化工原理课程设计 - 图文

《化工原理》课程设计

设计（论文）题目：板式精馏塔的设计

学 院 名 称： 材料与化学工程学院 专 业：化学工程与工艺 班级：化工151

姓 名：学 号 指 导 教 师：职 称

定稿日期：2018年1月7日

化工原理课程设计

目录

1

设计任务书 ................................................................................. 4

1.1 1.2 1.3

设计任务............................................................................................ 4 工艺操作条件.................................................................................... 4 设计内容要求.................................................................................... 4 塔设备设计思路................................................................................ 5 乙醇—水溶液的分析........................................................................ 5

2.2.1 乙醇—水溶液的性质 .................................................................................. 5 2.2.2 乙醇—水溶液气液平衡数据的获取 .......................................................... 5

2 精馏塔设计 ................................................................................. 5

2.1 2.2

2.3 工艺操作条件的确定........................................................................ 7

2.3.1 压力的确定 .................................................................................................. 7 2.3.2 进料热状态的确定 ...................................................................................... 7 2.3.3 回流比的确定 .............................................................................................. 8 2.3.4 塔盘类型与选择 .......................................................................................... 9 2.3.5 塔釜加热、塔顶冷凝方式 ........................................................................ 12 2.3.6 工艺流程图 ................................................................................................ 12

3 精馏塔的工艺计算 ................................................................... 13

3.1 3.2 3.3

物料衡算.......................................................................................... 13 操作线的计算.................................................................................. 13 精馏塔工艺条件及有关物性数据.................................................. 14

3.3.1 Aspen plus简捷计算法 .............................................................................. 14 3.3.2 AspenPlus严格计算法 ............................................................................... 14

3.4 3.5 3.6 3.7

塔径计算.......................................................................................... 16 溢流装置计算.................................................................................. 17 塔板布置及浮阀数目与排列.......................................................... 20 塔板流体力学校验.......................................................................... 21

3.7.1 气相通过浮阀塔板的压强降 .................................................................... 21 3.7.2 液泛 ............................................................................................................ 21 3.7.3 雾沫夹带 .................................................................................................... 22

3.8 塔板负荷性能图.............................................................................. 23

3.8.1 雾沫夹带线 ................................................................................................ 23 3.8.2 液泛线 ........................................................................................................ 24

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3.8.3 液相负荷上限线 ........................................................................................ 24 3.8.4 漏液线 ........................................................................................................ 25 3.8.5 液相负荷下限线 ........................................................................................ 25

3.9 水力学校核...................................................................................... 26

4

5 计算结果汇总 ........................................................................... 30 Aspen软件验算 ........................................................................ 31

5.1 5.2 5.3

达到目标要求回流比的计算.......................................................... 31 最佳进料位置的计算...................................................................... 31 塔径验算.......................................................................................... 32

6

参考文献 ................................................................................... 34

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1 设计任务书

1.1 设计任务

（1）原料液：乙醇水溶液，其中乙醇（质量分数）：55% （2）塔顶产品中乙醇（质量分数）不低于：90% （3）塔釜中乙醇质量分数不高于：1%

（4）生产能力：年开工时间>300天，乙醇产量：20000吨/年+上浮量=20000+18*1000=38000吨/年（上浮量=学号*1000吨/年）

（5）安装地点：自选（这里选在宁波石化基地镇海炼化）

1.2 工艺操作条件

（1）精馏塔顶压强：自选；（2）进料热状态：自选； （3）回流比：自选；（4）塔板类型：自选。 （5）塔釜加热、塔顶冷凝方式：自选 注：工艺自选条件由分析后得到。

1.3 设计内容要求

（1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算

（3）塔和塔板主要工艺尺寸的设计，包括塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定；塔板的流体力学验算；塔板的负荷性能图。

（4）编制设计结果概要或设计一览表

（5）绘制塔设备结构图(包括塔板的局部放大图)一张，工艺流程图一张：采用CAD软件绘制并用3号图纸打印，与设计说明书一起装订。

（6）设计说明书的编写格式按照本科毕业设计（论文）书写格式。 （7）选做：Aspen软件验算，精馏塔附属设备的设计。

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2 精馏塔设计

2.1 塔设备设计思路

1) 塔高的计算，包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度，裙座高度。 2) 塔径的计算

装置的有关条件→给定塔板设计条件→准备事项→确定塔径溢流区的设计→气液接触区的设计→各项校核计算

3) 塔内件的设计，主要是塔盘的工艺和结构设计。此外还有塔的进出口、防冲挡板、放涡器、除沫器等的设计计算。

2.2 乙醇—水溶液的分析

2.2.1 乙醇—水溶液的性质

由化工原理下册（课本P7两组分非理想物系的气液平衡）可知： 非理想溶液，其表现是溶液各组分的平衡分压与拉乌尔定律发生偏差，此偏差可正可负，相应的，溶液分别称为正偏差溶液和负偏差溶液。乙醇—水物系是具有很大正偏差溶液的典型例子。乙醇—水溶液是极性溶液，水与乙醇的混合物的极性比水小比乙醇大。

2.2.2 乙醇—水溶液气液平衡数据的获取

依据化工热力学（课本P143第4章溶液热力学性质计算）可知如下图：

图2-1

用Aspen Plus8.4软件采用Wilson方程分析乙醇—水溶液的气液平衡关系： 其中乙醇是易挥发组分，过程如下图：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hgu2.html