甲醇—水浮阀精馏塔课程设计说明书

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1、课程设计说明书学院：生态与资源工程学院专业班级：2012级生物工程课程名称：化工原理课程设计题目：甲醇—水浮阀精馏塔设计学生姓名：吴发诚学号：指导老师：范荣玉2015年01月目录1设计任务41.1设计题目41.2操作条件41.3塔板类型51.4工作日51.5设计内容51.6成果提供52基础知识52.1精馏塔简介52.2精馏原理62.3精馏塔对塔设备的要求62.4板式塔类型72.5浮阀塔的特性73设计依据83.1操作压力83.2进料状况83.3加热方式84浮阀式精馏塔的工艺计算94.1物料衡算94.1.1料液及塔顶，塔底产品的摩尔分

2、率94.1.2全塔物料衡算94.2加料热状态参数q值的确定104.2.1进料液、馏出液、残液的温度确定104.2.2q值的计算114.2.3q线方程式124.3最小回流比的计算124.3.1相对挥发度的计算124.3.2平衡方程式134.3.3最小回流比的计算134.3.4实际回流比的计算134.4精馏段和提馏段的气、液流量134.4.1精馏段内气、液流量134.4.2提馏段内气、液流量134.5塔板数的计算144.5.1逐板计算法144.5.2塔效率174.5.3实际塔板数的计算174.6塔径的计算184.6.1精馏段塔径的计算

3、184.6.2平均密度的计算184.6.3提馏段塔径的计算214.6.4塔径的实际值244.7塔高的确定245塔板主要工艺尺寸的计算245.1溢流装置245.1.1降液管的宽度Wd和截面面积Af的确定245.1.2出口溢流堰与进口溢流堰的确定255.1.3降液管底隙高度与受液盘的确定255.2板面布置及主要尺寸255.2.1板面布置255.2.2浮阀的数目与排列265.2.3校核Fo275.2.4校核塔板开孔率285.3浮阀塔板的流体力学校核285.3.1塔板压降的校核285.3.2液沫夹带的校核295.3.3溢流液泛的校核296

4、负荷性能图及操作弹性306.1漏液线（气相负荷下限线）306.2过量液沫夹带线（气相负荷上限线）306.3液相负荷下限线306.4液相负荷上限线316.5溢流液泛线316.6负荷性能图326.7操作弹性327塔接管设计327.1塔顶出料管直径337.2回流管直径337.3进料管直径337.4馏出液管直径33参考文献341设计任务1.1设计题目甲醇-水浮阀精馏塔的设计在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，其组成为甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。为使废甲醇溶媒重复利用，

5、拟建立一套板式精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏，得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。设计要求废甲醇溶媒的处理量为15000吨/年，塔底废水中甲醇≤0.5%（质量分数）。1.2操作条件（1）塔顶压力：4kpa（表压）；（2）进料热状态：自选；（3）回流比：自选；（4）塔底加热蒸气压力：0.3MPa（表压）；（5）单板压力降≤0.7kPa。1.3塔板类型浮阀式精馏塔1.4工作日每年300天，每天24小时连续运行，即浮阀式精馏塔的质量流量为2083.33kg/h。1.5设计内容（1）精馏塔的物料衡算；（2）精馏塔的工艺条件及有关物

6、性数据的计算；（3）塔板数的确定；（4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；（5）塔板主要工艺尺寸的计算；（6）塔板的流体力学验算；（7）塔板负荷性能图；（8）精馏塔接管尺寸计算；（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论；1.6成果提供（1）设计说明书一份；（2）绘制生产工艺流程图一张；（3）精馏塔的工艺条件图一张（3#）。2基础知识2.1精馏塔简介蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈

7、高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。2.2精馏原理蒸馏的基本原理是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置，

8、包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液