化工原理课程设计说明书——(甲醇-水).doc

目 录 一．概述 3 1.设计原始条件 3 2.板式塔类型 3 3.工艺流程选定 4 二．精馏塔物料衡算 4 三、经济费用估算 5 1.最小回流比Rmin计算（图解法） 5 2.精馏塔气、液相负荷 7 3.精馏、提镏段操作方程 8 4.理论塔板数N 8 5.总板效率ET和实际板数NT 8 6.塔径估算 9 7.年总费用估算 11 四．精馏塔塔体工艺尺寸计算 14 1.最适回流比Ropt的求取 14 2.精馏塔气、液相实际负荷 15 3.精馏、提镏段操作方程 15 4.理论塔板数N 16 五、塔板主要工艺尺寸及流体力学性能计算 17 1.塔径初选 17 2．塔径初步核算 17 3.堰及降液管设计 18 4.孔布置 19 5.干板压降和塔板压降 20 6.漏液计算并验其稳定性 20 7.校核液泛情况 21 8.雾沫夹带 21 9.计算结果整理 21 六．描绘负荷性能图（第一块塔板） 22 1.漏液线 22 2.过量雾沫夹带线 22 3.液泛线 23 4.液相上限线 23 5.液相下限线 23 6.操作线 24 七 描绘负荷性能图 24 第一块板 精馏段第一块板 24 八 附属设备的设计 29 1.塔高计算 29 2.泵的设计和选型 29 4.冷却器选用 32 5.塔底再沸器的选用 33 6.全凝器选用 33设计原始条件 操作条件 精馏塔操作压力：常压 蒸汽压力（绝压）：5 kgf/cm2 年生产时间：8000小时 冷却水温度：30℃ 冷却水温升：5℃ 设计数据： 原料液处理量：1.万吨/年 原料液初温：30℃ 原料液含甲醇：45%（质量） 镏出液含甲醇：99%（质量） 甲醇回收率：99.9% 、、 二．精馏塔物料衡算 甲醇的摩尔质量为：32.04kg/kmol 水的摩尔质量为： 18.01kg/kmol 所以，原料的摩尔分率为： 镏出液的摩尔分率为： 原料液平均摩尔质量为： 镏出液平均摩尔质量： 原料液处理量为： 根据甲醇回收率：η 塔顶流量为： 由总物料平衡方程，塔底流量为： 塔底摩尔分率为： 经济费用估算 1.最小回流比Rmin计算（图解法） 由图一查得，xF 0.时，泡点tb 77.1℃ 此时进料状况 参数q 所以线方程为： 用图解法，在图二上做q线，与相平衡线交与e点（0.3， 0.6），所以，最小回流比为： 取操作回流比为： 2.精馏塔气、液相负荷 精馏段： 提镏段： 3.精馏、提镏段操作方程 精馏段操作方程为： 提镏段操作方程为： 精馏线与提镏线相交于点 4.理论塔板数N 采用逐板计算法，运用拟合的相平衡方程和精馏段、提镏段操 作线方程，交替计算。相平衡方程为： 求得结果为，，从第块板进料。 5.总板效率ET和实际板数NT 由图一查得，时，℃，时， ℃ 精馏段平均温度℃ 提镏段平均温度℃ 所以，全塔平均温度℃，对应 3.8 77.1℃时 总板效率为： 加料板 6.塔径估算 以塔顶第一块板为计算对象。 6.1计算气体、液体密度、 塔顶的压力通常可认为是一个大气压，常压下甲醇沸点为 64.5℃ 气相摩尔质量为： 由相平衡方程 ， 计算得： 换算成质量分数： 液相摩尔质量： 气体密度为： 查甲醇溶液沸点为64.5℃，由t 64.5℃， 查得 甲醇密度 水的密度 所以液体密度为： 6.2 液体的平均表面张力计算 查表，t＝64.5℃时 查得甲醇 水 6.3 塔内气速和液速计算及的确定 气速计算： 液速计算： 设板间距，，则。 查图得 最大气速为： 取安全系数为0.，则气速为： 计算塔径为： 圆整后为 塔截面积 实际气速 安全系数在充许的范围内，符全设计要求 塔径初步核算 因塔径D 0.m，所以可选取单溢流弓形降液管，查表，D 00mm 时,得塔截面积 塔板间距 堰长降液管面积% a．雾沫夹带 b．停留时间 自以上两项初步认为塔径取0.m合理 7.年总费用估算 7.1塔体费用 7.2 换热器设备费用 1 预热器 采用绝对压力为 5 kgf/cm2（约为490kPa）的水蒸气逆流加热， 蒸气温度为150.9℃，利用蒸汽潜热将原料从30℃加热至 7℃，水蒸气只发生相变，温度不变。 质量流量 查得Cp,c,甲醇 2.48 k/ kg·K Cp,c,水 4.