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1、年产年产2600026000吨乙醇精馏装置吨乙醇精馏装置设计设计2报 告 内 容前言前言第一章第一章 精馏流程的确定精馏流程的确定第二章第二章 工艺计算工艺计算第三章第三章 塔径的计算塔径的计算第四章第四章 塔高的计算塔高的计算第五章第五章 溢流装置的计算溢流装置的计算第六章第六章 筛板的流体力学验算筛板的流体力学验算第七章第七章 塔板负荷性能图塔板负荷性能图第八章第八章 塔附件的设计塔附件的设计3报报 告告 内内 容容 第九章第九章 塔总体高度的设计塔总体高度的设计 第十章第十章 附件设备设计附件设备设计 第十一章第十一章 附录附录 设计后的心得体会设计后的心得体会 谢词谢词4前前 言言u
2、本文主要研究乙醇本文主要研究乙醇水精馏过程，选用板式塔，它为水精馏过程，选用板式塔，它为逐级接触式的气液传质设备。塔板按一定间距安置在塔内。逐级接触式的气液传质设备。塔板按一定间距安置在塔内。首先根据设计任务，确定操作条件。比如：操作压力的确首先根据设计任务，确定操作条件。比如：操作压力的确定、进料状态等的确定。然后设计工艺流程草图。根据确定、进料状态等的确定。然后设计工艺流程草图。根据确定的方案，确定具体的参数，即一个完整的设计就初步确定的方案，确定具体的参数，即一个完整的设计就初步确定了。然后计算塔的工艺尺寸、筛板的流体力学演算、塔定了。然后计算塔的工艺尺寸、筛板的流体力学演算、塔板的负荷
3、性能，最后根据计算选择合适的辅助设备。板的负荷性能，最后根据计算选择合适的辅助设备。u 本设计利用塔底釜液预热原料，既节省加热介质蒸汽，本设计利用塔底釜液预热原料，既节省加热介质蒸汽，又节省冷却介质冷凝水。采用节能装置，装置结构简单。又节省冷却介质冷凝水。采用节能装置，装置结构简单。5前前 言言u设计任务设计任务生产能力：生产能力：26000吨吨/年年操作周期：操作周期：7200小时小时/年年进料组成：进料组成：41.2%（质量分率，以下同）（质量分率，以下同）塔顶产品组成：塔顶产品组成：91.7%塔底产品组成：塔底产品组成：1%u操作条件操作条件 操作压力：常压操作压力：常压 进料热状态：泡
4、点进料进料热状态：泡点进料 单板压降：单板压降：0.7kPa67工艺计算 物料衡算物料衡算根据根据设计设计任任务计务计算出塔算出塔顶顶、塔底及原、塔底及原料液的各料液的各项参数项参数 ，计计算出最小回流比算出最小回流比和和实际实际回流比回流比从从而算出理而算出理论论塔板塔板数数。 热热量衡算量衡算根据塔根据塔顶顶全凝器的全凝器的热负热负荷荷计计算出冷凝算出冷凝水用量，由于水用量，由于Q QWW 小于小于Q Qf f，计计算出蒸算出蒸汽加汽加热设备热设备所需蒸汽量。所需蒸汽量。8工艺计算结果汇总名称名称原料液原料液馏出液馏出液釜残液釜残液a (质量质量%) 41.391.71x (摩尔摩尔%)
5、0.21590.81210.0039摩尔质量（摩尔质量（kg/kmol） 24.0440.7418.11质量（质量（kg/h） 8127.243611.114516.13沸点温度（沸点温度（t/ ）82.978.599.99最小回流比（最小回流比（Rmin） 1.03实际回流比（实际回流比（R ）1.751理论塔板数（块）理论塔板数（块） 16（包括再沸器）（包括再沸器） 冷凝水用量（冷凝水用量（kg/h） 1.33105 蒸汽流量（蒸汽流量（kg/h） 142.69设备设计计算设备设计计算1、塔径的计算、塔径的计算2、塔高的计算、塔高的计算3、溢流装置的计算、溢流装置的计算4、塔附件的设计、
6、塔附件的设计5、塔总体高度的设计、塔总体高度的设计6、附件设备的选择、附件设备的选择101、塔径的计算、塔径的计算a、分别计算出精馏段和提馏段乙醇、分别计算出精馏段和提馏段乙醇-水的液相、气相水的液相、气相密度。密度。b、分别计算出精馏段和提馏段乙醇、分别计算出精馏段和提馏段乙醇-水的平均张力。水的平均张力。C、操作气速取泛点气速、操作气速取泛点气速Uf的的65%，根据精馏段，根据精馏段V=L+D 算出精馏段塔径，圆整后为算出精馏段塔径，圆整后为1.5m；根据提；根据提馏段馏段L2=L1+qF 算出提馏段塔径为算出提馏段塔径为1.6m。综合考虑，。综合考虑，将塔径整体圆整为将塔径整体圆整为1.
7、6m。112、塔高的计算、塔高的计算 实际塔板数为实际塔板数为33块（含塔釜），块（含塔釜）， 板间距板间距 HT =0.4m，人孔的数目为，人孔的数目为 3，取人孔两板，取人孔两板之间的间距之间的间距HT =0.6m ，则塔顶空间，则塔顶空间HD =1.2m ，塔底空间塔底空间HW=2.5m ，进料板空间高度，进料板空间高度HF=0.5m ，那么全塔高度：那么全塔高度： Z=HD + (N-2-S)HT + SHT + HF + HW=17.2m123、溢流装置的计算、溢流装置的计算a、堰长、堰长LW和堰高和堰高hWb、弓形降液管宽度、弓形降液管宽度Wd和截面积和截面积AfC、塔板的布置、塔
8、板的布置d、开孔区面积的计算、开孔区面积的计算e、筛孔的计算及排列、筛孔的计算及排列134、塔附件的设计、塔附件的设计a、管子的选择、管子的选择b、法兰的选择、法兰的选择c、筒体和封头、筒体和封头d、除沫器、除沫器e、裙座、裙座f、吊柱、吊柱g、人孔、人孔145、附属设备的设计、附属设备的设计 冷凝器冷凝器 再沸器再沸器冷却剂选择水：冷却水方便容易冷却剂选择水：冷却水方便容易得到，升温线较高，用水量较小，得到，升温线较高，用水量较小，平均温差小，传热面积大。平均温差小，传热面积大。 采用水蒸汽作为加热剂：水蒸汽容易采用水蒸汽作为加热剂：水蒸汽容易获得，清洁，不容易结垢，不容易腐获得，清洁，不容
9、易结垢，不容易腐蚀加热管，饱和水蒸汽冷凝放热值大。蚀加热管，饱和水蒸汽冷凝放热值大。本设计采用立式再沸器。本设计采用立式再沸器。15筛板塔设备计算结果项目项目符号符号单位单位精馏段精馏段提馏段提馏段平均温度平均温度t 78.599.99气相流量气相流量VVm3/h 8891.18413942.6液相流量液相流量Llm3/h 7.8715.96实际板数实际板数N33块块塔径塔径Dm 1.61.6板间距板间距HTm 0.40.4堰长堰长LWm 1.121.12堰高堰高hwm 0.05620.0562板上液层高度板上液层高度hLm 0.070.07降液管底隙高降液管底隙高hom 0.030.03降液
10、管宽度降液管宽度Wdm 0.241616筛板塔设备计算结果降液管截面降液管截面Afm2 0.191塔板类型塔板类型筛板塔筛板塔溢流形式溢流形式单溢流单溢流降液管形式降液管形式弓型降液管弓型降液管安定区宽度安定区宽度WSmm 0.065边缘区宽度边缘区宽度WCmm 0.045筛孔总面积筛孔总面积AOm2 1.3759筛孔数筛孔数n2388开孔率开孔率 %3.4塔高塔高Hm17.2液相负荷上线液相负荷上线Ls，max m3/s 0.0191液相负荷下线液相负荷下线Ls，min m3/s 0.0005617筛板的流体力学验算筛板的流体力学验算1、塔板的压降、塔板的压降 a、干板阻力、干板阻力 b、气
11、体通过液层阻力、气体通过液层阻力 c、液体表面张力的阻力、液体表面张力的阻力2、校核塔板的流体力学条件、校核塔板的流体力学条件 a、液沫夹带、液沫夹带 b、漏液、漏液 c、液泛、液泛18塔板负荷性能图塔板负荷性能图19设计评价设计评价1. 本次设计工艺上本次设计工艺上采用采用双双组分组分、逆流、逆流、逐级接触的筛逐级接触的筛板精馏塔。板精馏塔。2.本设计利用塔底釜液加热原料，即节省加热介质蒸本设计利用塔底釜液加热原料，即节省加热介质蒸汽，又节省冷却介质冷凝水。采用节能装置，装置汽，又节省冷却介质冷凝水。采用节能装置，装置结构简单。结构简单。3、设计计算了满足生产规模的设计计算了满足生产规模的精
12、馏塔及塔附件设备精馏塔及塔附件设备的的尺寸，并重点尺寸，并重点对筛板塔进行了流体力学验算，做对筛板塔进行了流体力学验算，做出塔板负荷性能图，确定出操作范围，证出塔板负荷性能图，确定出操作范围，证明明在该范在该范围内操作能满足设计任务的要求。围内操作能满足设计任务的要求。20 设计体会设计体会 通过设计，我们不仅更进一步地理解了所学通过设计，我们不仅更进一步地理解了所学专业课程中的内容及其在实际生活和生产中的运专业课程中的内容及其在实际生活和生产中的运用，而且对我们的思维逻辑方式有积极的意义。用，而且对我们的思维逻辑方式有积极的意义。通过解决设计过程中所遇到的许多问题，我对化通过解决设计过程中所遇到的许多问题，我对化工设计的认知程度又上了一个新台阶工设计的认知程度又上了一个新台阶 。
