化工原理甲醇—水精馏塔设计

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1、沈阳化工大学化工原理课程设计说明书专业:制药工程班级：制药1102学生姓名：黄奎兴学号：11220223指导老师：王国胜设计时间：2014.5.20----2014.6.20成绩：化工原理课程设计任务书设计题目：分离甲醇-水混合液的填料精馏塔二原始数据及条件生产能力：年生产量甲醇1万吨（年开工300天）原料：甲醇含量为30%（质量百分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶甲醇含量不低于95%，塔底甲醇含量不高于0.3%。建厂地区：沈阳三设计要求（一）.一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：（1）.前言（2）.流程确定和说明（3）.生产条件确定和说明（4）.精馏塔设

2、计计算（5）.主要附属设备及附件选型计算（6）.设计结果列表（7）.设计结果的自我总结与评价（8）.注明参考和试用的设计资料（9）.结束语（二）．绘制一份带控制点工艺流程图。（三）．制一份精馏塔设备条件图四．设计日期：2013年5月20日至6月20日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

3、时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。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

4、或漏液，所以负荷调节范围大，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%。本文以甲醇和水的混合液为研究对象，因为甲醇和水在常压下相对挥发度较大，较易分离。根据物理性质，操作条件等因素条件下选用泡点进料，塔顶再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇和水进行分离的填料精馏塔。本课程设

5、计者能力有限，在设计中难免会有不足之处，恳请老师和读者给予批评指正。化工原理课程设计任务书2前言3符号说明7第一章流程与生产条件的确定和说明9第一节流程的确定和说明9一．加料方式9二．进料状况9三．塔顶冷凝方式9四．回流方式10五．加热方式10六．加热器10第二节生产条件确定和说明11一．塔内操作压力的选择11二．塔顶全凝剂的选择11三．塔底加热介质的选择11四．回流状态及操作回流比的选择11第二章精馏塔设计计算12一．操作压力的选择12二．气液平衡关系及数据12第三章塔板的工艺设计14第一节物料衡算14一．精馏塔全塔物料衡算14二．精馏塔物性数据计算15第

6、二节热量衡算17一．冷凝器的热负荷17二．冷却介质消耗量18三．加热器的热负荷及全塔热量衡算18四.加热蒸汽消耗量21第三节精馏塔主要尺寸的设计22一．塔顶条件下的物性参数22二．塔釜条件下的流量及物性参数23三．进料条件下的流量计物性参数24四．精馏段的流量及物性参数26五．提馏段27第四章理论塔板的计算32一．回流比的计算32二．气液相负荷33三.塔板效率及实际塔板数33四塔径的初步设计35五．填料层的计算37第五章附属设备及主要附件的选型计算38一．冷凝器的选用38二、加热器的选用39三、塔内管径的计算及选择39四．除雾沫器42五.液体分布器的选取43

7、六．塔斧设计44七．填料支撑板的选择45八．塔的顶部空间高度46第六章设计结果及个人总结47第七章自我评价与说明49第八章参考文献50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，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

8、流比u空塔气速m/sM分子量kg/molW塔底产品（