甲醇水分离过程板式精馏塔的设计.doc

第一章 设计任务书 1.1 设计题目 设计题目：甲醇—水分离过程板式精馏塔的设计 设计要求：年产纯度为99.5%的甲醇12000吨，塔底馏出液中含甲醇不得高于0.1%，原料液中含甲醇40%，水60%?。 1.2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) 塔底加热蒸气压力 0.3Mpa（表压） 1.3塔板类型 筛孔塔 1.4 工作日 每年工作日为330天，每天24小时连续运行。 1.5 设计说明书的内容 (1) 流程和工艺条件的确定和说明 (2) 操作条件和基础数据 (3) 精馏塔的物料衡算； (4) 塔板数的确定； (5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； (6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (7) 塔板主要工艺尺寸的计算； (8) 塔板的流体力学验算； (9) 塔板负荷性能图； (10) 主要工艺接管尺寸的计算和选取 (11) 塔板主要结构参数表 (12) 对设计过程的评述和有关问题的讨论 第二章 设计原则 2.1确定设计方案的原则 确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的必威体育精装版成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。必须具体考虑如下几点：⑴首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定。这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。 ⑵其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。 因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。例如甲醇属易燃有毒物料，不能让其蒸汽弥漫车间，也不能使用容易发生火花的设备。又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。 以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。 、、 水的摩尔质量为： 原料液摩尔分率： 塔顶摩尔分率： 塔底摩尔分率： 4.1.2原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 原料液平均摩尔质量： 塔顶产品平均摩尔质量 塔底产品平均摩尔质量 4.1.3全塔物料衡算 4.2精馏段操作线方程 甲醇—水属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 由手册查得—水物系的气液平衡数据，绘出xy图，见图。 温度/℃ x y 温度/℃ x y 100 0.00 0.00 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.00 1.00 78.0 0.30 0.665 查得:yδ=0.647，xδ=0.273 Rmin=(xD-yδ)/(yδ-xδ) =（0.99-0.647）/(0.647-0.273) =0.917 R=1.8Rmin=1.8*0.917=1.651 4.3精馏段操作线方程 4.3提馏段操作线方程 4.4进料方程 由于为泡点进料，则q=1 4.5图解法确定塔板数 图4.1 可知，总理论塔板数NT为12块(包括再沸器) 进料板位置NF为自塔顶数起第9块。 4.6 理论板层数NT的求取 精馏段理论塔板数 NT=8块 提馏段理论塔板数 NT=3块 精馏段实际塔板数 N精=8.8/60%=15块 提馏段实际塔板数 N提=3.2/60%=6块 4.7塔效率 η= xD×D/(xF×F)=99.83% 第五章 精馏塔结构设计 5.1塔径与板间距 5.1.1精馏段 L=78.63kmol/h V=126.11 kmol/h 精馏段的气、液相体积流率为 VS=VMVm/3600ρVm=（126.11×29.46）/(3600×1.049)=0.9838 m3/s LS=LMLm/3600ρLm=(78.63×19.99)/(3600×78