推荐-甲醇—水连续填料精馏塔 设计 精品

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：

专业：化工工艺

学号：

指导老师：

20XX年07月20日

目录

一、前言 (3)

二、工艺流程说明 (4)

三、精馏塔的设计计算

1.由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率 (5)

2.全塔物料衡算 (5)

3.采用图解法，求解R Min，R (5)

4.填料塔压力降的计算 (6)

5.D、Z、P

计算 (7)

6.计算结果列表 (14)

四、辅助设备的选型计算

7.储槽的选型计算 (15)

8.换热器的选型计算 (16)

9.主要接管尺寸的选型计算 (19)

10.泵的选型计算 (21)

11.流量计选取 (21)

12.温度计选取 (22)

13.压力计选取 (22)

五、设备一览表 (23)

六、选用符号说明 (24)

七、参考文献 (25)

八、结束语 (25)

前言

甲醇俗称木醇，木精，是一种大宗有机化学品，它不仅容易运输和储藏，而且可以作为很多有机化学品的中间原料。由它可以加工成的有机化学品有100余种，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。随着近年来技术的发展和能源结构的改变，甲醇开辟了新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白质的原料，目前，世界上已经有30万吨的甲醇制蛋白质的工业装置在运行。甲醇是容易运输的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。用孟山都法可以将甲醇直接合成醋酸。随着近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。此外，甲醇在工业应用和实验室中是十分重要的溶剂。许多反应在甲醇作为溶剂时产率非常好。虽然有一定的毒性，但相对于其它有机溶剂来说，还是比较安全的。

本次设计的精馏塔是用来分离回收甲醇的，所以塔釜排出的水中含有的甲醇含量不大于0.002％（wt％），以提高甲醇的回率，减少对环境的污染；塔顶得到的甲醇的浓度为98.5％（wt％），可以代替纯的甲醇直接使用，这说明塔的效率是很好的。采用填料式精馏塔，因为随着填料塔技术的不断完善，在性能上比板式塔要好很多，而且填料塔的结构比较简单，制造、维修难度和造价比板式塔低很多，所以选用填料塔，可以减少设计、制造、操作费用。也是符合实际生产需要的。

工艺流程说明

本次设计的精馏塔是用来分离回收甲醇的，要求回收甲醇的浓度达到98.5％，所采用的流程如图所示，含19%的原料液通过原料泵加压，再经过过滤器、原料预热器，再进精馏塔进行精馏分离，塔顶气相通过冷凝器冷凝，不凝气体放空。冷凝液一部分由回流泵压回塔内作为回流液，其余部分则作为产品输送到罐场包装。

塔形的选择：

具体选择塔型时，要根据被分离物料的性质和负荷，要求精馏过程的压力降、温度以及腐蚀程度等条件决定。目前主要有板式塔和填料塔两种。根据计算要求该塔分离效率高，压力降小，应采用填料塔。

填料塔与板式塔相比，具有一定的优点：

（1）生产能力大。板式塔内件的开孔率均在50%以上，而填料塔中的空隙率则超过90%，故单位塔截面积上，填料塔的生产能力

一般均高于板式塔。

（2）分离效率高。工业填料塔每米理论级大多在2级以上，最多可达10级以上，而常用的板式塔每米理论级最多不超过2级。研

究表明，在减压和常压操作下，填料塔的分离效率明显优于板

式塔。

（3）压力降小。填料塔由于空隙率高，故其压降远远小于板式塔。

一般情况下，板式塔的每个理论级压降约在0.4－1.1Kpa。填料

塔约为0.01－0.27KPa。压降低能降低操作费用，节约能耗。

（4）持液量小。填料塔持液量一般小于6%，而板式塔则高达8%－12%。持液量大，虽可稳定操作，但增长开工时间，增加操作

周期及操作费用。

（5）操作弹性大。填料对负荷变化的适应性很大，而板式塔的操作弹性一般很小。

（6）填料塔塔内结构简单，耐腐蚀，且灵活，价廉。

目前工业上95%以上采用填料塔，只有当液体处理量特别大或有固体时，才采用板式塔。

主机（精馏塔）的设计计算

1.由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率：

()()1165.002

.18/19.0104.32/19.004

.32/19.0/1//=-+=-+=

B F A F A F F M a M a M a x

()()9736.002

.18/985.0104.32/985.004

.32/985.0/1//=-+=-+=

B D A D A D D M a M a M a x

()()001127

.002

.18/002.0104.32/002.004

.32/002.0/1//=-+=-+=

B W A W A W W M a M a M a x

求得各个物料的摩尔分率如下：

2.全塔物料衡算 F=

平均分子量

总生产时间年处理量1

⨯

45.298835

.002.181165.004.321

60607200000115000=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=

s kg s mol /

则有：

⎩⎨

⎧⨯=⨯+⨯=+⎩⎨⎧+=+=1165.045.29W 0.001127D 97360.`

45.29W D Wx Dx Fx W D F W D F

解得 W=25.956s mol / D=3.494s mol / 3.采用图解法，求解R Min ，R

甲醇－水溶液的平衡数据及部分数据。