甲醇水精馏塔的设计.doc

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23000吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。得到含量≥95%（质量分数）的甲醇溶媒。塔底废水中甲醇含量≤3%（质量分数）。 （二）操作条件 1) 操作压力 4kPa(表压) 2) 进料热状态 q=2/3 3) 回流比 最小回流比的1.3倍 4) 塔底加热蒸气压力 0.3Mpa（表压） 5）单板压力降 ≤0.7kPa （三）塔板类型 浮阀塔（F1型） （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 一、概述 4 1.1 设计依据 4 1.2 技术来源 4 1.3 设计任务及要求 5 二：计算过程 6 1. 塔型选择 6 2. 操作条件的确定 6 2.1 操作压力 6 2.2 进料状态 6 2.3 加热方式 7 2.4 热能利用 7 3. 有关的工艺计算 7 3.1 最小回流比及操作回流比的确定 8 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 9 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 9 3.4 热能利用 10 3.5 理论塔板层数的确定 10 3.6 全塔效率的估算 11 3.7 实际塔板数 12 4. 精馏塔主题尺寸的计算 12 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 12 4.1.1 精馏段 12 4.1.2 提馏段 14 4.2 塔径的计算 15 4.3 塔高的计算 17 5. 塔板结构尺寸的确定 17 5.1 塔板尺寸 18 5.2 弓形降液管 18 5.2.1 堰高 18 5.2.2 降液管底隙高度h0 19 5.2.3 进口堰高和受液盘 19 5.3 浮阀数目及排列 19 5.3.1 浮阀数目 19 5.3.2 排列 20 5.3.3 校核 20 6. 流体力学验算 21 6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) 21 6.1.1 干板阻力 21 6.1.2 板上充气液层阻力 21 6.1.3 由表面张力引起的阻力 22 6.2 漏液验算 22 6.3 液泛验算 22 6.4 雾沫夹带验算 23 7. 操作性能负荷图 23 7.1 雾沫夹带上限线 23 7.2 液泛线 24 7.3 液体负荷上限线 24 7.4 漏液线 24 7.5 液相负荷下限线 24 7.6 操作性能负荷图 25 8. 各接管尺寸的确定 27 8.1 进料管 27 8.2 釜残液出料管 27 8.3 回流液管 28 8.4 塔顶上升蒸汽管 28 8.5 水蒸汽进口管 28 1.1设计依据 操作条件1) 塔顶压力 4kPa（表压） 2) 进料热状态 q=2/33) 回流比 最小回流比的1.3倍4) 塔底加热蒸气压力 0.3MPa（表压） 5) 单板压力降 ≤0.7kPa。 塔板类型浮阀塔（F1型）。 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。 塔顶压力 4kPa（表压）塔底加热蒸气压力 0.3MPa（表压）进料热状态 q=2/3=32.04kg/kmol 水的摩尔质量 =18.02kg/kmol 原料液进料流量 进料组成 塔顶馏出液组成 塔底釜液组成 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量： =0.32432.04+(1-0.324) 18.02=22.56kg/kmol =0.994832.04+(1-0.9948) 18.02=31.967kg/kmol =0.002832.04+(1-0.0028) 18.02=18.059kg/kmol 2.1全塔物料衡算 总物料衡算 F=D+W 400.167=D+W (1) 甲醇物料衡算 F =D +W (2) 联立以上两式解得 D=129.568kmol/h W=270.599kmol/h 2.2求最小回流比及操作回流比