甲醇-水精馏化工原理课程设计

《化工原理课程设计》报告

10000kg/h 甲醇~水

精馏装置设计

一、概述 (3)

1.1 设计依据 (3)

1.2 技术来源 (3)

1.3 设计任务及要求 (3)

二、计算过程 (4)

1 设计方案及设计工艺的确定 (4)

1.1 设计方案 (4)

1.2.设计工艺的确定 (4)

1.3、工艺流程简介 (4)

2. 塔型选择 (5)

3. 操作条件的确定 (5)

3.1 操作压力 (5)

3.2 进料状态 (5)

3.3加热方式的确定 (6)

3.4 热能利用 (6)

4. 有关的工艺计算 (6)

4.1精馏塔的物料衡算 (9)

4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9)

4.1．2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)

4.1.3物料衡算 (10)

4.2 塔板数的确定 (10)

4.2.1 理论板层数NT的求取 (10)

4.2.3 热量衡算 (12)

4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14)

4.3.1 操作压力的计算 (14)

4.3.2 操作温度的计算 (14)

4.3.3 平均摩尔质量的计算 (15)

4.3.4 平均密度的计算 (15)

4.3.5 液相平均表面张力的计算 (16)

4.3.6 液体平均粘度的计算 (17)

4.4 精馏塔的塔底工艺尺寸计算 (18)

4.4.1塔径的计算 (18)

4.4.2 精馏塔有效高度的计 (19)

4.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (19)

4.5.1溢流装置的计算 (19)

4.5.2 塔板布置 (21)

4.6 筛板的流体力学验算 (24)

4.6.1 塔板压降 (24)

4.6.2 液面落差 (25)

4.6.3 液沫夹带 (26)

4.6.4 漏液 (26)

4.6.5 液泛 (27)

4.7 塔板负荷性能图 (27)

4.7.1、液漏线 (27)

4.7.2、液沫夹带线 (28)

4.7.3、液相负荷下限线 (29)

4.7.4、液相负荷上限线 (29)

4.7.5、液泛线 (29)

5.热量衡算 (32)

5.1塔顶换热器的热量衡算 (33)

5.2塔底的热量计算 (33)

5.3、热泵的选型 (36)

5.4、塔底料液和热蒸气预热进料液 (36)

5.5、水蒸汽加热进料液 (37)

三、辅助设备的计算及选型 (38)

（一）、管径的选择 (38)

1、加料管的管径 (38)

2、塔顶蒸汽管的管径 (38)

3、回流管管径 (38)

4、料液排出管径 (39)

（二）、泵的选型 (39)

1、原料液进入精馏塔时的泵的选型 (39)

2、塔顶液体回流所用泵的型号 (39)

(三)、储罐选择 (40)

1、原料储槽 (40)

2、塔底产品储槽 (40)

3、塔顶产品储槽 (40)

四、费用的计算 (41)

（一）设备费用的计算 (41)

1、换热器费用的计算 (41)

2、精馏塔的费用计算 (42)

泵的费用 (42)

储槽费用 (42)

输送管道费用 (43)

分液槽费用 (44)

（二）操作费用的计算 (44)

1、热蒸汽的费用 (44)

2、冷却水的费用 (44)

3、泵所用的电费 (44)

4、总费用 (44)

参考文献 (45)

主要符号说明 (46)

对本设计的评述 (49)

一、概述

塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。

1.1 设计依据

本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。

1.2 技术来源

目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。

1.3 设计任务及要求

原料：甲醇~水溶液，10000kg/h

甲醇含量：48.50%(质量分数)，

设计要求：塔顶甲醇的含量不小于97%(质量分数)

塔底甲醇的含量不大于2%(质量分数)

已知条件：

操作压力：4kPa（塔顶表压）

进料热状况：泡点（q=1）

回流比：自选

单板压降：<=0.7kPa

全塔效率：ET=52%

二、计算过程

1 设计方案及设计工艺的确定

1.1 设计方案

本课程设计的任务是分离甲醇—水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。本设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点状态后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点状态下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

1.2.设计工艺的确定

工艺流程图

1.3、工艺流程简介

连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等．

原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔内．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液充分逆流接触并进行多次热量和质量的交换，从而利用溢流液把上升的蒸汽逐步冷凝下来，使重组分在液相中浓缩，同时使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高继而在塔顶得到较纯的轻组分，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷