化工原理课程设计甲醇水浮阀精馏塔的设计

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1、目录化工原理课程设计任务书4一、概述5二、设计方案的确定6三、计算过程61精馏塔的物料衡算71.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率71.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量71.3物料衡算72塔板数的确定82.1理论板层数的求取82.1.1相对挥发度的求取82.1.2求最小回流比及操作回流比92.1.3求精馏塔的气、液相负荷92.1.4求操作线方程102.1.5采用逐板法求理论板层数102.2实际板层数的求取112.2.1液相的平均粘度112.2.2全塔相对挥发度112.2.3全塔效率ET和实际塔板数113精馏塔的工艺条件及

2、有关物性数据的计算123.1操作压力的计算123.2操作温度计算123.3平均摩尔质量计算123.4平均密度计算133.4.1气相平均密度计算133.4.2液相平均密度计算133.5液体平均表面张力的计算143.6液体平均粘度15364精馏塔的塔体工艺尺寸计算154.1塔径的计算154.2精馏塔有效高度的计算165塔板主要工艺尺寸的计算165.1溢流装置计算165.1.1堰长165.1.2溢流堰高度165.1.3弓形降液管宽度和截面积175.1.4降液管底隙高度175.2塔板布置及浮阀数目与排列185.3浮阀塔型号的选取1

3、96塔板的流体力学验算206.1塔板压降206.1.1干板阻力计算206.1.2板上充气液层阻力计算206.1.3液体表面张力的阻力计算206.2淹塔206.3液沫夹带217塔板负荷性能图227.1雾沫夹带线227.2液泛线227.3液相负荷上限线237.4漏液线247.5液相负荷下限线247.6塔板负荷性能图及浮阀塔板工艺设计结果248精馏塔塔高的计算和设计278.1塔顶空间高度27368.2塔底空间高度278.3人孔尺寸278.4进料段高度278.5塔总高度278.6支座高度279接管尺寸设计289.1塔顶蒸汽管289

4、.2回流管289.3输料管299.4塔釜出液管309.5蒸汽喷出器管径dp319.6饱和蒸汽管db339.6.1釜液饱和蒸气管339.6.2进料管3310封头的计算3511液料输送泵的选型3512对设计过程的评述和有关问题的讨论3613设计图纸3714参考文献3715主要符号说明37化工原理课程设计任务书361设计题目甲醇-水精馏分离板式塔的设计在抗生素生产过程中，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

5、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。设计要求废甲醇的处理量为20000吨/年，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。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≤0.7MPa3塔板类型浮阀塔（F1型）4工作日每年300天，每天24小时连续运行5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.塔板主要工艺尺寸的计算；6.塔

6、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。6成果提供1）设计说明书；2）绘制生产工艺流程图；3）精馏塔的工艺条件图一张。36一、概述甲醇是最简单的化学品之一，是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，广泛应用于有机合成、染料、医药、农药、涂料、汽车和国防等工业中。它是除了合成氨以外，唯一可以由煤经气化和天然气经蒸气重整大规模合成的简单化学品，是重要的碳化工基础产品和有机化工原料。甲醇作为能由煤和气体天然气转化成的液体清洁燃料，便于携带和运输。甲醇这种既可作为车用替代燃料，

7、又可作为高附加值化工产品原料的特点，以及生产甲醇的原料广泛性，使甲醇合成和应用的研究开发越来越受到人们的重视。可以说，甲醇化学作为21世纪的化学交叉学科的一个分支和甲醇化工同时作为化学工业与能源工业的一个重要领域的地位正在形成。二、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

8、。本设计使用的是浮阀塔，浮阀塔有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差小和抗腐蚀性较高等优点。甲醇具有腐蚀性，所以浮阀塔适合本设计的要求。工艺流程草图［1］：图1甲醇-水分离工艺流程草图36三、计算过程、1精馏塔的物料衡算1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量=32.04kg/