甲醇-乙醇分离过程精馏塔设计

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1、课程设计说明书（浮阀塔设计）专业：班级：姓名：指导教师：29目录一、设计方案与工艺流程图4二、基础数据41、进料流量及组成42、进料流量5三、物料横算5四、确定操作条件51确定操作压力52确定操作温度5五、确定q及最小回流比6六、理论板数与实际板数及适宜回流比8七、确定冷凝器与再沸器的热负荷9冷凝器9再沸器13八、塔径的计算及板间距的确定141汽、液相流率142将以上求得的流率换成体积流率153塔径的计算16九、堰及降液管的设计171取堰长172取堰宽及降液管面积173、停留时间174、堰高185、降液管底端与塔板之间的距离186、塔板布置及浮阀数

2、目与排列18十、塔板流体力学验算20精馏段20提馏段22十一.塔板的负荷性能图23精馏段23精馏段25十二、主要接管尺寸的选取281、进料管282、回流管283、釜液出口管294、塔顶蒸汽管295、加热蒸汽管2929化工原理课程设计任务书姓名：专业：班级：一、设计题目：浮阀塔的设计二、设计任务：甲醇-乙醇分离过程精馏塔设计三、设计条件：处理量项目3.4万吨原料/年进料组成（质量分数）/%甲醇乙醇36.363.7分离要求塔顶乙醇含量（摩尔分数）塔底乙醇含量（摩尔分数）年开工时间7200h完成日期2011年4月10日进料状态冷夜进料四、设计的内容和要求

3、：序号设计内容要求1工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比，理论塔板数等2结构设计塔高，塔经，溢流装置及塔板布置，接口管的尺寸等3流体力学验算塔板负荷性能图4冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算5再沸器的传热面积和加热介质的用量计算6计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图7编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算及结果，流程图，参考资料等29一、设计方案与工艺流程图1、设计方案本次课程设计的任务是设计乙醇精馏塔，塔型为浮阀塔，进料为两组分进料（甲醇、乙醇）。因为甲醇为轻组分乙醇为重组分，甲醇由塔顶蒸出，而乙醇则存在于塔底产品中。因此，可用一个塔

4、进行精馏分离。由于要分离的混合物各组分在常压下是液相，无法分离，因此必须在常压下进行蒸馏分离。同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不需汽相出料，故采用全凝器。2、工艺流程图　　　　　　　　原料再沸器再沸器捕集器冷凝器采出接收收冷凝器捕集器二、基础数据1、进料流量及组成（1）将进料组成由质量分数转化为摩尔分数292、进料流量平均分子质量:、物料组成W=34000000/(46.07×300×24)=102.5kmol/h.(1)原料热力学状态进料温度：20℃(2)冷却介质及温度，加热介质及温度冷却介质为水，加热介质为水蒸气三、物料横算其中

5、：xW=0.03则qnF=196.07kmol/h.四、确定操作条件1确定操作压力：P28Kpa2确定操作温度：29由t-X-Y图知：塔顶温度为65.6摄氏度，塔底温度为77.8摄氏度如上图所示：五、确定q及最小回流比已知进料温度为20℃，由t-x-y得泡点温度70.6℃，则查得45.3℃（取进料温度和泡点温度的平均值）情况下对应甲醇乙醇的比热容分别为：查得此时的甲醇乙醇的汽化潜热分别为29则所以q线方程为如图所示的操作线的图：由q线方程与操作线方程可知其交点为29六、理论板数与实际板数及适宜回流比由吉利兰求理论板数，先求出最小理论板数，再根据吉利

6、兰关系式求理论板数N。==9.4不同的R值对应的N值如下：R33.253.53.7544.254.50.1550.2050.2490.2880.3240.3560.3850.4720.4380.4100.3850.3630.3430.325N19.5918.28517.32216.53715.915.35214.89其中：Y=0.545827-0.591422X+0.002743/X式中：X=Y=根据N-R关系可得R=3.25（1.37倍的）可为适宜回流比。理论板数（不包括再沸器）设得29七、确定冷凝器与再沸器的热负荷上式中的、分别为塔顶、塔底混合

7、物的汽化潜热，为塔底混合物流率。由陈氏公式求取，方法相同，可得如下数据：塔顶塔底项目甲醇乙醇项目甲醇乙醇0.660.6560.6610.6560.01290.0160.01480.0188r（kJ/kmol）44111.341585r（kJ/kmol）33560.16730676.674所以=（3.25+1）93.57（44111.30.91+415850.09）=1.75kJ/h同理可得：=423.162（33560.160.03+30676.6740.97）=1.302kJ/h冷凝器1、估算传热面积：初选换热器型号(1)甲醇的定性温度=℃29查

8、得甲醇在定性温度下的物性数据：,，根据设计经验，选择冷却水的温升为8℃水的定性温度=查得水在定性温度下的物性数据：，,，(