[化学]甲醇-水二元混合物连续筛板精馏装置的设计.docVIP

浙江工业大学 化 工 原 理 课程设计说明书 题 目： 甲醇－水二元混合物连续 筛板精馏装置的设计 学 院: 生环学院 专 业： 环境科学 年 级： 2006级 设计人： 指导人： 日 期： 目 录 一、概述 4 1．设计原始条件 4 2．板式塔类型 4 3．工艺流程选定 4 二、精馏塔的物料衡算 5 三、经济费用估算 6 1．最小回流比Rmin（图解法） 6 2．精馏塔气液相负荷 7 3．精馏、提镏段操作方程 7 4．理论塔板数N 7 5．总板效率Et和实际版数Nt 7 6．塔径估算 8 7．年总费用估算 10 四、精馏塔塔体工艺尺寸计算 12 五、塔板主要工艺尺寸及流体力学性能计算 13 ⒈ 塔径初选 13 2．塔径初步核算 14 3．堰及降液管设计 15 4. 孔布置 15 5．漏液计算并验证其稳定性 16 6．塔板压降hp 16 7. 校该液泛情况 17 8．雾沫夹带量 23 9．计算结果整理 23 六、塔板相关物性数据的计算 17 七、描绘负荷性能图 19 八、附属设备的设计 21 ⒈ 塔高计算 21 2．泵的设计和选型 22 ３．原料预热器 24 4. 冷却器选用 25 5．塔底再沸器选用 25 6．冷凝器选用 25 7．接管尺寸设计 26 参考文献 27 学习总结 28 一．概述 1.设计原始条件： ．操作条件 精馏塔操作压力：常压 蒸汽压力（绝压）：5 kgf/cm2 年生产时间：8000小时 冷却水温度：30℃ 冷却水温升：5℃ ．设计数据： 原料液处理量：1.4万吨/年 原料液初温：30℃ 原料液含甲醇：45%（质量） 镏出液含甲醇：99%（质量） 甲醇回收率：99.9%、、 3.工艺流程选定 本设计任务为分甲离醇和水的混合物，设计过程严格按照经济性，先进性，可靠性，稳定性和可行性的原则，通过查阅资料，选用正确的公式以及合理的数据设计该乙醇—水的精馏塔。 对于二元混合物的分离，根据生产规模和产品质量要求，选用板式塔连续精馏流程。塔板选用筛板塔。按一定尺寸和一定排列方式开圆形筛孔，作为气相通道。气相穿过筛孔进入塔板上液相，进行接触传质。 设计中采用泡点进料，此时分离效率最好，所需塔板数最少。可通过进料泵直接进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。 塔顶上升蒸气采用分凝器冷凝，其中一部分冷凝液采用自然回流方式回流至塔内，为减少镏出液组分的挥发，其余部分经产品冷却器冷却后送至贮罐。 塔底采用再沸器对釜液进行间接蒸气加热，此法相对直接水蒸气加热法，分离效率较高，传质效率高，且设备符合相对较低。不过再沸器造价昂贵。 该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，通过估算不同回流比式的总费用。故操作回流比取最小回流比的1.1倍时。运行费用那最为经济核算。 二．精馏塔物料衡算 甲醇的摩尔质量为：32.04kg/kmol 水的摩尔质量为： 18.01kg/kmol 所以，原料的摩尔分率为： 镏出液的摩尔分率为： 原料液平均摩尔质量为： 镏出液平均摩尔质量： 原料液处理量为： 根据甲醇回收率：η 塔顶流量为： 由总物料平衡方程，塔底流量为： 塔底摩尔分率为： ．经济费用估算 1.最小回流比Rmin计算（图解法）由图一查得，xF=0.时，泡点tb=77.6℃ 此时进料状况参数q 所以线方程为： 用图解法，在图二上做q线，与相平衡线交与e点（0.3，0.6），所以，最小回流比为： 取操作回流比为： 2.精馏塔气、液相负荷： 精馏段： 提镏段： 3.精馏、提镏段操作方程： 精馏段操作方程为： 提镏段操作方程为： 精馏线与提镏线相交于点 4.理论塔板数N 采用逐板计算法，运用拟合的相平衡方程和精馏段、提镏段操作线方程，交替计算。相平衡方程为： 求得结果为，，从第10块板进料。 5.总板效率ET和实际板数NT 由图一查得，时，℃，时，℃ 精馏段平均温度℃ 提镏段平均温度℃ 所以，全塔平均温度℃，对应=3.81 7℃时 总板效率为： 加料板 6.塔径估算 以塔顶第一块板为计算对象。 6.1计算气体、液体密度、 塔顶的压