甲醇-水筛板精馏塔的设计3-下发辩析.doc

化工原理课程设计任务书 (一)设计题目 甲醇-水筛板精馏塔的设计（4） (二)设计任务及操作条件 1、原料液中含甲醇27%（质量分数），其余为水； 2、产品中甲醇的含量不得低于89%（质量分数）； 3、馏出液中甲醇的回收率96%； 4、混合液处理量为5000kg/h。 5、操作条件： ①精馏塔顶压强：4kPa（表压） ②进料热状态：q=1 ③R=(1.1-2.0) Rmin ④加热状态：低压蒸气 ⑤单板压降≯0.7kPa (三)设备类型 设备类型为筛板塔 (四)设计内容 1、设计方案的确定及流程说明；2、塔的工艺计算；3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计；4、绘制t-x-y相平衡图、塔板负荷性能图、塔板结构示意图、工艺流程图；5、编写设计说明书，包括设计结果汇总、设计评价和致谢等。 设计任务书 ……………………………………………………………………1 总论……………………………………………………………………3 概述及设计原则…………………………………………………3 设计方案简介……………………………………………………3 进料状态和回流比的选择………………………………………4 精馏塔的工艺设备计算………………………………………………5 总体设计计算……………………………………………………5 塔的工艺条件及物性数据计算…………………………………7 塔和塔板工艺计算………………………………………………9 筛板流体力学验算………………………………………………9 筛板流体力学验算………………………………………………12 塔板负荷性能图…………………………………………………14 辅助设备选择…………………………………………………………17 冷凝器……………………………………………………………17 再沸器……………………………………………………………17 设计结果………………………………………………………………19 设计结果汇总……………………………………………………19 主要符号说明及主要参考资料…………………………………20 设计评价及致谢…………………………………………………22 附录………………………………………………………………………………23 参考资料…………………………………………………………………………27 第一章：总论 第一节 概述及设计原则 一．概述 气液传质设备种类繁多，但基本上可以分为两大类：逐级接触式和微分接触式。板式塔便是一种应用极为广泛的逐级接触式气液传质设备。它大致可分为两类，一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、舌形、S形、多降液管塔板等；另一类是无降液管塔板，如穿流式筛板(栅板)、穿流式波纹板等。 筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，上升气流经筛孔分散，鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层(或喷射的液滴群)。 筛板塔结构简单，制造维修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。缺点是稳定操作范围窄，小孔经筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔是具有足够宽的操作范围的。至于塞孔容易堵塞的问题，可采用大孔径筛板以得到解决。 FRI的研究工作表明，设计良好的筛板是一种效率高，生产能力大的塔板，对筛板的推广应用起了很大的促进作用。目前，筛板已发展成为应用最广泛的通用塔板，故近年我国对筛板的应用也日益增多。 二．设计原则 为有效地实现气液两相之间的传质，筛板塔的设计应符合以下原则： ①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触,为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力； ②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供量大的传质推动力。 当气液两相进出塔设备的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力最大。但是，在每块塔板上，由于气液两相的剧烈搅动，是不可能达到充分的逆流流动的。所以，设计的原则是总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。 第二节：设计方案简介 精馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜(再沸器)、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经过多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中热能利用率很低，在确定装置流程时，要考虑余热的利用。 为保持塔的操作的稳定性，流程中可采用高位槽送料，以免承受操作波动的影响。塔顶冷凝装置根据生产情况采用分凝器或全凝器。一般塔顶分凝器对上升蒸汽有一定增浓作用，若后续装置使用气态物料，宜采用分凝器，若要在工业中获得液相产品时，宜采用全凝器，以便准确控制回流比。 精馏操作可在常压、减压和加压下进行。操作压强常取决于冷