甲醇-水精馏化工原理课程设计

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1、《化工原理课程设计》报告10000kg/h甲醇~水精馏装置设计一、概述31.1设计依据31.2技术来源31.3设计任务及要求3二、计算过程41设计方案及设计工艺的确定41.1设计方案41.2.设计工艺的确定41.3、工艺流程简介42.塔型选择53.操作条件的确定53.1操作压力53.2进料状态53.3加热方式的确定63.4热能利用64.有关的工艺计算64.1精馏塔的物料衡算94.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率94.1．2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量104.1.3物料衡算104.2塔板数的确定104.2.1理论板层数N

2、T的求取104.2.3热量衡算124.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算144.3.1操作压力的计算144.3.2操作温度的计算144.3.3平均摩尔质量的计算154.3.4平均密度的计算154.3.5液相平均表面张力的计算164.3.6液体平均粘度的计算174.4精馏塔的塔底工艺尺寸计算184.4.1塔径的计算184.4.2精馏塔有效高度的计194.5塔板主要工艺尺寸的计算194.5.1溢流装置的计算194.5.2塔板布置214.6筛板的流体力学验算244.6.1塔板压降244.6.2液面落差254.6.3液沫夹带264.6.

3、4漏液264.6.5液泛274.7塔板负荷性能图274.7.1、液漏线274.7.2、液沫夹带线284.7.3、液相负荷下限线294.7.4、液相负荷上限线294.7.5、液泛线295.热量衡算325.1塔顶换热器的热量衡算335.2塔底的热量计算335.3、热泵的选型365.4、塔底料液和热蒸气预热进料液365.5、水蒸汽加热进料液37三、辅助设备的计算及选型38（一）、管径的选择381、加料管的管径382、塔顶蒸汽管的管径383、回流管管径384、料液排出管径39（二）、泵的选型391、原料液进入精馏塔时的泵的选型392、塔顶液

4、体回流所用泵的型号39(三)、储罐选择401、原料储槽402、塔底产品储槽403、塔顶产品储槽40四、费用的计算41（一）设备费用的计算411、换热器费用的计算412、精馏塔的费用计算42泵的费用42储槽费用42输送管道费用43分液槽费用44（二）操作费用的计算441、热蒸汽的费用442、冷却水的费用443、泵所用的电费444、总费用44参考文献45主要符号说明46对本设计的评述49一、概述塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意

5、的事项是非常必要的。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。1.1设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。1.2技术来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。1.3设计任务及要求原料：甲醇~水溶液，10000kg/h甲醇含量：48.50%(质量分数)，设计要求：塔顶

6、甲醇的含量不小于97%(质量分数)塔底甲醇的含量不大于2%(质量分数)已知条件：操作压力：4kPa（塔顶表压）进料热状况：泡点（q=1）回流比：自选单板压降：<=0.7kPa全塔效率：ET=52%二、计算过程1设计方案及设计工艺的确定1.1设计方案本课程设计的任务是分离甲醇—水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。本设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点状态后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点状态下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐

7、。1.2.设计工艺的确定原料预热器精馏塔热泵贮槽热换器贮槽再沸器残液贮槽工艺流程图1.3、工艺流程简介连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等．原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔内．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液充分逆流接触并进行多次热量和质量的交换，从而利用溢流液把上升的蒸汽逐步冷凝下来，使重组分在液相中浓缩，同时使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高继而在塔顶得到较纯的轻组分，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液

8、体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔内作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品．2.塔型选择塔的类型选择板式塔，板式塔的主要构件有塔体，塔板及气液进、出口、平台、塔顶吊住、栅板等的选择。根据生产任务，若按年工作日300天，每天