乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计

吉林化工学院化工原理课程设计I目录第一章前言.......................................................1.1塔设备简介……………………………………………………………………….1.2设计方案简介…………………………………………………………………第二章设计内容…………………………………………………………………………….2.1设计方案的确定和论证……………………………………………………………………2.1.1塔型的选择…………………………………………………………………………2.1.2板型的选择…………………………………………………………………………2.1.3压力的选择……………………………………………………………………………2.1.4加热剂的选择…………………………………………………………………………2.1.5冷却剂的选择…………………………………………………………………………2.1.6加热状态的选择……………………………………………………………………..第三章精馏塔的工艺计算...................................................43.1物料衡算...............................................................43.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率.......................................43.1.2物料衡算...............................................................43.2回流比的确定...........................................................53.3板数的确定.............................................................63.3.1精馏塔的气液相负荷.....................................................63.3.2精馏段与提馏段操作线方程...............................................63.3.3逐板法确定理论板数及进料位置...........................................63.3.4全塔效率...............................................................83.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算...................................83.4.1操作温度的计算.........................................................83.4.2操作压强...............................................................93.4.3塔内各段气液两相的平均分子量..........................................10吉林化工学院化工原理课程设计II3.4.4精馏塔各组分的密度....................................................123.4.5液体表面张力的计算....................................................153.4.6液体平均粘度的计算....................................................153.4.7气液负荷计算..........................................................163.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算..............................................163.5.1塔径的计算.............................................错误!未定义书签。3.5.2精馏塔有效高度的计算...................................错误!未定义书签。3.5.3溢流装置计算...........................................错误!未定义书签。3.5.4塔板布置..............................................................203.6筛板的流体力学验算....................................................213.6.1塔板压降..............................................................213.6.2液沫夹带...............................................错误!未定义书签。3.6.3漏液...................................................错误!未定义书签。3.6.4液泛...................................................错误!未定义书签。3.7塔板负荷性能图.........................................错误!未定义书签。3.7.1过量液沫夹带线关系式...................................错误!未定义书签。3.7.2液相下限线关系式.......................................错误!未定义书签。3.7.3严重漏夜线关系式......................................错误!未定义书签。43.7.4液相上限线关系式.......................................错误!未定义书签。3.7.5降液管液泛线关系式.....................................错误!未定义书签。3.8主要接管尺寸的选取.....................................错误!未定义书签。3.8.1进料管.................................................错误!未定义书签。3.8.2釜液出口管.............................................错误!未定义书签。3.8.3塔顶蒸汽管.............................................错误!未定义书签。3.8.4回流管.................................................错误!未定义书签。3.8.5塔底蒸汽管.............................................错误!未定义书签。第四章主要计算计算结果列表.......................错误!未定义书签。浮阀塔计算结果汇总...........................................错误!未定义书签。参考文献..................................................................30主要符号说明..............................................................31附录......................................................错误!未定义书签。一、物性表...................................................错误!未定义书签。二、负荷性能图...............................................错误!未定义书签。三、带控制点的工艺流程图....................................................37四、塔的设备结构图................................................38吉林化工学院化工原理课程设计III第一章前言1.1塔设备简介精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：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。二：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。三：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。四：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。五：结构简单，造价低，安装检修方便。六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。1.2设计方案简介首先，丙烯腈和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入丙烯腈的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成丙烯腈和水的分离。吉林化工学院化工原理课程设计1第二章设计内容2.1设计方案的确定和论证2.1.1塔型的选择项目塔型板式填料压力降压力降较大压力降较小空塔气速空塔气速大空塔气速小塔效率效率稳定塔径1400mm一下效率较高，塔径增大，效率降低液气比适应范围较大对液体喷淋有一定要求持液量较大较小安装维修较容易较困难造价直径较大时比填料塔便宜直径小于800mm，比板式塔便宜直径增大，造价显著增加所以，本次设计选择板式塔。2.1.2板型的选择常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所吉林化工学院化工原理课程设计2以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。浮阀塔的优点是：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