年产10万吨废甲醇溶媒回收精馏塔的设计.doc

化工原理课程设计 课程设计题目：年产10万吨废甲醇溶媒回收精馏塔的设计 院系名称：化学与环境工程学院 班级： 学号： 学生： 社会实践时间： 指导老师： 二O一二年一月 目 录 一、概述 1.1 设计依据 1 1.2技术来源 1 1.3 设计任务及要求 1 二、计算过程 1. 塔型选择 2 2. 操作条件的确定 2.1 操作压力 3 2.2 进料状态 3 2.3 加热方式 3 2.4 热能利用 4 三、有关的工艺计算 3.1 最小回流比及操作回流比的确定 5 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 5 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 5 3.4 热能利用 6 3.5 理论塔板层数的确定 6 3.6 全塔效率的估算 7 3.7 实际塔板数 8 四、 精馏塔主题尺寸的计算 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 9 4.1.1 精馏段 9 4.1.2 提馏段 10 4.2 塔径的计算 11 4.3 塔高的计算 12 五、 塔板结构尺寸的确定 5.1 塔板尺寸 13 5.2 弓形降液管 5.2.1 堰高 14 5.2.2 降液管底隙高度h0 14 5.2.3 进口堰高和受液盘 14 5.3 浮阀数目及排列 5.3.1 浮阀数目 14 5.3.2 排列 15 5.3.3 校核 15 六、 流体力学验算 6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) 16 6.1.1 干板阻力 16 6.1.2 板上充气液层阻力 16 6.1.3 由表面张力引起的阻力 16 6.2 漏液验算 16 6.3 液泛验算 17 6.4 雾沫夹带验算 17 七、 操作性能负荷图 7.1 雾沫夹带上限线 18 7.2 液泛线 18 7.3 液体负荷上限线 18 7.4 漏液线 18 7.5 液相负荷下限线 19 7.6 操作性能负荷图 19 八、各接管尺寸的确定 8.1 进料管 19 8.2 釜残液出料管 20 8.3 回流液管 20 8.4 塔顶上升蒸汽管 20 8.5 水蒸汽进口管 21 一、概述 甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点－97.8度，沸点64.8度，闪点12.22度，自燃点47度，相对密度0.7915(20度/4度)，爆炸极限下限6%，上限36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。它是重要有机化工原料和优质燃料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。 甲醇亦可代替汽油作燃料使用。甲醇是假酒的主要成分，过多食用会导致失明，甚至死亡！1.1 设计依据 二：计算过程 1. 塔型选择 根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。 2. 操作条件的确定 2.1 操作压力 塔底压力 2.2 进料状态 虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料 2.3 加热方式 精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于甲醇~水体系中，甲醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。 2.4 热能利用 精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。 3. 有关的工艺计算，水的摩尔质量 原料液的摩尔组成： 同理可求得： 原料液的平均摩尔质量： 同理可求得： 45℃下，原料液中 由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表2。 表2 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度 名称 原料液 馏出液 釜残液 42 99.7 0.5 (摩尔分数) 0.289 0.995 0.083 摩尔质量 22.046 31.93 19.16 沸点温度/℃ 83.83 78.62 99.38 3.1 最小回流比，过点做直线交平衡线于点，由点可读得，因此： 可取操作回流比 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为： 由全塔的物料衡算方程可写出： (蒸汽S)