化工原理课程设计(DOC34页)debt.doc
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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.化工原原理课课程设计计设计(论论文)题题目:板板式精馏馏塔的设设计学 院 名 称: 材料与与化学工工程学院院 专 业:化学学工程与与工艺 班 级: 化工1511姓 名:学 号指 导 教 师:职 称定稿日期期:20118年1月7日化工原理课程设计目录1设计任任务书441.1设设计任务务41.2工工艺操作作条件441.3设设计内容容要求442精馏塔塔设计552.1塔塔设备设设计思路路52.2乙乙醇水溶液液的分析析52.2.1乙醇水溶液液的性质质52.2.2乙醇水
2、溶液液气液平平衡数据据的获取取52.3工工艺操作作条件的的确定772.3.1压力力的确定定72.3.2进料料热状态态的确定定72.3.3回流流比的确确定82.3.4塔盘盘类型与与选择992.3.5塔釜釜加热、塔塔顶冷凝凝方式1122.3.6工艺艺流程图图123精馏塔塔的工艺艺计算1133.1物物料衡算算133.2操操作线的的计算1133.3精精馏塔工工艺条件件及有关关物性数数据1443.3.1Asspenn pllus简简捷计算算法1443.3.2AsspennPluus严格格计算法法143.4塔塔径计算算163.5溢溢流装置置计算1173.6塔塔板布置置及浮阀阀数目与与排列2203.7塔塔板
3、流体体力学校校验2113.7.1气相相通过浮浮阀塔板板的压强强降2113.7.2液泛泛213.7.3雾沫沫夹带2223.8塔塔板负荷荷性能图图233.8.1雾沫沫夹带线线233.8.2液泛泛线2443.8.3液相相负荷上上限线2243.8.4漏液液线2553.8.5液相相负荷下下限线2253.9水水力学校校核2664计算结结果汇总总305Asppen软软件验算算315.1达达到目标标要求回回流比的的计算3315.2最最佳进料料位置的的计算3315.3塔塔径验算算326参考文文献3441 设计任务务书1.1 设计任务务(1)原原料液:乙醇水水溶液,其其中乙醇醇(质量量分数): 55%(2)塔塔顶
4、产品品中乙醇醇(质量量分数)不低于于:90%(3)塔塔釜中乙乙醇质量量分数不不高于:1%(4)生生产能力力:年开开工时间300天,乙乙醇产量量:200000吨/年+上浮量=2000000+188*10000=380000吨/年(上浮浮量=学号*1000吨/年)(5)安安装地点点:自选选(这里里选在宁宁波石化化基地镇镇海炼化化)1.2 工艺操作作条件(1)精精馏塔顶顶压强:自选; (2)进料料热状态态:自选选;(3)回回流比:自选; (4)塔板板类型:自选。(5)塔塔釜加热热、塔顶顶冷凝方方式:自自选注:工艺艺自选条条件由分分析后得得到。1.3 设计内容容要求(1)设设计方案案的确定定及流程程说
5、明(2)塔塔的工艺艺计算(3)塔塔和塔板板主要工工艺尺寸寸的设计计,包括括塔高、塔塔径以及及塔板结结构尺寸寸的确定定;塔板板的流体体力学验验算;塔塔板的负负荷性能能图。(4)编编制设计计结果概概要或设设计一览览表(5)绘绘制塔设设备结构构图(包括塔塔板的局局部放大大图)一张,工工艺流程程图一张张:采用用CAD软件绘绘制并用用3号图纸纸打印,与与设计说说明书一一起装订订。(6)设设计说明明书的编编写格式式按照本本科毕业业设计(论论文)书书写格式式。(7)选选做:Asppen软件验验算,精精馏塔附附属设备备的设计计。第46页2 精馏塔设设计2.1 塔设备设设计思路路1)塔塔高的计计算,包包括塔的的
6、主体高高度、顶顶部与底底部空间间的高度度,裙座座高度。2)塔塔径的计计算装置的有有关条件件给定塔塔板设计计条件准备事事项确定塔塔径溢流流区的设设计气液接接触区的的设计各项校校核计算算3)塔塔内件的的设计,主主要是塔塔盘的工工艺和结结构设计计。此外外还有塔塔的进出出口、防防冲挡板板、放涡涡器、除除沫器等等的设计计计算。2.2 乙醇水水溶液的的分析2.2.1 乙醇水水溶液的的性质由化工原原理下册册(课本P7两组组分非理理想物系系的气液液平衡)可可知:非理想溶溶液,其其表现是是溶液各各组分的的平衡分分压与拉拉乌尔定定律发生生偏差,此此偏差可可正可负负,相应应的,溶溶液分别别称为正正偏差溶溶液和负负偏
7、差溶溶液。乙乙醇水物系系是具有有很大正正偏差溶溶液的典典型例子子。乙醇醇水溶液液是极性性溶液,水与乙醇的混合物的极性比水小比乙醇大。2.2.2 乙醇水水溶液气气液平衡衡数据的的获取依据化工工热力学学(课本本P1443第4章溶液液热力学学性质计计算)可可知如下下图:图 21用Asppen Pluus8.4软件采用Willsonn方程分分析乙醇水溶液液的气液液平衡关关系:其中乙醇醇是易挥挥发组分分,过程程如下图图:图 22解:乙醇醇的摩尔尔质量=46,水的的摩尔质质量=188由已知条条件得:进料组成成(摩尔尔分数,下下同)塔顶产品品组成 残釜液组组成 由以上条条件,作Txy图,结结果如下下:图 2
8、3由上图可可知:常常压下,进进料乙醇醇的摩尔尔分数为为0.3324时时,溶液液的泡点点温度为为81.2,露点点温度为为90.5。2.3 工艺操作作条件的的确定2.3.1 压力的确确定蒸馏可在在常压、加加压和减减压下进进行,通通常,对对常压下下沸点在在室温至至150左右的的混合液液,可以以采用常常压蒸馏馏。一般来说说,常压压蒸馏最最为简单单经济,若若物料无无特殊要要求,应应尽量在在常压下下操作。对对于乙醇醇水体系系,在常常压下是是液态,且且乙醇水不是是热敏性性材料,在在常压下下也可成成功分离离,所以以选用常常压精馏馏。因为为高压或或者真空空操作会会引起操操作上的的其他问问题以及及设备费费用的增增
9、加。因此,本本设计选选择常压压操作条条件。2.3.2 进料热状状态的确确定进料有55种状态态,分别别为过冷冷进料(q1);泡点点进料(q=l);气液混合进料(0ql);饱和蒸汽进料 (q=0):过热蒸汽进料 (q0)。泡点进料时操作较易控制,且不受季节气温的影响。此外,泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相等,设计和制造比较方便。因此,采采用泡点点进料。2.3.3 回流比的的确定回流比大大小不仅仅影响到到所需的的理论塔塔板数,而而且影响响到加热热和冷却却剂的消消耗量,以以及塔板板、塔径径、塔釜釜和冷凝凝器的结结构设计计的选择择。因此此,适宣宣回流比比的选择择是一个个重要问问题。 最小回流流比的确确定
10、(1) 作图法(用用于两组组分精馏馏计算)由乙醇水溶液液的xy气液平平衡图及及q线方程程联立可可求得Rminn。(2) 解析法(用用于多组组分精馏馏计算)用恩德伍伍德公式式求出最最小回流流比 Rmiin 。这里为两两组分溶溶液,所所以采用用作图法法确定最最小回流流比下图为:常压下下,乙醇醇水溶液液的xy(气液液平衡相相图)、各各点具体体数据图图图 24图 25精馏段操操作线斜斜率泡点进料料时,qq线斜率率为无穷穷大,乙乙醇的液液相摩尔尔分数XXF=Xq=0.3244,由上图图对应可知知yq=0.5966故最小回回流比 回流比的的确定根据R=(l.122)Rmmin ,确定定实际回回流比。求得最
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