化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计

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1、郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：31学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明21.1.加料方式21.2.进料状况21.3.塔型的选择21.4.塔顶的冷凝方式21.5.回流方式31.6.加热方式3第二章板式精馏塔的工艺计算32.1物料衡算32.3塔板数的确定及实际塔板数的求取52.3.1理论板数的计算52.3.2求塔的气液相负荷52.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算62.3.4实际板数72.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度7第三章精馏塔的工艺条件及物

2、性参数的计算93.1平均分子量的确定93.2平均密度的确定103.3.液体平均比表面积张力的计算12第四章精馏塔的工艺尺寸计算134.1气液相体积流率134.1.1精馏段气液相体积流率：13314.1.2提馏段的气液相体积流率：14第五章塔板主要工艺尺寸的计算155.1溢流装置的计算155.1.1堰长155.1.2溢流堰高度：155.1.3弓形降液管宽度165.1.4降液管底隙高度165.1.5塔板位置及浮阀数目与排列17第六章板式塔得结构与附属设备266.1附件的计算266.1.1接管266.1.2冷凝器306.1.

3、3再沸器31第七章参考书录31第八章设计心得体会31第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。本设计采用泵加料。311.2.进料状况实际生产中，进料状况一般有接近泡点的冷液进料和泡点进料。对于冷夜进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，省加热费用，

4、但其受环境影响较大；而泡点进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。此外，泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提留段的塔径基本相等，无论是设计计算还是设计加工制造这样的精馏塔都比较容易，故在本设计中选用泡点进料。1.3.塔型的选择塔有浮阀塔和筛板塔。浮阀塔生产能力大，操作弹性大，在较宽的气速范围内，板效率变化较小，其操作弹性范围较筛板塔大。由于气液接触状态良好，以及气体水平吹出，雾沫夹带量少，因此板效率高。塔板结构简单，容易安装。筛板塔生产能力大，塔板压降低。本设计根据阀孔气速的值依

5、据手册选择浮阀塔。1.4.塔顶的冷凝方式塔顶冷凝采用分凝器，以水为冷却介质进行冷凝。1.5.回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。对于小塔型，回流冷凝器一般安装在塔顶，其优点是回流冷凝器无需支承结构，其确定是回流冷凝器回流控制难。如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时，回流冷凝器不适合于塔顶安装，且塔顶冷凝器不宜安装、检修和清理。在此情况下，可采用强制回流，塔顶上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。本次设计为大塔，故采用强制回流。311.6.加热方式加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热，直接蒸汽加热时蒸汽直接由塔底

6、进入塔内加热。但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液由稀释作用，使理论塔板数增加。间接蒸汽加热时通过加热器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。本设计采用直接蒸汽加热。第二章板式精馏塔的工艺计算物系：甲醇—水；D=600t/d；要求：质量分数：2.1物料衡算通过全塔物料衡算:基础物性参数：原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率：原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔分率：全塔总物料衡算31总物料：易挥发组分：2.2操作线方程饱和液体进料q=1；q线斜率为∞此时，在平衡线上并与精馏、提馏段操作线相交：最

7、小回流比此时R=0.605*1.5=0.9075；精馏段操作线提馏段操作线过精馏段操作线与q线交点（0.667，0.8234）和（0.0056，0.0056）则操作线方程为312.3塔板数的确定及实际塔板数的求取2.3.1理论板数的计算由图解法求理论板层数，从图中可以读出总理论板层数为精馏段；提馏段；第5层为加料板。2.3.2求塔的气液相负荷312.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算温度组成（t-x-y）图组份的液相粘度T60708090100甲醇0.01090.01120.01150.01180.0122水0.46

8、880.40610.35650.31650.2838⑴精馏段31⑵提馏段2.3.4实际板数2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度塔顶的操作压力：每层操作压力进料板的压力塔底的压力精馏段的平均压力提馏段的平均压力31甲醇和水的安托因常数：ABCT/K甲醇塔顶7.205871582.271239.726288-357塔釜7.3132