甲醇水分离填料精馏.doc

课 程 设 计 课程名称： 化工原理课程设计 设计题目： 甲醇-水分离过程填料精馏塔设计 甲醇-水分离过程填料精馏塔设计 38填料。因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，以便定期拆卸和清洗。阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少一半，并在一端增加了一个锥型翻边。由于高经比减少，使的气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥型翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变为点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环型填料中最为优良的一种。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低，根据计算故选用Dn38规格的。 温度/℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 温度/℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 100 0 0 75.3 0.4 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.5 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.6 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.7 0.87 89.3 0.08 0.365 67.6 0.8 0.915 87.7 0.1 0.418 66 0.9 0.958 84.4 0.15 0.517 65 0.95 0.979 81.7 0.2 0.579 64.5 1 1 78 0.3 0.665 2精馏塔的物料衡算 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量： 水的摩尔质量： 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.3物料衡算 废甲醇溶媒的处理量为，每年工作日为300天，每天 24小时连续运行。 原料处理： 总物料衡算: 甲醇物料衡算: 解得: 3塔板数的确定 3.1.1求最小回流比及操作回流比 泡点进料，q值为1， 采用作图法求最小回流比:在x-y图中对角线上，自点（0.324,0.324）作垂线即为进料线.该线与平衡线的交点坐 标: 故最小回流比; 故取操作回流比: 3.1.2求精馏塔的气液相负荷 气相组成: 液相组成: 精溜段的操作线方程为 提溜段的操作线方程为 3.1.3采用解析法求理论板数 所以，第9块板为进料板。 提馏段： 由以上数据可知总理论板层数:,进料层： 3.2全塔效率E 塔顶温度: 塔釜温度:℃ 进料温度: ℃ 精馏段的平均温度为 提留段的平均温度为 塔平均温度： 该温度下进料液相平均粘度： 查手册可得： 故 水的重要物理性质 温度t/ （℃） 密度ρ/（kg/m3） 黏度μ/（mPa.s） 张力σ/（mN/m） 比热容Cp /（Kj/kg.k） 20 998.2 1.005 72.60 4.183 60 983.2 0.4688 66.20 4.178 70 977.8 0.4061 64.30 4.187 80 971.8 0.3565 62.60 4.195 90 965.3 0.3165 60.70 4.208 100 958.4 0.2838 58.80 4.220 甲醇的重要物理性质 温度t/ （℃） 密度ρ/（kg/m3） 黏度μ/（mPa.s） 张力σ/（mN/m） 比热容Cp /（Kj/kg.k） 20 804.8 0.5800 22.07 60 761.1 0.3440 17.33 70 749.4 0.3070 16.18 80 737.4 0.2770 15.04 90 7249 0.2500 13.91 100 712.0 0.2280 12.80 3.3实际塔板数的求取 精馏段实际板层数: 块。 提留段实际板层数: 块。 4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算 4.1工艺条件 塔顶压力: P=101.3Kpa. 操作温度: 塔顶温度: t=64.5℃ 塔釜温度:t=99.6℃ 进料温度: t=77.0℃ 4.2平均摩尔质量 塔顶平均摩尔质量: 进料板层平均摩尔质量: 查X-Y图得: 塔底平均摩尔质量: