甲醇-水精馏塔的设计_-_副本

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1、目录一、概述1二、设计方案的确定及流程说明12.1装置流程的确定12.2流程图12.3操作条件1三、塔的工艺计算23.1精馏塔的物料衡算23.1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率23.1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量23.1.3物料衡算33.2塔板数的确定33.2.1相对挥发度的求取33.2.2求最小回流比及操作回流比43.2.3求精馏塔的气、液相负荷43.2.4求操作线方程43.2.5采用逐板法求理论板层数53.3实际板层数的求取53.3.1液相的平均粘度53.3.2精馏段和提馏段的相对挥发度63.3.3精馏塔的工艺全塔效率ET和实际塔板数6四、精馏塔的工艺条件及

2、有关物性数据的计算74.1操作压力的计算74.2操作温度计算74.3平均摩尔质量计算74.4平均密度计算84.4.1气相平均密度计算84.4.2液相平均密度计算84.5液体平均表面张力的计算94.6液体平均粘度9五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算105.1塔径的计算105.2精馏塔有效高度的计算11六、塔板主要工艺尺寸的计算116.1溢流装置计算116.1.1堰长116.1.2溢流堰高度11246.1.3弓形降液管宽度和截面积126.1.4降液管底隙高度126.2塔板布置136.2.1塔板的分块136.2.2开孔区面积计算136.2.3筛孔计算及排列13七、塔板的流体力学验算14

3、7.1塔板压降147.1.1干板阻力计算147.1.2气体通过液层的阻力计算147.1.3液体表面张力的阻力计算147.2液面落差157.3液沫夹带157.4漏液157.5液泛16八、塔板负荷性能图168.1漏液线168.2液沫夹带线178.3液相负荷下限线188.4液相负荷上限线188.5液泛线18九、筛板塔设计计算结果20十、精馏塔接管尺寸计算2210.1塔顶蒸气出口管的直径2210.2回流管的直径2210.3进料管的直径2210.4塔底出料管的直径23十一、对设计过程的评述和有关问题的讨论23十二、参考文献23十三、主要符号说明2324一、概述精馏是多数分离过程，即同

4、时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作二、设计方案的确定及流程说明2.1装置流程的确定精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将

5、余热带走。在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程时应考虑余热的利用，注意节能。甲醇—水混合液（原料）经预热器加热到指定温度后送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续的从再沸器取出部分液体气化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶或是自然回流作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品。塔釜采用间接蒸汽和再沸器共热。塔底产品经冷却后送入贮槽。2.2流程图如右图所示：2.3操作条件操作压力：精馏操

6、作可在常压、减压和加压下进行。塔内操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。根据所处理的物料性质，本设计中已制定为塔顶压力为101.3kPa。进料热状态：进料状态有5种，可用进料状态参数q值来表示。本设计中已制定为饱和液体进料即q=1。24加热方式：蒸馏一般采用间接蒸汽加热，设置再沸器，但也可采用直接蒸汽加热。但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提留段增加塔板以达到生产要求。回流比的选择：对于一定的生产能力，即馏出量D一定时，V的大小取决于回流比。一般取操作回流比为最小

7、回流比的1.1～2倍，即＝三、塔的工艺计算已知参数：甲醇—水混合液处理量，F＝5000kg/h；（摩尔分数）；回流比R（自选）；进料热状况；塔顶压强（常压）。分子式分子量M(g/mol)相对密度熔点沸点甲醇32.040.7915-97.864.8水18.02916.8100数据来源于《有机化学》第三版（醇的物理性质）。3.1精馏塔的物料衡算3.1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量=32.04kg/kmol水的摩尔质量=18.02kg/kmol3.1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量=0.36032