苏州大学材化部高分子专业化工课程毕业设计说明书.doc

化工原理课程设计 课题：用填料塔分离甲醇-水的混合物 班级： 10高分子 姓名： 殷超 学号： 目录 设计课题 …………………………………………………(3 ) 工艺流程说明 ………………………………………………(4 ) 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RMin，R ……………………………………(6） 4.填料塔压力降的计算 …………………………………(8） 5.D、Z等计算……………………………………………………（9） 6.计算结果列表 ………………………………………………（17） 辅助设备的选型计算 7.储槽的选型计算…………………………………………… （17） 8.换热器的选型计算 …………………………………………（19） 9.液体分布器简要设计……………………………………… （22） 10.主要接管尺寸的选型计算 ………………………………（22） 11.泵的选型计算 …………………………………………… （24） 12.流量计选取 ……………………………………………… （26） 13.温度计选取 ……………………………………………… （26） 14.压力计选取 ……………………………………………… （26） 设备一览表 …………………………………………………（27） 选用符号说明 ………………………………………………（28） 参考文献 ……………………………………………………（29） 设计课题 题目： 本设计任务为分离甲醇-水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。甲醇常压下沸点为64.7℃，故可采用常压操作，用25℃的循环水进行冷凝。塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储槽。甲醇-水物系分离的难易程度适中，设计中选用金属拉西环填料 常压连续精馏，泡点进料 进料量：300Kg/h（质量百分率30%，以甲醇计） 塔顶产品含量97% 釜液浓度1.6% 回流比自定 设计要求： 1）流程示意图 2）精馏塔物料衡算 3）精馏塔理论塔板数 4）精馏塔直径塔高的求取 5）填料层的阻力校核 6）精馏塔的热量核算 7）附属设备设计 8）主要装备图一张 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97％，所采用的流程如图所示，含30%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出。 塔型的选择： 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。 目前工业上绝大多数情况均采用填料塔，只有当液体处理量特别大或有固体时，才采用板式塔。 填料式精馏塔的设计计算 由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率： 甲醇的摩尔质量：MA=32.04kg/kmol 水的摩尔分质量：MB=18.02kg/kmol 求得各个物料的摩尔分率如下： 物料 塔顶 进料 塔釜 摩尔分