甲醇水精馏塔化工原理课程设计

南京工业大学

《化工原理》课程设计

设计题目 常压甲醇－水筛板精馏塔设计

学生姓名 陈献富 班级、学号 化工070313

指导教师姓名 刘晓勤、王晓东

课程设计时间2010年6月14日-2010年6月25日

课程设计成绩

指导教师签字

化学化工学院

课程名称化工原理课程设计

设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计

学生姓名周佳佳专业化学工程与工艺

班级学号1001090605

设计日期2010 年6 月14 日至2009 年6 月25日

设计条件及任务：

设计体系：甲醇－水体系

设计条件：

进料量：F= 200 kmol/h

进料浓度：Z F= 0.35 （摩尔量分数）

进料状态：q= 1.08

操作条件：

塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降不大于0.7kPa。

塔顶冷凝水采用深井水，温度t＝12℃；

塔釜加热方式：间接蒸汽加热，采用3kgf/cm2(表压)水蒸汽

全塔效率：E T = 52%

分离要求：X D= 0.995（质量分数）；X W= 0.002（质量分数）；

回流比：R/R min =1.6

指导教师刘晓勤、王晓东

2010年6月11日

目录

绪论 (1)

1.精馏简介 (1)

2.塔设备简介 (1)

3.体系介绍 (2)

4.设计要求 (2)

第一节概述 (3)

1.1精馏操求作对塔设备的要求 (3)

1.2板式塔类型 (3)

1.2.1筛板塔 (3)

1.2.2浮阀塔 (3)

1.2.3泡罩塔 (3)

1.3设计单元操作方案简介 (4)

1.4精馏塔的设计简介 (4)

1.4.1 筛板塔设计须知 (4)

1.4.2 筛板塔的设计程序 (4)

第二节设计方案的初步确定 (5)

2.1操作条件的确定 (5)

2.1.1操作压力 (5)

2.1.2进料状态 (5)

2.1.3加热方式 (5)

2.1.4冷却剂与出口温度 (5)

2.1.5回流比 (6)

2.1.6热能的利用 (6)

2.2确定设计方案的原则 (6)

2.3操作流程简图 (7)

第三节板式精馏塔的工艺参数计算 (8)

3.1 物料衡算与操作线方程 (8)

3.2 理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)

3.2.1理论板数的计算 (10)

3.2.1实际板数的确定 (11)

3.3操作压强的计算 (11)

3.4操作温度的计算 (11)

3.5塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (12)

3.5.1密度及流量 (12)

3.5.2液相表面张力的确定： (13)

3.5.3液体平均粘度计算 (13)

第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)

4.1塔的有效高度和板间距的初选 (14)

4.1.1塔有效高度 (14)

4.2 塔径 (14)

第五节板式塔的结构 (16)

5.1 塔的总体结构 (16)

5.2 总塔高度 (16)

5.2.1塔顶空间H D (16)

5.2.2塔底空间 (16)

5.2.3整体塔高 (16)

5.2.4人孔数 (16)

5.3 塔板结构 (16)

5.3.1溢流装置 (16)

5.3.2弓形降液管宽度W d和面积A f (17)

h (18)

5.3.3降液管底隙高度

5.3.4塔板布置及筛孔数目与排列 (18)

5.4.筛板的力学检验 (19)

5.4.1塔板压降 (19)

5.4.2液面落差 (20)

5.4.3液沫夹带 (20)

5.4.4漏液 (21)

5.4.5液泛 (21)

5.5.塔板负荷性能图 (21)

5.5.1漏液线 (21)

5.5.2液沫夹带线 (22)

5.5.3液相负荷下限线 (23)

5.5.4液相负荷上限线 (23)

5.5.5液泛线 (23)

5.5.6操作弹性 (24)

第六节设计结果汇总 (26)

第七节精馏装置的附属设备 (28)

7.1 管壳式换热器的设计与选型 (28)

7.1.1塔顶冷凝器（列管式换热器） (28)

7.1.2进料预热器 (31)

7.2 再沸器 (32)

7.3 管件 (33)

7.3.1塔釜残液出料管 (33)

7.3.2塔顶回流液管 (33)

7.3.4塔釜再沸器蒸汽进口管 (33)

7.3.5塔顶蒸汽进冷凝器进口管 (34)

7.3.6塔顶冷凝水管 (34)

7.4冷凝水泵的选择 (34)

7.5除沫器 (35)

7.6裙座 (35)

附表 (36)

1、常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系 (36)

2、理论塔板数计算（MATLAB程序）： (36)

3、进料、塔顶及塔釜温度—组成的插值计算（MATLAB程序） (37)

4、史密斯关联图 (37)

参考文献及设计手册 (38)

设计感想 (39)

感谢 (40)