广西大学化学化工学院
化工原理课程设计任务书（1）-林化2011
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.
年
月
日
至
年
月
日 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℃，汽液混合物进料。
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：
刘
琨
设计的基本内容及要求
1．设计目的及要求
对板式塔进行工艺尺寸的设计计算，包括塔高，塔径及塔板上气液接触元件的主要尺寸。力求设计出生产上经济合理，技术上可行的塔；为检测工艺设计的合理性，需要进行流体力学验算；为了了解所设计塔的操作性能好坏，还需要画出塔板的操作负荷性能图。
与任何化工装置的设计相同，精馏装置必须同时满足下列要求： （1） 产品的数量及质量指标。
（2） 经济性：除了在个别情况下建设生产装置是从产品的社会效益出发外，一般装置不仅应有利润，而且其技术经济指标亦应有竞争性，即要求最经济地使用资金，原材料，公用工程和人力。为达到这一目标，必须进行流程优化和参数优化的工作。
（3） 安全性：化工生产中有的是易燃，易爆或有毒性，腐蚀性的物品。因此，设计时必须充分考虑各种明显的和潜在的危险，确保生产人员的健康和安全。
（4） 符合国家和各级地方政府制定的环境保护法规，对排放的废气，废水，废渣进行有效处理。 （5） 整个系统必须可操作和可控制。
2．设计步骤：
（1） 设计方案的确定。
（2） 确定进料情况和分离要求，掌握相平衡数据和物性数据（进料量，进料组成，塔顶及塔底产品的组成或分离度的大小等；t—x—y关系或相对挥发度，密度，粘度，表面张力，汽化潜热等）
（3） 精馏系统工艺计算（塔顶，塔底产品产量及组成，塔板数及进料位
置的确定等）。
（4） 塔板主要工艺尺寸计算（塔径，塔高及塔板结构尺寸）。
流体力学验算，绘制塔板负荷性能图
（5） 辅助设备的计算及选型（冷凝器，冷却器，再沸器，原料预热器，输送设备及除沫器等）。
（6） 编写设计说明书，绘制工艺示意流程图及主体设备工艺条件图。工艺流程示意图包括主要设备及辅助设备外形、主要物流及热流并较准确地标注出物流和热流进出设备的位置及物流和热流方向、标注出主要控制阀门及仪表位置等；工艺条件图包括：设备高度、直径及塔壁厚度、塔板间距、塔板布置、接管位置及尺寸、封头及支座、材料、密封要求、试水压要求、加工及焊缝要求等，所有尺寸应该按实际比例绘制。做图格式、所有线条粗细、阀门及仪表外形、尺寸标注方式等，一律按照化工设备设计规范要求。设计说明书的格式按照技术说明书的编写要求完成。
a) 精馏塔设计方案的确定包括以下内容：
（1） 塔型的确定：一般可选择的塔型有浮阀塔，筛孔塔，泡罩塔等，说明选择的原因（参看有关资料）。
（2） 操作压力的选择：根据物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。例如，热敏性物料宜采取真空精馏，；低沸，常压下呈气态的物系宜采取加压精馏。对于一般物系，稍稍高于常压操作有利于提高塔的处理能力。
（3） 进料热状况参数q值的大小直接影响到理论塔板数，塔顶产品产量，回流比及热负荷(当q值增大时，冷凝器热负荷减小而再沸器热负荷增加)的大小。一般将料液预热至泡点或接近泡点，则操作易控制，不易受季节的影响，且泡点进料时，精，提馏段的塔径相等，制造安装方便。
（4） 塔底加热方式的选择：多数情况下由于塔底组分不宜与水直接接触而采取间接蒸汽加热；若塔底组分是水或可与水接触的组分，宜采取直接蒸汽加热，利用低压蒸汽，塔釜内只安装鼓泡装置，操作费用和设备费用均可节省，但由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，则塔板数有所增加。对乙醇-水系统，塔板数增加不多，采用直接蒸汽加热是合理的。 （5） 工艺流程的确定。
3．设计原则：
（1） 技术经济评价指标的种类和数值：这是具体方案比较的依据，例如投资回收期应小于六年，投资利润率大于15%等。
（2） 要求生产的可靠程度：例如最低的小时（日）生产能力不低于公称设计能力的95%等，由此决定设计欲量。
（3） 生产能力波动的适应范围：例如要求最低操作负荷为正常操作负荷的50%，根据这一要求决定透平机的防振措施以及塔板流体力学计算下限等。
（4） 材质的使用原则：以耐腐蚀材料为例，在通常情况下耐腐蚀性能愈好的材料价格愈高。
（5） 自动化水平：自动化水平的高低取决于装置的安全要求，生产要求以及控制的投资和得益。如果建厂条件是劳动力富裕而资金短缺，则不应盲目追求高的自动化水平。 （6） 转动设备和易磨损，易腐蚀或易结焦设备的备用原则。设备是否备用可根据设备的平均故障间工作时间，平均修复时间，全装置的连续运转时间和利润等数据，用可靠性理论得出定量的结论。当没有可靠的数据时，应根据经验对全装置的动设备作出统一的规定。 （7） 是否要考虑发展规划。有的设计项目因投资，市场需求和各配套装置的建设进度等原因需分期建设。若分期建设的间隔时间不长，则在第一期设计时应考虑后期建设的需要，例如在设备平面布置，单系列设备的能力和主要管道的管径等方面应留有余地，以减少总投资和减少改造的工作量。
参考书目
1．化工容器及设备简明设计手册 2．石油化工基础数据手册 3．石油化工设计手册 4．物理化学手册 5．化工装置工程手册 6．化工设备标准手册 7．化工管路手册
8.钢制压力容器，GB（国标）1998-10-01实施 9.钢制压力塔器。JB（行业标准）2005-11-01实施
上交的材料要求
所有材料装入“广西大学课程设计说明书文件袋”内，按要求填写袋面内容并注明个人的工作，设计说明应装订成册，购买封面、封底及内页纸，设计说明书要求手写；附件包括工艺流程示意图、按比例绘制的塔板布置图和精馏塔工艺条件图等。
