:(1)泡点进料,回流比。(2)塔釜加热蒸汽压力,间接0.2Mpa(表压),直接0.1Mpa(绝压)。(3)塔顶全凝器冷却水进口温度20C,出口温度50C。(4)常压操作,年工作日300d,每天工作24h。(5)设备形式:浮阀塔安装地点:合肥任务来源:合肥酒厂设计主要内容:工艺流程的确定,塔和塔板的工艺尺寸计算,塔板的流体力学验算及负荷性能图,辅助设备的计算和选型,主体设备的机械设计。1.2 设计方案论证及确定1.2.1 生产时日及处理量的
13、选择:设计要求塔年处理11.5万吨乙醇水溶液系统,年工作日300d,每天工作24h。1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因:因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下: (1)生产能力大:即单位塔截面大的气液相流率,不会产生液泛等不正常流动。 (2)效率高:气液两相在塔内保持充分的密切接触,具有较高的塔板效率或传质效率。 (3)流体阻力小:流体通过塔设备时阻力降小,可以节省动力费用,在减压操作是时,易于达到所要求的真空度。 (4)有一定的操作弹性:当气液相流率有一定波动时,两相均能维持正常的流动,而且不会使效率发生较大的变化。 (5)结构简单,造价低,安装检修方便。 (6)能满足某些工艺的特性:
14、腐蚀性,热敏性,起泡性等。 故选用板式塔。1.2.3 板式精馏塔选择浮阀塔的原因:(1)生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑,其开孔面积大于泡罩塔板,生产能力比泡罩塔板大 20%40%,与筛板塔接近。 (2)操作弹性大,由于阀片可以自由升降以适应气量的变化,因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔,泡罩塔都大。 (3)塔板效率高,由于上升气体从水平方向吹入液层,故气液接触时间较长,而雾沫夹带量小,塔板效率高。 (4)气体压降及液面落差小,因气液流过浮阀塔板时阻力较小,使气体压降及液面落差比泡罩塔小。 (5)塔的造价较低,浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%80%,但是比筛板塔高
15、20%30。 1.2.4 选择泡点进料的原因:在供热量一定的情况下,热量应尽可能从塔底输入,使产生的气相回流在全塔发挥作用。为使塔的操作稳定,免受季节气温影响,精、提馏段采用相同塔径以便于制造,则常采用泡点进料。1.2.5 操作压力的选择: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。1.2.6 加热方式的选择:采用间接蒸汽加热,设置再沸器。1.2.7 回流比的选择:主要从经济观点出发,力求使设备费用和操作费用之和最低,该设计选择为。二、工艺流程草图及说明2.1.1 工艺草图2.1 工艺流程草图 图
16、 2-1 工艺流程简图2.2 工艺流程说明一整套精馏装置应该包括精馏塔、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。操作时,连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品,部分液体气化,产生上升蒸汽,一起通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝,并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液,其余部分经冷凝器冷凝后
17、送出作为塔顶产品,经冷凝器冷却后送入贮槽。塔釜采用再沸器加热。塔底产品经冷却后送入贮槽。三、精馏塔工艺的设计及计算3.1 塔的物料衡算:3.1.1 液料及塔顶,塔底产品含乙醇摩尔分数=0.128 =0.86=0.0001963.1.2平均摩尔质量 =0.12846.07+(1-0.128)18.02=21.61 Kg/Kmol =0.8646.07+(1-0.86)18.02=42.14 Kg/Kmol =0.00019646.07+(1-0.000196)18.02=18.03 Kg/Kmol3.1.3 物料衡算总物料衡算 +=15972.22 Kg/h易挥发组份物料衡算 94+0.05=0
18、.12815972.22联立以上式,得: =15972.22 Kg/h =15972.22/21.61=739.11 Kmol/h=4615.71 Kg/h D=4615.71/42.14=109.53 Kmol/h =11356.51 Kg/h W=/11356.5118.03=629.58 Kmol/h 3.2 塔板数的确定:表3-1 不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成如下表所示温度F乙醇气相摩尔分数乙醇液相摩尔分数温度F乙醇气相摩尔分数乙醇液相摩尔分数温度F乙醇气相摩尔分数乙醇液相摩尔分数F 212.031900180.21790.5567150.232323175.99860.64415
19、70.464647206.820.1077460.010101179.93790.5614480.242424175.86530.647980.474748202.72810.1864840.020202179.67480.5659640.252525175.73420.651860.484849199.43230.2465280.030303179.42670.5702930.262626175.60520.65580.49495196.72320.2937860.040404179.19180.5744620.272727175.47840.6598030.505051194.46120.
- 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:
- 化工 原理 课程设计 乙醇 水浮阀塔 精馏 工艺 设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4193810.html