甲醇水筛板精馏塔课程设计

甲醇水筛板精馏塔课程设计

《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计姓名：潘永春班级：化工101 学号：xx054052 指导教师：朱宪荣课程设计时间xx、6、8xx、6、20 化工原理课程设计任务书专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春学号 xx0054052 指导教师朱宪荣设计日期：xx 年6月8日至 xx年6月20日

一、设计题目：

甲醇－水精馏塔的设计

二、设计任务及操作条件：

1、设计任务生产能力（进料）4

13、34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0、4634 水0、5366（质量分率下同）进料密度2

33、9Kg/m3 平均分子量

22、65塔顶产品组成 >99%塔底产品组成 <0、04%

2、操作条件操作压力

1、45bar （表压）进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。

3、设备形式筛板式或浮阀塔

4、厂址齐齐哈尔地区

三、图纸要求

1、计算说明书（含草稿）

2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）一、前言

51、精馏与塔设备简介

52、体系介绍

53、筛板塔的特点

64、设计要求:6

二、设计说明书7三、设计计算书

81、设计参数的确定

81、1进料热状态

81、2加热方式

81、3回流比（R）的选择

81、4 塔顶冷凝水的选择

82、流程简介及流程图

82、1流程简介

83、理论塔板数的计算与实际板数的确定

93、1理论板数计算

93、1、1物料衡算

93、1、2 q线方程

93、1、3平衡线方程103、1、4 Rmin和R的确定103、1、5精馏段操作线方程的确定103、1、6精馏段和提馏段气液流量的

确定103、1、7提馏段操作线方程的确定103、1、8逐板计算103、1、9图解法求解理论板数如下图:1

23、2实际板层数的确定124精馏塔工艺条件计算1

24、1操作压强的选择1

24、2操作温度的计算1

34、3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算1

34、3、1 密度及流量1

34、3、2液相表面张力的确定：1

44、3、3 液体平均粘度计算1

54、4塔径的确定1

54、4、1精馏段1

54、4、2提馏段1

74、5塔有效高度1

74、6整体塔高1

75、塔板主要工艺参数确定1

85、1溢流装置1

85、1、1堰长lw1

85、1、2出口堰高hw1

85、1、3弓形降液管宽度Wd和面积Af1

85、1、4降液管底隙高度h01

95、2塔板布置及筛孔数目与排列1

95、2、1塔板的分块1

95、2、2边缘区宽度确定1

95、2、3开孔区面积Aa计算1

95、2、4筛孔计算及其排列206、筛板的力学检验206、1塔板压降206、1、1干板阻力hc计算206、1、2气体通过液层的阻力Hl计算2

16、1、4气体通过每层塔板的液柱高hp2

16、2 筛板塔液面落差可忽略2

16、3液沫夹带2

16、4漏液2

26、5液泛2

27、塔板负荷性能图2

27、1漏液线2

27、2液沫夹带线2

37、3液相负荷下限线2

47、4液相负荷上限线2

47、5液泛线2

47、6操作弹性2

58、辅助设备及零件设计2

68、1塔顶冷凝器（列管式换热器）2

68、1、1方案Ⅰ：垂直管2

68、1、2方案Ⅱ：水平管2

98、2各种管尺寸的确定308、2、1进料管308、2、2釜残液出料管308、2、3回流液管3

18、2、4再沸器蒸汽进口管3

18、2、5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管3

18、2、6冷凝水管3

28、3冷凝水泵3

29、设计结果汇总33

10、参考文献及设计手册35四、设计感想35 一、前言

1、精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。例如，设计所选取的甲醇-水体系，加热甲醇（沸点

64、5℃）和水（沸点

100、0℃）的混合物时,由于甲醇的沸点较水为低,即甲醇挥发度较水高,故甲醇较水易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将甲醇和水分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。在工业中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，

基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。

蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。此外，按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏。工业中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即苯-甲苯体系。在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。

筛板塔在九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于

10、5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本设计讨论的就是筛板塔。

2、体系介绍甲醇－水体系汽液平衡数据 (101、325kPa)：

x00、053