甲醇-水分离板式精馏塔的设计

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1、甲醇-水分离板式精馏塔的设计(一)设计题目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，其组成为含甲醇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，拟建立一套板式精馏塔，设计要求废甲醇溶媒的处理量为23000吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。得到含量≥95%（质量分数）的甲醇溶媒。塔底废水中甲醇含量≤3%（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)塔底加热蒸气压力0.3Mpa（表压）（三）塔板类型筛孔板（四）工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行（五）设计内容1、设计说明书的内容1)精馏

2、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)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。2、设计图纸要求：1)绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；2)绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。22目录1设计方案的确定12精馏塔的物料衡算12.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率12.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量12.3物料衡算13塔板数的确定23.1理论板层数的求取23.1.1相对挥发度的求取23.1.2求最小回流比及操作回流比23.1.3求精馏塔的

3、气、液相负荷33.1.4求操作线方程33.1.5采用逐板法求理论板层数33.2实际板层数的求取43.2.1液相的平均粘度43.2.2精馏段和提馏段的相对挥发度53.2.3全塔效率ET和实际塔板数54精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算64.1操作压力的计算64.2操作温度计算64.3平均摩尔质量计算64.4平均密度计算74.4.1气相平均密度计算74.4.2液相平均密度计算74.5液体平均表面张力的计算74.6液体平均粘度85精馏塔的塔体工艺尺寸计算85.1塔径的计算85.2精馏塔有效高度的计算96塔板主要工艺尺寸的计算106.1溢流装置计算106.1.1堰长106.1.2溢流堰高度106.1

4、.3弓形降液管宽度和截面积106.1.4降液管底隙高度11226.2塔板布置116.2.1塔板的分块116.2.2边缘区宽度确定116.2.3开孔区面积计算116.2.4筛孔计算及排列127塔板的流体力学验算127.1塔板压降127.1.1干板阻力计算127.1.2气体通过液层的阻力计算127.1.3液体表面张力的阻力计算137.2液面落差137.3液沫夹带137.4漏液147.5液泛148塔板负荷性能图158.1漏液线158.2液沫夹带线158.3液相负荷下限线168.4液相负荷上限线178.5液泛线179筛板塔设计计算结果1910精馏塔接管尺寸计算2010.1塔顶蒸气出口管的直径2010.

5、2回流管的直径2010.3进料管的直径2010.4塔底出料管的直径2111对设计过程的评述和有关问题的讨论2112设计图纸2113参考文献2214主要符号说明22221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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量=32.04kg/kmol水的摩尔质量=18.02kg/kmol2.

6、2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量=0.32432.04+(1-0.324)18.02=22.56kg/kmol=0.91432.04+(1-0.914)18.02=30.83kg/kmol=0.01732.04+(1-0.017)18.02=18.26kg/kmol2.3物料衡算原料处理量总物料衡算141.598=D+W22苯物料衡算联立解得D=48.462kmol/hW=93.136kmol/h1塔板数的确定1.1理论板层数的求取1.1.1相对挥发度的求取由，再根据表1[1]数据可得到不同温度下的挥发度，见表2表1温度/℃xy温度/℃xy1000.000.0075.30.400.729

7、96.40.020.13473.10.500.77993.50.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.001.0078.00.300.665表2温度/℃