《化工原理》课程设计报告-4万吨年甲醇-水板式精馏塔设计汇.doc

《化工原理课程设计》报告 4万吨/年 甲醇~水 板式精馏塔设计 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 一、概述 1.1 设计背景 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。 精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。 为了加强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加大塔的研究力度。如今在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、设计工作，加速了我国塔技术的开发。 国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。 经过我国这些年的努力，在塔研究方面与国外先进技术的差距正在不断的减小 目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。 1.2 设计条件 原料：甲醇、水 原料温度：泡点进料 处理量：4万吨/年 原料组成：甲醇的质量分率=0.35（质量分数） 产品要求：塔顶甲醇的质量分率=0.94（质量分数），塔底甲醇质量分率=0.02（质量分数） 生产时间：300天/年 冷却水进口温度：25℃ 加热剂：0.9MP饱和水蒸汽 单板压降：小于或等于0.7kpa 生产方式：连续操作，泡点回流 全塔效率：Et=50% 1.3 设计要求 1.撰写课程设计说明书一份 2.带控制点的工艺流程图一张 3.塔装备的总装图一张 1.4 设计说明书的主要内容 1.设计方案的确定 2.带控制点的工艺流程图的确定 3.操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、加热剂、冷却剂、回流比） 4.塔的工艺计算 （1）全塔物料衡算 （2）最佳回流比的确定 （3）理论板及实际板的确定 （4）塔径的计算 （5）降液管及溢流堰尺寸的确定 （6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定 （7）塔板流动性能的校核（液沫夹带校核，塔板阻力校核，降液管液泛校核，液体在降液管内停留时间校核，严重漏液