甲醇-水精馏填料塔的设计

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1、课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计题目：甲醇—水精馏填料塔的设计学生姓名：学号：系别：专业班级：指导老师：年月20设计任务书甲醇—水分离过程板式连续精馏塔设计一、设计题目在抗生素的生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，其组成为含甲醇47％，水53％（质量分数），另有少量的药物固体微粒。卫士废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇进行精馏，得到含水量0.3％（质量分数）的甲醇溶媒。设计要求废甲醇的处理量为4800／年，塔底废水中甲醇含量0.5％（质量分数）二、操作条件1.操作压力常压2.进料热状态自选3.回流比自选4

2、.塔底加热蒸汽压力0.3Mpa(表压)三、填料类型因废甲醇溶媒中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，以便于定期拆卸和清洗，填料类型和规格自选。四、工作日每年300天，每天24小时连续运行五、设计内容1.精馏塔的物料衡算；2.塔板数的确定；3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5.填料层压降的计算；6.液体分布器简要设计；7.精馏塔接管尺寸计算；201.绘制生产工艺流程图；2.绘制精馏塔设计条件图；3.对设计过程的评述和有关问题的讨论六、设计基础数据平衡温度t10096.493.591.289.387.784.481

3、.778.0液相甲醇x00.020.040.060.080.100.150.200.30气相甲醇y00.1340.2340.3040.3650.4180.5170.5790.665平衡温度t75.373.171.269.367.666.065.064.5液相甲醇x0.400.500.600.700.800.900.951.0气相甲醇y0.7290.7790.8250.8700.9150.9580.9791.0其他物性数据自查20目录前言61.设计方案的确定62.精馏塔的物料衡算72.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率72.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量

4、72.3物料衡算73塔板数的确定73.1甲醇水物系属理想物系，故可用图解法求理论版层数73.1.1求最小回流比及操作回流比73.1.2求精馏塔的气液相负荷83.1.3采用图解法求理论板数83.2全塔效率E93.3实际塔板数的求取114精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算114.1工艺条件114.2平均摩尔质量114.3平均密度计算124.3.1.气相平均密度:124.3.2.液相平均密度计算:124.4液体平均表面张力计算134.5液体平均粘度计算135精馏塔的塔体工艺尺寸计算145.1塔径的计算145.1.1精馏段塔径计算145.1.2提馏段的塔径计算1

5、55.2填料层高度计算15205.2.1精馏段的高度155.2.2提留段填料层高度156.填料层压降计算157.液体分布器简要设计168精馏塔接管尺寸计算168.1出料口的计算168.2回流管径的计算178.3,进料口的管径的计算178.4出料口的管径的计算。178.5筒体厚度178.6椭圆形封头189.工艺流程图1810.填料塔设备条件图1911.对设计过程的评述和有关问题的讨论1912参考文献2020前言填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布装置均匀淋洒于填料层上，继而沿填料表面缓慢下流。气体自塔下部进入，穿过栅板沿着填料间隙上升。这样,气液两相

6、沿着塔高在填料表面与填料自由空间连续逆流接触，进行传质和传热。甲醇-水属于难分离物系，选用填料精馏塔的分离效率较高，容易满足生产要求1.设计方案的确定本设计任务为分离甲醇—水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在跑殿下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。精馏对塔设备的要求大致:一：生产能力大：即单位塔截面可通过较大的汽、液相流率，不会产生液泛等不正常流动。二：效率高：汽、液两相在

7、塔内流动时能保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或较大的传质速率。三：流动阻力小：流体通过塔设备的阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作时易于达到要求的真空度。四：有一定的操作弹性：当汽、液相流率有一定的波动时，两相均能维持正常的流动，且不会使效率产生较大的变化。五：结构简单，造价低，安装检修方便。六：能满足物性每些工艺特性，如腐蚀性、热敏性、气泡性等特殊要求。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。甲醇常压下的沸点为64.7℃，故可采用常压操作。用30℃的循环水进行冷凝。塔顶上升蒸汽用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内

8、，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储槽。因所分离物系的重组分为水，故