化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告模板

1、化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 乙醇水連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 姓 名 孫振柱 學(xué) 號 班 級 成績（五級計(jì)分制） 指導(dǎo)教師 孔祥晉 2014 年 12 月 化學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：乙醇水連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)：原料乙醇含量：質(zhì)量分率 = （30+0.5*學(xué)號）% = 55 原料處理量：質(zhì)量流量 = （10 0.1*學(xué)號） t/h 單號 （10 + 0.1*學(xué)號） 雙號 = 15 t/h 產(chǎn)品要求：摩爾分率：xD= 0.83，xW= 0.10 單號； xD = 0.80，xW = 0.05 雙號 xD = 0.80 ，xW = 0.05 三、設(shè)

2、計(jì)條件：常壓精餾，塔頂全凝，塔底直接加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流，R =（1.22）Rmin，單板壓降 0.7 kPa，其它參數(shù)可自選。 四、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容：1目錄；2簡述酒精精餾過程的生產(chǎn)方法及特點(diǎn)；3論述精餾總體結(jié)構(gòu)(塔型、主要結(jié)構(gòu))的選擇和材料選擇；4精餾過程有關(guān)計(jì)算(物料衡算、熱量衡算、理論塔板數(shù)、回流比、塔高、塔徑、塔板設(shè)計(jì)、進(jìn)出管徑等)，注意用Aspenplus進(jìn)行靈敏度分析；5設(shè)計(jì)結(jié)果概要(主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等)；6主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及說明；7主要附屬設(shè)備的選擇（換熱器等）；8參考文獻(xiàn)（10篇以上，可以是參考書、論文或網(wǎng)絡(luò)資源）；9后計(jì)及其它。五、設(shè)計(jì)圖要求： 1. 用坐標(biāo)紙或軟

3、件繪制乙醇水溶液的y-x圖一張，并用圖解法或逐板計(jì)算法求理論塔板數(shù)；2. 用坐標(biāo)紙或軟件繪制塔板負(fù)荷性能圖；3. 用Aspenplus進(jìn)行靈敏度分析；4. 用420594圖紙繪制或AutoCAD繪制工藝流程圖（PFD圖）一張?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)說明書簡述酒精精餾過程的生產(chǎn)方法及特點(diǎn)乙醇水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無色、無毒、無致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。近些年來，由于燃料價格的上漲，乙醇燃料越來越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢，且已在鄭州、濟(jì)南等地的公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。山東業(yè)已推出了推廣燃料乙醇的法規(guī)。長

4、期以來，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產(chǎn)量不好。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進(jìn)乙醇水體系的精餾設(shè)備是非常重要的。塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計(jì)以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計(jì)流程和應(yīng)注意的事項(xiàng)是非常必要的。1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)依據(jù)于教科書的設(shè)計(jì)實(shí)例，對所提出的題目進(jìn)行分析并做出理論計(jì)算。1.2 技術(shù)來源目前，精餾塔的設(shè)計(jì)方法以嚴(yán)格計(jì)算為主，也有一些簡化的模型，但是嚴(yán)格計(jì)算法對于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計(jì)算也采用嚴(yán)格計(jì)算法。表1 乙醇水溶液體系

5、的平衡數(shù)據(jù)液相中乙醇的含量(摩爾分?jǐn)?shù))汽相中乙醇的含量(摩爾分?jǐn)?shù))液相中乙醇的含量(摩爾分?jǐn)?shù))汽相中乙醇的含量(摩爾分?jǐn)?shù))0.00.00.400.6140.0040.0530.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.340.650.7250.080.3920.700.7550.100.430.750.7850.140.4820.800.820.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.9420.350.5951

6、.01.01. 塔型選擇根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日300天，每天開動設(shè)備24小時計(jì)算，產(chǎn)品流量為15t/h，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。2. 操作條件的確定2.1 操作壓力由于乙醇水體系對溫度的依賴性不強(qiáng)，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費(fèi)用，操作壓力選為常壓其中塔頂壓力為 塔底壓力2.2 進(jìn)料狀態(tài)雖然進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計(jì)中采

7、取泡點(diǎn)進(jìn)料2.3 加熱方式精餾塔的設(shè)計(jì)中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于乙醇水體系中，乙醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，故可采用直接水蒸氣加熱，這時只需在塔底安裝一個鼓泡管，于是可省去一個再沸器，并且可以利用壓力較底的蒸汽進(jìn)行加熱，無論是設(shè)備費(fèi)用還是操作費(fèi)用都可以降低。2.4 熱能利用精餾過程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此熱效率較低，通常進(jìn)入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩υ弦哼M(jìn)行加熱。3. 有關(guān)的工藝計(jì)算由于精餾過程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計(jì)要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。原料液的摩爾組成： 同理可求得： 原料液的平均摩爾質(zhì)量： 46*0.3235+18*0.6765=27.058KG/KMOL 同理可求得：MD=40.4 MW=19.445下，原料液中由此可查得原料液，塔頂和塔底混合物的沸點(diǎn)，以上計(jì)算結(jié)果見表2。表2 原料液、餾出液與釜?dú)堃旱牧髁颗c溫度名稱原料液餾出液釜?dú)堃?5(摩爾分?jǐn)?shù))0.32350.80.05摩爾質(zhì)量27.05