常压连续精馏塔分离甲醇—水设计论文(2).doc

化工原理课程设计 设计题目：常压、连续精馏塔分离甲醇—水设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2013年7月7日 化 工 系 设计前言 甲醇,又名木醇,分子式为CH3OH,分子量:32.04，为有特殊气味的易挥发、易燃烧的液体。有毒,人饮后能致盲。比重0.791（20℃）,沸点64.50℃,能与水和多数有机溶剂混溶。 甲醇的重要用途以及生产甲醇的原料的广泛性,使甲醇合成和应用的研究开发越来越受到重视。但是,化工生产合成所得的甲醇为粗甲醇,一般只含有80%左右的甲醇,其余成分必须从粗甲醇中除去,才能得到成品—精甲醇。 分离混合物的方法很多,在化工生产操作中,化工原料及产品的分离与精制,多是采用精馏来达到目的，而精馏操作则主要通过塔设备来实现。在阅读部分参考书后，经组员讨论，拟出一套较理想的甲醇-水分离精馏塔设计方案，决定取用的塔板类型为筛板塔，因为筛板塔生产能力大，塔板效率高，比较符合符合甲醇-水分离精馏塔设计的要求。本次设计中，由老师规定的任务条件基本可确定加料热状况采用泡点进料，冷凝方式塔顶冷凝采用全凝器,回流方式采用强制回流，加热方式采用间壁蒸汽加热。 在设计过程中，由于查找物性数据的资料书版本各不相同，数据上有一定出入，且个人能力有限，所以有些数据作过估算。其中，计算过程要考虑的因素很多，温度、密度、粘度和表面张力的计算基本都采用内插法计算，可能存在一定误差，故接下去的计算中略有偏差，但问题不会太大。其次，由于时间有限，在作图时，没有仔细按标准规范做，仅仅画了草图作参考。在此笔者也对自己治学态度的不严谨而作自我反省。本设计在袁军老师的指导下，与课程设计小组各位同学的不断交流中改正完善，在此对老师及各位组员给予笔者的帮助与支持一并表示真挚的感谢！由于水平有限，时间也很紧，存在问题在所难免，恳请老师批评指正！ 2013年6月 目录 目录 1 1. 设计题目 3 2. 设计任务及条件 3 3. 设计内容 3 3.1. 物性、相平衡数据的收集与计算 3 3.1.1. 物料衡算 3 3.1.2. 物性、相平衡数据收集 4 3.1.3. 回流比、操作线及理论塔板数的求取 5 3.2. 精馏塔的化工计算 6 3.2.1. 实际塔板数的计算 6 3.2.2. 操作压力计算 6 3.2.3. 操作温度计算 7 3.2.4. 平均摩尔质量计算 7 3.2.5. 平均密度的计算 8 3.2.6. 液体平均表面张力计算 9 3.2.7. 液体平均粘度的计算 10 3.2.8. 精馏段塔径计算 11 . 精馏段塔径的计算 11 . 提馏段塔径的计算 12 . 平均塔径 13 3.2.9. 有效高度的计算 13 3.3. 精馏塔塔板结构设计及核算 14 3.3.1. 溢流装置的计算 14 . 堰长 14 . 溢流堰高 14 . 弓形降液管宽和截面积 14 . 降液管底隙高度 15 3.3.2. 塔板的布置 16 . 塔板的分块 16 . 边缘区宽度确定 16 . 开孔区面积计算 16 . 筛孔的计算及其排列 16 3.3.3. 塔板结构力学核算 17 . 塔板压降 17 . 液面落差 19 . 液沫夹带 19 . 漏液 20 . 液泛 21 3.3.4. 塔板负荷性能图 22 . 漏夜线 22 . 液沫夹带线 23 . 液相负荷下限线 25 . 液相负荷上限线 25 . 液泛线 25 . 操作弹性的计算 28 3.4. 精馏塔的简单结构及工艺流程图 29 3.5. 塔板平面布置简图 29 3.6. 辅助设备(塔顶冷凝器、塔釜再沸器等)的计算 30 3.6.1. 接管尺寸 30 . 再沸器蒸汽进口管 30 . 塔顶蒸汽进冷凝器出口管 31 . 冷凝水管 31 3.6.2. 塔顶冷凝器（换热器）的计算和选取 31 3.6.3. 塔釜再沸器的计算和选取 33 3.7. 计算结果及符号说明汇总 33 4. 设计总结 36 5. 参考文献 37 6. 附图 37 设计题目 常压、连续精馏塔分离甲醇—水设计 设计任务及条件 泡点进料，塔顶进入全凝器，塔釜间接蒸汽加热；塔板压降：，全塔压降在30kPa以内。 选塔：筛板塔 设计内容 物性、相平衡数据的收集与计算 物料衡算 进料的平均摩尔质量 原料处理量的质量流量 ： 则， 全塔效率： 物料衡算： 物性、相平衡数据收集 1.甲醇--水相平衡数据 t 100 96.4 93.5 91.2 89.3 87.7 84.4 81.7 78.0 xA 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.15 0.20 0.30 yA 0.000 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 0