化工原理课程设计--甲醇—水连续填料精馏塔

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1、沈阳化工大学化工原理课程设计说明书设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔设计者：李欣专业：制药工程班级：制药1102班学号：11220213指导老师：王国胜2014年5月12日~2014年6月12日成绩：前言精馏是分离液体混合物（含可液化的气体的混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛的应用。精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气

2、中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、

3、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。要想把低纯度的甲醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为甲醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有

4、塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。  本次设计的精馏塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。  本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。符号说明英文字母

5、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），无因次泛点负荷系数，无因次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与干板压强降相当的液柱高度，m液柱与液体流过降液管时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回流比最小回流比u空塔气速m/sM分子量kg/molMd弓形降液管的宽度mW塔底产品（釜残液）流量kmol/

6、sx液相中易挥发组分的摩尔分数y气相中易挥发组分的摩尔分数Z塔高m希腊字母相对挥发度，量纲为1液体在降液管内停留时间s黏度液相密度气相密度液体表面张力N/m；填料层的比表面积液体密度矫正系数，量纲为1系数，量纲为1；填料因子1/m下标max最大min最小L液相V气相1精馏段2提馏段A易挥发组分B难挥发组分F原料液一、设计任务书（一）设计题目：甲醇-水散堆填料精馏塔设计（二）设计要求：1、处理量：12000吨/年(年生产时间以7200小时计算)2、原料液状态：常温常压3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数)塔顶出料浓度：98.5%

7、(甲醇的质量分数)塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数)4、填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料5、厂址位于沈阳地区（三）主要内容:1、确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置；2、精馏塔的工艺计算与结构设计：＊物料衡算确定理论板数和实际板数；＊按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；＊确定塔板和降液管结构；＊按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核，并对特定板的结构进行个别调；＊进行全塔优化，要求操作弹性大于2。3、计算塔高；估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、

8、水蒸气用量和再沸器换热面积；4、列出设计参数总表；5、绘制塔板结构图（用计算纸或绘图纸）。（四）设计概述1、塔设备在化工生产中的作用与地位塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热