甲醇-水精馏塔的设计

1.1

课程设计

甲醇-水分离板式精馏塔的设计系别：

专业（班级）：

作者（学号）：

指导教师：

完成日期：

甲醇-水分离板式精馏塔的设计

(一)设计题目

在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。为使废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套板式精馏塔，设计要求废甲醇溶媒的处理量为5万吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。馏出液组成为含水2%，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。

（二）操作条件

1) 操作压力常压

2) 进料热状态自选

3) 回流比自选

4) 全塔效率：Et=56%

5）单板压降：<0.7KPa

（三）塔板类型

筛孔板

（四）工作日

每年工作日为300天，每天24小时连续运行

（五）设计内容

1、设计说明书的内容

1) 精馏塔的物料衡算；

2) 塔板数的确定；

3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；

4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；

5) 塔板主要工艺尺寸的计算；

6) 塔板的流体力学验算；

7) 塔板负荷性能图；

8) 精馏塔接管尺寸计算；

9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。

2、设计图纸要求：

1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；

2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。

目录

1 设计方案的确定 (1)

2 精馏塔的物料衡算 (1)

2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (1)

2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (1)

2.3 物料衡算 (1)

3 塔板数的确定 (2)

N的求取 (2)

3.1 理论板层数

T

3.1.1 相对挥发度的求取 (2)

3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (2)

3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (3)

3.1.4 求操作线方程 (3)

3.1.5 采用逐板法求理论板层数 (3)

3.2 实际板层数的求取 (4)

3.2.1 液相的平均粘度 (4)

3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (5)

3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (5)

4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)

4.1 操作压力的计算 (5)

4.2 操作温度计算 (6)

4.3 平均摩尔质量计算 (6)

4.4 平均密度计算 (7)

4.4.1 气相平均密度计算 (7)

4.4.2 液相平均密度计算 (7)

4.5 液体平均表面张力的计算 (7)

4.6 液体平均粘度 (8)

5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)

5.1 塔径的计算 (8)

5.2 精馏塔有效高度的计算 (9)

6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9)

6.1 溢流装置计算 (9)

l (10)

6.1.1 堰长

W

h (10)

6.1.2 溢流堰高度

W

6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................................ 10 6.1.4 降液管底隙高度0h . (11)

6.2

塔板布置 ..................................................................................................................... 11 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................................... 11 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................................. 11 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................................. 11 6.2.4 筛孔计算及排列 ............................................................................................. 11 7

塔板的流体力学验算 ............................................................................................................. 12 7.1 塔板压降 (12)

7.1.1 干板阻力c h 计算 ............................................................................................ 12 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ........................................................................ 12 7.1.3

液体表面张力的阻力h 计算 (13)

7.2 液面落差 ..................................................................................................................... 13 7.3 液沫夹带 ..................................................................................................................... 13 7.4 漏液 ............................................................................................................................. 13 7.5 液泛 ............................................................................................................................. 14 8 塔板负荷性能图 (14)

8.1 漏液线 ......................................................................................................................... 14 8.2 液沫夹带线 ................................................................................................................. 15 8.3 液相负荷下限线 ......................................................................................................... 16 8.4 液相负荷上限线 ......................................................................................................... 16 8.5 液泛线 ......................................................................................................................... 17 9 筛板塔设计计算结果 ............................................................................................................. 18 10 精馏塔接管尺寸计算 . (20)

10.1 塔顶蒸气出口管的直径V d ................................................................................... 20 10.2 回流管的直径R d ................................................................................................... 20 10.3 进料管的直径F d ................................................................................................... 20 10.4 塔底出料管的直径W d (21)

11 对设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)

12 设计图纸 ................................................................................................................................ 21 13 参考文献 ................................................................................................................................ 21 14

主要符号说明 (22)