年處理量5萬噸乙醇-正丙醇篩板連續(xù)精餾塔設計

摘  要：本設計對年處理量為5萬噸乙醇-正丙醇的篩板連續(xù)精餾塔進行了設計。用試差法通過Excel快捷地計算出特定組成的乙醇-正丙醇混合液的泡點溫度，相對揮發(fā)度；采用龍軍提出的確定精餾塔適宜回流比的經驗公式確定了適宜操作回流比為4.968；通過逐板計算法用Excel快速計算出理論塔板數(shù)為21塊，并進一步確定精餾塔的實際塔板數(shù)為44塊；分別對此精餾塔的精餾段及提餾段的塔體工藝尺寸進行了設計，并對設計之后的篩板進行了流體力學的驗算；繪制出塔板負荷性能圖，從而得出精餾段的操作彈性為3.500，提餾段的操作彈性為3.662；確定了塔頂全凝器冷卻水的用量以及塔底再沸器中加熱蒸汽的用量，同時對輸送各股物流的管徑進行了設計；結果表明，本設計合理。

關鍵詞：連續(xù)精餾；板式精餾塔；精餾塔設計；乙醇；正丙醇

目  錄
1 前言……………………………………………………………………1
2 設計任務………………………………………………………………2
    2.1 設計條件………………………………………………………2
3 設計方案說明…………………………………………………………4
3.1設計方案的確定………………………………………………4
3.2 塔體工藝尺寸的計算…………………………………………5
3.3 塔板工藝尺寸的計算…………………………………………6
    3.4 接管的計算……………………………………………………6
    3.5工藝流程圖……………………………………………………6
4 精餾塔的物料衡算……………………………………………………9
    4.1 原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率及質量分數(shù)……………9
    4.2 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾質量…………………9
    4.3 摩爾衡算………………………………………………………9
    4.4 質量衡算……………………………………………………10
5 塔板數(shù)的確定………………………………………………………11
    5.1 平均相對揮發(fā)度相對揮發(fā)度α的計算………………………11
    5.2 理論塔板層數(shù)NT的求取……………………………………12
    5.3 全塔效率和實際板層數(shù)的求取……………………………15
6 精餾段和提餾段的工藝條件及有關物性數(shù)據(jù)的計算…………… 17
    6.1 操作壓力計算………………………………………………17
    6.2 操作溫度計算………………………………………………17
    6.3 平均摩爾質量………………………………………………17
    6.4 平均密度……………………………………………………18
    6.5 液體平均表面張力…………………………………………20
    6.6 液體平均粘度計算…………………………………………21
7 精餾塔的塔體工藝尺寸計算………………………………………22
    7.1 塔徑的計算…………………………………………………22
7.2 精餾塔塔體工藝尺寸的確定………………………………24
7.3 精餾塔塔高的計算…………………………………………25
8 塔板主要工藝尺寸的計算…………………………………………28
8.1 精餾段塔板主要工藝尺寸的計算…………………………28
8.2 提餾段塔板主要工藝尺寸的計算…………………………31
9 篩板的流體力學驗算………………………………………………34
9.1 精餾段篩板的流體力學驗算………………………………34
9.2 提餾段篩板的流體力學驗算………………………………36
10 塔板負荷性能………………………………………………………40
    10.1 精餾段塔板負荷性能圖……………………………………40
    10.2提餾段塔板負荷性能圖……………………………………40
11 熱量衡算……………………………………………………………48
    11.1 塔頂冷凝器的熱量衡算……………………………………48
    11.2 全塔的熱量衡算……………………………………………51
12 接管的設計…………………………………………………………55
    12.1塔頂蒸氣出口管……………………………………………55
    12.2回流管………………………………………………………55
    12.3進料管………………………………………………………56
12.4塔底出料管…………………………………………………57
12.4再沸器返塔連接管…………………………………………57
13 設計篩板的主要結果匯總表………………………………………59
結論……………………………………………………………………60
參考文獻………………………………………………………………61
附錄……………………………………………………………………62
附錄A. 主要符號說明……………………………………………62
附錄B. 塔板篩孔布置圖 ………………………………………64
附錄C. 工藝流程圖………………………………………………66
后記……………………………………………………………………67
致謝……………………………………………………………………69