年产3万5千吨甲醇精馏塔的设计_毕业设计.docVIP

 PAGE \* MERGEFORMAT 14 湖南师范大学 《化工原理》课程设计说明书 设计题目 年产3万5千吨甲醇精馏塔的设计 甲醇生产过程精馏塔的设计 1 甲醇－水连续精馏塔设计条件 （１） 生产能力：35000吨年，年开工7200小时 （２） 料液组成：甲醇含量30%（质量分数） （３） 采用间接蒸汽加热 （４） 采用泡点进料 （５） 塔顶馏出液甲醇含量98%（质量分数） （６） 塔顶易挥发组分99%（质量分数） （７） 塔顶压强1.05atm（绝对压强） （８） 单板压降≤70Kpa液柱 （９） 加热蒸气压力：0.5Mpa（表压） ２ 主要使用数据 表1 甲醇水溶液汽液相平衡数据（摩尔） xyxyxy0.000.0000.150.5170.700.8700.020.1340.200.5790.800.9150.040.2340.300.6650.900.9580.060.3040.400.7290.950.9790.080.3650.500.7791.001.0000.100.4180.600.825?? ３ 设计方案的确定 本设计任务为甲醇的精馏。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回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属易挥发物系，最小回流比较小，塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 4 主要工艺计算 4.1 原料及塔顶、塔底产品的摩尔分率 xF== 0.194 xD= 0.965 xw=0.0024 图1 精溜塔工艺流程图 4.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=0. 194×32.04+(1-0.194)×18.02=20.74kgkmol MD=0.965×32.04+0.035×18.02=31.55 kgkmol MW=0.0024×46+(1-0.0024)×18.02=18.10 kgkmol 4.3 物料衡算 原料处理量 F= kgkmol 总物料衡算 F=D+W 又∵ xF=0.194 xD =0.965 由 得 D=46.65kmol= 取操作回流比为 R=2Rmin=2×0976=1.952 4.4.1 操作线方程 求精馏塔的气液相负荷 L=RD=1.952×46.65=91.06kmol-1) 其中　　X=D2-（Wd+Ws）=1.02-(0.124+0.065)=0.311m R=D2-WC=1.02-0.035=0.465m 故　　　Aa=2(X+Sin-1) =2×(0.311×+ Sin-1) =0.532m2 图5 ???板布置图 4.6.4 筛孔计算及其排列 取筛孔的孔径d0为5mm，正三角形排列，碳钢板原为δ=3mm 取 td0=3.0 孔心距 t=3.0×5.0=15.0mm 筛孔数目 n= 1.155Aot2=1.155×0.5320.0152=2731个 开孔率为Φ=0.907(dot )2=0.907(0.0050.015 )2=0.0101 气体通过阀孔的气速为 u0=VsA0=1.005(0.0101×0.532)=18.07ms 图6 筛孔布置图 4.6.5 塔高的计算 H=（n-n F-n P-1）HT+n FHF+n PHP+HD+HB+H1+H2 H——塔高，m； n——实际塔板数（不包括加热釜），23块； nF——进料板数，3个； HF——进料孔处板间距，0.45m； nP——人孔数（包括塔顶塔底空间所开人孔;塔顶塔底空间各一个，进料板处一个，见工艺图），5个； HB——塔底空间高，3m； HP——设人孔处的板间距，0.8m； HD——塔顶空间高，取1.2m； HT——板间距，0.45m； H1——封头高度，0.5m； H2——裙座高度；3m; 求得： H=18.65m 4.7 筛板的流体力学验算 4.7.1 塔板压降 气体通过筛板压降相当的液控高度hp 依式 = = =9.361ms 实际孔速 u0=9.361msu0,min 筛板稳定系数 K=u0u0,min=18.709.3651.5 故本设计中无明显漏液 4.7.5 液泛验算 为防止塔内发生液泛,降液管内液层高Hd应服从下式的关系,即 Hd≤(Ht+= u0,min=Vs,minAo =5.106 表2 漏液线数据表 LS(×10-3m3s)0.61.