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化工原理课程设计任务书
专业： 班级： 姓名： 学号：
设计时间：
设计题目： 设计条件： 3. 40 4 5 6
设计任务： 1.
乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。
2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。
塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 吨/日。
．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。
．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。
．操作回流比R=（1.1——2.0）Rmin。 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。
2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。
3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师： 时间
1设计任务
1.1 任 务
1.1.1 设计题目 乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒
精生产现场）
1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。
2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。
因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。
3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，
产量为40吨/日。
4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％
(质量分率)。
5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶
采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0)Rmin 。
1.1.3 设计任务
1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接
管的计算和选型。
2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡
图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。
3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总
和对自己设计的评价。
1.2 设计方案论证及确定
1.2.1 生产时日
设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每 天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型
精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于
清洗检修[2]。因此，本设计采用筛板塔比较合适。 1.2.3 精馏方式
由设计要求知，本精馏塔为连续精馏方式。 1.2.4 操作压力
常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。
1.2.5加热方式
在本物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节省再沸器。 1.2.6 工艺流程
原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预热，再进精馏塔，精馏塔塔顶蒸汽经全凝器冷凝，泡点回流，塔顶产品输送进乙醇贮存罐，而再沸器则加热釜液，塔釜产品流入釜液贮存罐。
2 筛板式精馏塔的工艺设计
2.1 精馏塔的工艺计算
2.1.1 乙醇和水的汽液平衡组成
相对挥发度?的计算：
塔顶产品浓度为92.4%，因此，可近似看成纯乙醇溶液；同理，塔底浓度为0.02%可近似看成纯水溶液。所以，塔顶温度为乙醇沸点为78.3oC，塔底温度为水
的沸点96.0oC
表2-1查书[2]得：不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成如下表所示：
液相摩尔 分数x 0.00 0.0190 0.0721 0.0966 0.1238 0.1661 0.2337 0.2608 气相摩尔分数y 0.00 0.1700 0.3891 0.4375 0.4704 0.5089 0.5445 0.5580 温度/℃ 100 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1 82.7 82.3 液相摩尔 分数x 0.3273 0.3965 0.5079 0.5198 0.5732 0.6763 0.7472 0.8943 气相摩尔分数y 0.5826 0.6122 0.6564 0.6599 0.6841 0.7385 0.7815 0.8943 温度/℃ 81.5 80.7 79.8 79.7 79.3 78.74 78.41 78.15 根据以上数据画出以下乙醇-水的t-x（y）相平衡图，以及乙醇-水的x-y图