甲醇-水分离板式精馏塔的设计资料

河西学院

Hexi University

化工原理课程设计

题目: 甲醇-水板式分离精馏塔设计学院: 化学化工学院

专业: 化学工程与工艺

学号: 2014210036

姓名: 张小宝

指导教师: 冯敏

2016 年11 月29日

化工原理课程设计任务书一、设计题目

甲醇-水分离板式精馏塔设计

二、设计任务及操作条件

1.设计任务

生产能力（进料量）5万吨/年

操作周期每年300天，每天24小时运行

进料组成含甲醇46% （质量分率，下同）

塔顶产品组成甲醇含量不低于99.7%

塔底产品组成甲醇含量不高于0.5%

2.操作条件

操作压力常压

进料热状态自选

塔底加热蒸汽压力0.3MPa(表压)

单板压降≤0.7kPa

3.设备型式筛板或浮阀塔板

4.厂址张掖

三、设计内容

1.设计方案的选择及流程说明

2.塔的工艺计算

3.主要设备工艺尺寸设计

（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定

（2）塔板的流体力学校核

（3）塔板的负荷性能图

（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定

4.辅助设备选型与计算

5.设计结果汇总

6.工艺流程图及精馏工艺条件图

7.设计评述

目录

1 概述 (1)

1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用..................................... (1)

1.2 精馏塔对塔设备的要求 (1)

1.3 常用板式塔类型及本设计的选型 (2)

1.4 流程的确定和说明 (2)

2 精馏塔的物料衡算 (2)

2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (2)

2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (3)

2.3 物料衡算 (3)

3 塔板数的确定 (3)

3.1 理论板层数

N的求取 (3)

T

3.1.1 相对挥发度的求取 (3)

3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (4)

3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (5)

3.1.4 求操作线方程 (5)

3.1.5 采用图解法求理论板层数 (6)

3.2 实际板层数的求取 (6)

3.2.1 液相的平均粘度 (6)

3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (7)

3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (7)

4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)

4.1 操作压力的计算 (7)

4.2 操作温度计算 (8)

4.3 平均摩尔质量计算 (8)

4.4 平均密度计算 (9)

4.4.1 气相平均密度计算 (9)

4.4.2 液相平均密度计算 (9)

4.5 液体平均表面张力的计算 ........................................................................ 10 4.6

液体平均粘度 (11)

5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)

5.1 塔径的计算 ................................................................................................ 11 5.2

精馏塔有效高度的计算 (13)

6 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)

6.1

溢流装置计算 ............................................................................................ 13 6.1.1 堰长W l ............................................................................................ 13 6.1.2 溢流堰高度W h ............................................................................... 13 6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................. 14 6.1.4 降液管底隙高度0h (15)

6.2

塔板布置 .................................................................................................... 15 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................... 15 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................. 15 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................. 15 6.2.4

筛孔计算及排列 (16)

7 塔板的流体力学验算 (16)

7.1

塔板压降 .................................................................................................... 16 7.1.1 干板阻力c h 计算............................................................................. 16 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ......................................................... 16 7.1.3 液体表面张力的阻力σh 计算 .. (17)

7.2 液面落差 .................................................................................................... 17 7.3 液沫夹带 .................................................................................................... 17 7.4 漏液 ............................................................................................................ 18 7.5

液泛 (18)

8 塔板负荷性能图 (19)

8.1

漏液线 (20)