化工原理课程设计甲醇-水精馏分离板式塔设计.doc

合 肥 学 院Hefei University 化工原理课程设计 题 目:甲醇—水精馏分离板式塔设计 系 别: 化学与材料工程系 专 业:_ 化学工程与工艺 学 号: 0903022038 姓 名: 单国庆 指导教师: 朱德春 2012年 2月 14日 化工原理课程设计任务书 一、设计题目 甲醇-水精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1.设计任务 生产能力（进料量） 30000 吨/年 操作周期 7200 小时/年 进料组成 10% （质量分率，下同） 塔顶产品组成 ≥42% 塔底产品组成 ≤0.9% 2.操作条件 操作压力 塔顶为常压 进料热状态 泡点进料(q=1) 加热蒸汽 低压蒸汽 3.设备型式 筛板塔板 4.厂址 安 徽 地 区 三、设计内容 1.设计方案的选择及流程说明 2.塔的工艺计算 3.主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定 4.辅助设备选型与计算 5.设计结果汇总 6.设计评述 7.工艺流程图及精馏工艺条件图 主要符号说明： 英文字母—塔板开孔区面积，m2—降液管截面积，m2—筛孔总面积，m2—塔截面积，m2—计算时的负荷系数,—负荷因子, —筛孔直径,m—塔径,m—液沫夹带量，kg液/kg气—全塔效率—气相动能因子； —重力加速度,9.81—降液管底隙高度,m—干板阻力，m—气体通过每层塔板的液柱高m—塔板上鼓泡层高度,m—液体表面张力的阻力，m—气体通过液层的阻力，m—溢流堰高度,m—板上液层高度,m—降液管内的清液高度，m—板间距,m—人孔间距，m—塔底空间,m—塔顶空间,m—稳定系数，无因次—溢流堰长度,m—液体体积流量,—筛孔数目—理论塔板数—实际塔板数—操作压力,pa—压力降,pa—筛孔的中心距,m—空塔气速, —泛点气速,—通过有效传质区的气速； —气体通过筛孔的速度,—漏液点气速,—气体体积流量,—安定区宽度,m—边缘区宽度,m—液相摩尔分数—气相摩尔分数—塔高,m希腊字母—挥发度； —充气系数，无因次—筛板厚度,m—液体在降液管内停留时间,s—黏度,—密度, —表面张力,—开孔率或孔流系数，无因次下标 —最大的—最小的—液相的； —气相的目 录 1 引言 6 1.1 设计依据 6 1.2 设计任务及要求 6 2 计算过程 7 2.1 塔型选择 7 2.2 操作条件的确定 7 2.2.1 操作压力 7 2.2.2 进料状态 8 2.2.3 加热方式 8 2.2.4 热能利用 8 2.3 有关的工艺计算 8 2.3.1 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量 10 2.3.2 全凝器冷凝介质的消耗量 10 2.3.3 热能利用 10 2.3.4 预热器消耗量 11 2.3.5 理论塔板数的确定 11 2.3.6 操作压力 12 2.3.7 全塔效率的估算 12 2.3.8 实际塔板数NP 13 2.4 精馏塔具体尺寸 13 2.4.1 液相平均密度 14 2.4.2 气相的平均密度 14 2.4.3 液相表面张力 15 2.4.4 汽、液相负荷（体积流量） 15 2.4.5 精馏塔塔体工艺尺寸 16 2.5 塔板主要工艺尺寸的计算 17 2.5.1 溢流装置 17 2.5.2 塔板布置 20 2.6 筛板的流体力学验算 21 2.6.1 塔板压降 21 2.6.2 液面落差 22 2.6.3 液沫夹带量 22 2.6.4 漏液 22 2.6.5 液泛 23 2.7 塔板负荷性能图 23 2.7.1 漏液线 23 2.7.2 液沫夹带线 23 2.7.3 液相负荷下限线 24 2.7.4 液相负荷上限线 24 2.7.5 液泛线 25 2.8 各接管尺寸的确定 26 2.8.1 进料管 26 2.8.2釜残液出料管 27 2.8.3塔顶上升蒸汽管 27 2.8.4水蒸汽进口管 28 2.8.5离心泵的选择 28 3 设计结果汇总 28 4 结论 30 1 引言 甲醇—水工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐