化工原理课程设计

盐城师范学院化工原理课程设计

化工原理课程设计

2014－2015 学年度

化学化工 学院 应用化学 专业

班级 12（1）班 学号 12233101

题目名称 乙醇----水浮阀塔精馏塔的设计

学生姓名 陈红梅 指导教师 吕文林

设计时间：2014年12月7日～2014年12月20日

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目录

设计摘要 ………………………………………………………………………… 4 第一章 概述……………………………………………………………………… 5 1.1 塔设备的类型……………………………………………………………………5 1.2 精馏操作对塔设备的要求………………………………………………………5 1.3板式塔与填料塔的比较及选型…………………………………………………6

1.3.1 板式塔与填料塔的比较及选型…………………………………………7 1.3.2 塔设备的选型……………………………………………………………8 1.3.3 板式塔的设计步骤 ……………………………………………………8 第二章 设计任务……………………………………………………………………8

2.1 设计摘要…………………………………………………………………8 2.2 设计任务及条件…………………………………………………………9 2.3 设计任务书………………………………………………………………10 第三章 设计方案简介……………………………………………………………10 3.1 设计方案的确定………………………………………………………………10

3.1.1 装置流程的确定………………………………………………………11 3.1.2 操作压力的选择………………………………………………………11 3.1.3 进料状况的选择………………………………………………………12 3.1.4 加热方式的选择………………………………………………………12 3.1.5 回流比的选择…………………………………………………………12 3.2 塔板的类型与选择……………………………………………………………12

3.2.1 塔板的类型……………………………………………………………14 3.2.2 塔板的选择……………………………………………………………14 第四章 浮阀塔精馏工艺设计…………………………………………………… 14 4.1 工艺计算………………………………………………………………………15 4.1.1 全塔物料衡算…………………………………………………………17 4.1.2 Rmin的确定……………………………………………………………23

4.1.3 塔板数的确定 ……………………………………………………… 23 4.2 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算…………………………………23

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4.2.1 操作压力………………………………………………………………23 4.2.2 操作温度………………………………………………………………23 4.2.3 平均摩尔质量…………………………………………………………24 4.2.4 平均密度………………………………………………………………26 4.2.5 液体平均表面张力计算………………………………………………29 4.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算…………………………………………………33

4.3.1 塔径的计算……………………………………………………………33 4.3.2 精馏塔有效高度的计算………………………………………………34 4.3.3 塔高的计算……………………………………………………………34 4.4 塔板主要工艺尺寸的计算……………………………………………………37

4.4.1 溢流装置计算…………………………………………………………39 4.4.2 塔板布置及浮阀数目与排列…………………………………………39 4.5 塔板流体力学验算……………………………………………………………39

4.5.1 气相通过浮阀塔板的压降……………………………………………40 4.5.2 淹塔……………………………………………………………………42 4.5.3 雾沫夹带………………………………………………………………43 4.6 塔板负荷性能图………………………………………………………………43

4.6.1 雾沫夹带线……………………………………………………………44 4.6.2 液泛线…………………………………………………………………46 4.6.3 液相负荷上限线………………………………………………………46 4.6.4 漏液线…………………………………………………………………47 4.6.5 液相负荷下限线………………………………………………………50 4.6.6 工艺设计计算结果…………………………………………………51 4.7 塔附件设计…………………………………………………………………52

4.7.1 接管……………………………………………………………………54 4.7.2 简体和封头……………………………………………………………54 4.7.3 除沫器…………………………………………………………………54 4.7.4 裙座……………………………………………………………………54 4.7.5 吊柱……………………………………………………………………54

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4.7.6 人孔……………………………………………………………………55 4.8 附属设计………………………………………………………………55

4.8.1 冷凝器…………………………………………………………………55 4.8.2 再沸器…………………………………………………………………55 主要参考文献……………………………………………………………………… 55 课程设计心得……………………………………………………………………… 56

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摘要

化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组份组成的混合物，其中大部分都是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质，传热的过程。

在本设计中我们使用浮阀塔，浮阀塔是一种板式，用于气液传质过程中。浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小（因气体水平吹出之故），塔板效率较高，生产能力较大。塔结构简单，制造费用便宜，并能适应常用的物料状况，是化工，炼油行业中使用最广泛的塔型之一。

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