《化工原理》课程设计任务书

一、设计题目

乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计。

二、任务要求

1、设计一连续板式精馏塔一分离乙醇和水，具体工艺参数如下：

(1)原料乙醇含量：质量分率=29% (2)原料处理量：质量流量=10.8t/h (3)摩尔分率Xd=0.82;Xw=0.02

2、工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。

三、设备形式

筛板塔

四、设计工作日

每年330天,每天24小时连续运行

六、主要内容

1. 确定全套精馏装置的流程，汇出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置。 2. 精馏塔的工艺计算与结构设计：

（1）.物料衡算确定理论板数和实际板数； （2）.计算塔径并圆整； （3）.确定塔板和降液管结构；

（4）.流体力学校核，并对特定板的结构进行个别调整； （5）.全塔优化，要求操作弹性大于2。 3. 计算塔高。

4. 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量和再沸器换热面积。 5. 绘制塔板结构图。 6. 列出设计参数表。

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第一章 设计概述

1.1塔设备在化工生产中的作用与地位

塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。

1.2塔设备的分类

塔设备经过长期的发展，形成了形式繁多的结构，以满足各方面的特殊需要，为研究和比较的方便，人们从不同的角度对塔设备进行分类，按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔，长期以来，人们最长用的分类按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两大类。

1.3板式塔

板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多，根据目前国内外的现状，主要的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。

1.3.1泡罩塔

泡罩塔是历史悠久的板式塔，长期以来，在蒸馏、吸收等单元操作使用的设备中曾占有主要的地位，泡罩塔具有一下优点：

（1）.操作弹性大 （2）.无泄漏 （3）.液气比范围大

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（4）.不易堵塞，能适应多种介质

泡罩塔的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修方便以及气相压力降较大。

1.3.2筛板塔

筛板塔液是很早就出现的板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，形成了较完善的设计方法，与泡罩塔相比，具有以下的优点：

（1）.生产能力大（提高20％－40％） （2）.塔板效率高（提高10％－15％）

（3）.压力降低（降低30％－50％），而且结构简单，塔盘造价减少40％左右，安装维修都比较容易[1]。

1.3.3浮阀塔

20世纪50年代起，浮阀塔板已大量的用于工业生产，以完成加压、常压、减压下的蒸馏、脱吸等传质过程。

浮阀式之所以广泛的应用，是由于它具有以下优点： （1）.处理能力大 （2）.操作弹性大 （3）.塔板效率高 （4）.压力降小

其缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落。

浮阀的形式有很多，目前常用的浮阀形式有F1型和V-4型，F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好。F1型浮阀又分为轻阀和重阀两种。V-4型浮阀其特点是阀孔冲成向下弯曲的文丘里型，以减小气体通过塔板的压强降，阀片除腿部相应加长外，其余结构尺寸与F1型轻阀无异，V-4型阀适用于减压系统。

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