课程设计甲醇—水连续填料精馏塔

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1、化工原理课程设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔专业：制药工程班级：制药1102学号：11220222学生：曹崇指导老师：王国胜2014年6月20日目录前言……………………………………………………1符号说明………………………………………………2一、设计任务书………………………………………4二、设计的方案介绍………………………………….4三、工艺流程图及其简单说明……………………….5四、操作条件及精熘塔工艺计算…………………….7五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算…………....15六、精馏塔塔体工艺尺寸计算………………………20七、附属

2、设备及主要附件的选型计算………………..23八、精馏塔设计参数汇总表…………………………29九、课程设计心得……………………………………30十、参考文献…………………………………………31前言精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。板式塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用。但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势。实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的

3、。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。精馏塔的优点：归纳起来，规整填料塔与板式塔相比，有以下优点：1)压降非常小。气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5～1/6；2)热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；3)操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负

4、荷调节范围大，适应性强。负荷调节范围可以在30%～110%，筛板塔的调节范围在70%～100%；4)液体滞留量少，启动和负荷调节速度快；5)可节约能源。由于阻力小，空气进塔压力可降低0.07MPa左右，因而使空气压缩能耗减少6.5%左右；6)塔径可以减小。此外，应用规整填料后，由于当量理论塔板的压差减小，全精馏制氩可能实现，氩提取率提高10%～15%。31符号说明英文字母塔截面积C计算时的负荷系数，无因次Co流量系数，无因次D塔顶馏出物流量kmol/sD塔径m阀孔直径mE液流收缩系数，无因次总板效率（全塔效率），无因次Fo阀孔动能因数

5、，F进料流量kmol/hG重力加速度H塔高mh浮阀的开度m降液管底隙高度m板上液层高度m与克服表面张力的压强降相当的液柱高度，m液柱K物性系数，量纲为1Ls塔内液体流量N一层塔板上的浮阀总数实际板层数理论板层数压强降Pap操作压强PaR回流比最小回流比u空塔气速m/s31M分子量kg/molW塔底产品（釜残液）流量kmol/sx液相中易挥发组分的摩尔分数y气相中易挥发组分的摩尔分数Z塔高m希腊字母相对挥发度，量纲为1液体在降液管内停留时间s黏度液相密度气相密度液体表面张力N/m；液体密度矫正系数，量纲为1系数，量纲为1；填料因子1/m

6、下标max最大min最小L液相V气相1精馏段2提馏段A易挥发组分B难挥发组分F原料液31一、设计任务书甲醇规整填料精馏塔设计：1、处理量：12000吨/年(年生产时间以7200小时计算)2、原料液状态：常温常压3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数)塔顶出料浓度：98.5%(甲醇的质量分数)塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数)4、填料类型：金属板波纹250Y型填料5、厂址位于沈阳地区二、设计的方案介绍1、进料的热状况精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点

7、进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。2、精熘塔的操作压力31在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两个方面的影响，我们一般采用的是常压精馏。如果在常压下无法完成操作，可以在一定条件下进

8、行小幅度的减压或者增压来改变混合液的相对挥发度，实现精馏分离。对于甲醇—水二元混合物系统在常压的情况下，相对挥发度的差异很大，容易分离。因此在考虑多方面因素之后，本设计采用的常压精馏，即塔顶的操作压力控制在101.325