乙醇和正丙醇物系分离系统的设计

北京理工大学珠海学院课程设计

北京理工大学珠海学院

课程设计任务书

2011 ～2012学年第一学期

学生姓名： 谢威宁 专业班级： 09化工1班 指导教师： 李青云 工作部门： 化工与材料学院 一、 课程设计题目 乙醇和正丙醇物系分离系统的设计 二、课程设计内容（含技术指标）

1.设计条件

生产能力：25000吨/年（每年按300天生产日计算）

原料状态：苯含量40%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料； 分离要求：塔顶馏出液中苯含量99%（wt%）；塔釜苯含量2%（wt%） 操作压力：100kPa

其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.9Rm 2.具体设计内容和要求 （1）设计工艺方案的选定 （2）精馏塔的工艺计算 （3）塔板和塔体的设计 （4）水力学验算

（5）塔顶全凝器的设计选型 （6）塔釜再沸器的设计选型 （7）进料泵的选取 （8）绘制流程图 （9）编写设计说明书 （10）答辩

I

北京理工大学珠海学院课程设计

三、进度安排

时间 设计安排 设计动员，下达任务书，查阅资料，拟定设计方案，方案论证，10.26—10.28 物性数据计算 工艺计算（物料衡算、确定回流比、计算理论板层数、实际板10.28—11.11 层数、实际进料板位置） 塔结构设计（物性数据的计算、塔径计算、塔结构尺寸的计算、11.11—11.18 水力学性能校验、负荷性能图及塔高的计算） 11.18—11.25 热量衡算；附属设备的选型和计算 11.25-12.02 绘制带控制点的工艺流程图（CAD图） 12.02—12.09 绘制带控制点的工艺流程图，（借图板和丁字尺，手工绘制图） 12.09—12.16 编写设计说明书，答辩要求 2012.01.03 将说明书及图纸装订并提交 2012.1.4—1.5 答辩 四、基本要求

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

设计内容 设计工艺方案的选定 精馏塔的工艺计算 塔板和塔体的设计 水力学验算 要求 精馏方式及设备选型等方案的选定和论证（包括考虑经济性；工艺要求等）绘制简单流程图 物料衡算，热量衡算，回流比、全塔效率、实际塔板数、实际进料位置等的确定 设计塔高、塔径、溢流装置及塔板布置等 绘制塔板负荷性能图 塔顶全凝器的设计选型 计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量 塔釜再沸器的设计选型 计算再沸器的传热面积和加热介质的用量 进料泵的选取 绘图 选取进料泵的型号 绘制带控制点的流程图（CAD和手工绘制） II

北京理工大学珠海学院课程设计

9 10 编写设计说明书 答辩 目录，设计任务书，设计计算结果，流程图，参考资料等 每班数不少于20人答辩

教研室主任签名：

2011年10 月14 日

III

北京理工大学珠海学院课程设计

摘 要

浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。本设计对年处理量为二万五千吨乙醇-正丙醇的浮阀连续精馏塔进行了设计。通过对浮阀精馏塔、换热器的设计，使我更好地掌握化工原理的原理与方法。塔顶冷凝装置采用全凝器，用以准确控制回流比；塔底采用直接式蒸汽加热，以提供足够热量。

通过插值法计算出塔内各部位的温度、密度、表面张力、粘度、相对挥发度等各项物性数据；通过逐板法计算出理论板数、板效率、实际板数、进料位置，在板式塔工艺中计算出塔径、有效塔高、筛孔数并通过流体力学的验算，符合各项指标，最后，确定了塔顶全凝器冷却水的用量以及塔底再沸器中加热蒸汽的用量，同时对输送各股物流的管径进行了设计；结果表明，本设计合理。

关键词：连续精馏；浮阀精馏塔；精馏塔设计；乙醇；正丙醇

IV

北京理工大学珠海学院课程设计

目 录

北京理工大学珠海学院课程设计任务书 ....................................................... I 摘 要 ............................................................................................................. IV 1 绪论............................................................................................................. 1 2 设计方案说明 ............................................................................................ 2 2.1设计方案的确定 ................................................................................... 2 2.2工艺流程图 ........................................................................................... 3 3 塔板的工艺设计 ........................................................................................ 5 3.1精馏塔全塔物料衡算 ........................................................................... 5 3.2常压下乙醇-正丙醇气液平衡组成（摩尔）与温度关系 ................. 5 3.3理论塔板的计算 ................................................................................. 12 3.4塔径的初步设计 ................................................................................. 14 3.5溢流装置 ............................................................................................. 16 3.6板塔分布、浮阀数目与排列 ............................................................. 17 4 塔板的流体力学计算 .............................................................................. 20 4.1气相通过浮阀塔板的压降 ................................................................. 20 4.2淹塔 ..................................................................................................... 21 4.3雾沫夹带 ............................................................................................. 22 4.4塔板负荷性能图 ................................................................................. 22 5 热量衡算 .................................................................................................. 29

V