主机(精馏塔)的研究设计计算.docVIP

目录 前言 …………………………………………………………(2) 工艺流程说明…………………………………………………(3) 精馏塔的设计计算 1.由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率………………（4） 2.全塔物料衡算…………………………………………………（4） 3.采用图解法，求解RMin，R ……………………………………(4） 4.填料塔压力降的计算…………………………………………(5） 5.D、Z、计算…………………………………………………（6） 6.计算结果列表 ………………………………………………（13） 辅助设备的选型计算 7.储槽的选型计算…………………………………………… （14） 8.换热器的选型计算 …………………………………………（15） 9.主要接管尺寸的选型计算 …………………………………（18） 10.泵的选型计算 …………………………………………… （20） 11.流量计选取 ……………………………………………… （20） 12.温度计选取 ……………………………………………… （21） 13.压力计选取 ……………………………………………… （21） 设备一览表 …………………………………………………（22） 选用符号说明 ………………………………………………（23） 参考文献 ……………………………………………………（24） 前 言 甲醇俗称木醇，木精，是一种大宗有机化学品，它不仅容易运输和储藏，而且可以作为很多有机化学品的中间原料。由它可以加工成的有机化学品有100余种，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。随着近年来技术的发展和能源结构的改变，甲醇开辟了新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白质的原料，目前，世界上已经有30万吨的甲醇制蛋白质的工业装置在运行。甲醇是容易运输的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。用孟山都法可以将甲醇直接合成醋酸。随着近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。此外，甲醇在工业应用和实验室中是十分重要的溶剂。许多反应在甲醇作为溶剂时产率非常好。虽然有一定的毒性，但相对于其它有机溶剂来说，还是比较安全的。 本次设计的精馏塔是用来分离回收甲醇的，所以塔釜排出的水中含有的甲醇含量不大于0.002％（wt％），以提高甲醇的回率，减少对环境的污染；塔顶得到的甲醇的浓度为98.5％（wt％），可以代替纯的甲醇直接使用，这说明塔的效率是很好的。采用填料式精馏塔，因为随着填料塔技术的不断完善，在性能上比板式塔要好很多，而且填料塔的结构比较简单，制造、维修难度和造价比板式塔低很多，所以选用填料塔，可以减少设计、制造、操作费用。 工艺流程说明 本次设计的精馏塔是用来分离回收甲醇的，要求回收甲醇的浓度达到98.5％，所采用的流程如图所示，含19%的原料液通过原料泵加压，再经过过滤器、原料预热器，再进精馏塔进行精馏分离，塔顶气相通过冷凝器冷凝，不凝气体放空。冷凝液一部分由回流泵压回塔内作为回流液，其余部分则作为产品输送到罐场包装。 主机（精馏塔）的设计计算 1.由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率： 求得各个物料的摩尔分率如下： 物料 塔顶 进料 塔釜 摩尔分率 0.9736 0.1165 0.001127 2.全塔物料衡算 F= 则有： 解得 W=25.956 D=3.494 3.采用图解法，求解RMin，R 甲醇－水溶液的平衡数据及部分数据。 温度 t/℃ 液相中甲醇 摩尔分数 xA 汽相中甲醇 摩尔分数 yA 温度 t/℃ 液相中甲醇 摩尔分数 xA 汽相中甲醇 摩尔分数 yA 100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665 由平衡数据在坐标纸上描点，画出甲醇－水溶液的x-y图 （附图在后）。 由图读知N=12-1=11 ，从塔顶算起第7块塔板为进料板，塔的理论塔板数为11。 原料泡点进料，故xq=xF=0.1165,从图可知yq=0.440，