[化学]甲醇与水实验

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1、《化工原理》专业课程设计课程设计成绩设计说明书、计算书及设计图纸质量，70%独立工作能力、综合能力及设计过程表现，30%设计最终成绩（五级分制）指导教师签字化学化工学院课程名称：化工原理课程设计设计题目：甲醇-水体系浮法精馏塔的设计学生姓名：高辰珏专业：化学工程与工艺班级学号：化工081004设计日期：2010-12-14至2010-12-3058设计任务：乙醇-水体系设计条件及任务：进料流量：F＝210kmol/h进料组成：Xf=0.20（摩尔分率）进料热状态：泡点进料要求塔顶产品浓度XD=0.99易挥发组分回收率η≥0.99目录概述

2、………………………………………………………7第一章总体操作方案的确定◆1.1操作压强的选择…………………………………9◆1.2物料的进料热状态………………………………9◆1.3回流比的确定……………………………………10◆1.4塔釜的加热方式…………………………………10◆1.5回流的方式方法…………………………………1058第二章精馏的工艺流程图的确定……………………11第三章理论板数的确定◆3.1物料衡算…………………………………………12◆3.2物系相平衡数据…………………………………12◆3.3确定回流比………………………………

3、…….....13◆3.4理论板数NT的计算以及实际板数的确定………13第四章塔体主要工艺尺寸的确定◆4.1各设计参数………………………………………16◆4.2精馏段塔径塔板的实际计算…………………….224.2.1精馏段汽、液相体积流率4.2.2塔径塔板的计算4.2.3塔板流体力学的验算4.2.4塔板负荷性能图及操作弹性◆4.3提馏段塔径塔板的实际计算……………………….354.3.1精馏段汽、液相体积流率4.3.2塔径塔板的计算4.3.3塔板流体力学的验算4.3.4塔板负荷性能图及操作弹性第五章浮阀塔板工艺设计计算结果…………………

4、………47第六章辅助设备及零件设计◆5.1塔顶全凝器的计算及选型…………………………49◆5.2塔底再沸器面积的计算及选型……………………5358◆5.3其他辅助设备计算及选型………………………….54第七章设计感想………………………………………….60第八章致谢………………………………………………61第九章参考文献…………………………………………61图1浮阀（F1型）图2浮阀（a）V-4型，（b）T型58一．总体操作方案的确定1.1操作压强的选择：精馏可以常压，加压或减压条件下进行。确定操作压力时主要是根据处理物料的性质，技术上的可行

5、性和经济上的合理性来考虑的。对于沸点低，常压下为气态的物料必须在加压条件下进行操作。在相同条件下适当提高操作压力可以提高塔的处理能力，但是增加了塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度液会下降。对于热敏性和高沸点的物料常用减压蒸馏。降低操作压力，组分的相对挥发度增加，有利于分离。减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低位的加热剂。但是降低压力也导致了塔直径的增加和塔顶冷凝温度的降低，而且必须使用抽真空设备，增加了相应的设备和操作费用。本次任务是甲醇和水体系，甲醇-水这一类的溶液不是热敏性物料，且沸点又不高，所以不需采用减压蒸馏。这类溶

6、液在常压下又是液态，塔顶蒸气又可以用普通冷却水冷凝，因而也不需采用加压蒸馏。所以为了有效降低设备造价和操作费用对这类溶液可采用常压蒸馏。∴操作压强:P=1atm=0.1MPa=1.013×103KPa1.2物料的进料热状态：58进料热状态有五种。原则上，在供热一定的情况下，热量应尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷也进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温的影响，常采用泡点进料。这样，塔内精馏段和提留段上升的气体量变化较小，可采用相同的塔径，便于设计和制造。但将原料预热到泡点，就需要增设一个预热器，使设备费用增加。综合

7、考虑各方面因素，决定采用泡点进料，即q=1。1.3回流比的确定：对于一定的分离任务，采用较大的回流比时，操作线的位置远离平衡线向下向对角线靠拢，在平衡线和操作线之间的直角阶梯的跨度增大,每层塔板的分离效率提高了，所以增大回流比所需的理论塔板数减少，反之理论塔板数增加。但是随着回流比的增加，塔釜加热剂的消耗量和塔顶冷凝剂的消耗量液随之增加，操作费用增加，所以操作费用和设备费用总和最小时所对应的回流比为最佳回流比。本次设计任务中，综合考虑各个因素，采用回流比为最小回流比的1.6倍。即：R=1.6Rmin1.4塔釜加热方式：塔釜可采用间接蒸汽

8、加热或直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是，可利用压强较低的加热蒸汽，并省掉间接加热设备，以节省操作费用和设备费用。但直接蒸汽加热，只适用于釜中残液是水或与水不互溶而易于分离的物料，所以通常情况下，多采用间接