甲醇-水填料精馏塔的课程设计

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1、摘要：填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而得到精馏塔的理论板数。分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物

2、性参数。对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。关键词：填料塔；流量；回流比；理论板数；工艺尺寸第一章：设计任务书1一、设计题目1二、操作条件1三、填料类型1四、设计内容2第二章：工艺设计计算2一、设计方案的确定2二、精馏塔的物料衡算3三、理论塔板数的确定3四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算8五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算10六、填料层压降的计算13七、筒体壁厚的计算14八、管径的计算14九、液体分布器简要设计16第三章：结论18一、设计感想18二、全章主要主要符号说明19

3、三、参考资料：20-20-第一章：设计任务书一、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液，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。为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，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4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。二、操作条件1、操作压力为常压2、进料热状态自选（饱和）3、回流比自选4、塔底加热蒸汽压力0.3MPa（表压）三、填料类型因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，以便定期拆卸和清理。填料类

4、型和规格自选。-20-四、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的计算；5、填料层压降的计算；6、液体分布器的简要设计；7、精馏塔接管尺寸计算；8、绘制精馏塔设计条件图；9、对设计过程的评述和有关问题的讨论。第二章：工艺设计计算一、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，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。甲醇常压下的沸点为64.7℃，所以采用常压操作。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储

5、槽。塔釜采用间接蒸汽加热方式。填料类型选用散装金属环矩鞍填料。-20-二、精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数甲醇的摩尔质量MA=32.04，水的摩尔质量MB=18.022、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量0.3239×32.04＋0.6761×18.0222.560.9947×32.04＋0.0053×18.0231.96572.8183××32.04＋0.9972×18.0218.0593、物料衡算废甲醇溶媒的处理量为4t/h,则原料液的处理量为总物料衡算：（1）甲醇物料衡算：（2）联立方程（1）（2）解得：三、理论塔板数的确定对甲醇—水二元物系，采用图解法求理论板层

6、数1、由手册查得甲醇—水物系的汽液平衡数据-20-甲醇—水物系的气液平衡数据温度t℃液相中的甲醇的摩尔分数汽相中的甲醇的摩尔分数温度t℃液相中的甲醇的摩尔分数汽相中的甲醇的摩尔分数1000.00.075.30.400.72996.40.020.13473.10.500.77993.50.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.01.078.00.30

7、0.6652、求最小回流比及操作回流比查的甲醇—水物系的气液平衡数据，绘出图。-20-由于泡点进料q=1,在图上作直线x=0.995交对角线与a点，作直线x=0.324交平衡点与q点，连线aq两点，过q点作横轴的平行线交纵轴与一点，读的y=0.682。即最小回流比如下：取操作回流比53、求精馏塔的气液相负荷4、求操作线方程精馏段操作线方程：-20-（3）提馏段操作线方程：（4）5、理论板层数（采用逐板法）由，