化工原理课程设计-年产8万吨甲醇水常压连续精馏浮阀塔的设计.doc

年产8甲醇—水常压连续精馏浮阀塔的设计 目录 1 设计任务及操作条件..................................................................................3 2工艺流程及设计方案的确定.....................................................................4 3 物性数据…………………………………………………………………..5 4精馏塔的物料衡算……………………………………………………......5 5精馏塔的能量衡算……………………………………………………….. 6 塔板数的确定…………………………………………………………… 7 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算..............................................8 精馏塔的塔体工艺尺寸的确定………………………………………….. 9 塔板主要工艺尺寸的确定………………………………………………... 10 塔板的流体力学验算…………………………………………………… 11 塔板的负荷性能图………………………………………………………12 精馏塔接管尺寸计算……………………………………………………13 精馏塔的设计总表………………………………………………………14 设计体会和收获…………………………………………………………15 重要符号说明……………………………………………………………16 参考文献…………………………………………………………………17 附图………………………………………………………………………1 设计任务及操作条件 1.1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，以对废甲醇溶媒进行精馏，得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。设计要求废甲醇溶媒的处理量为 吨/年，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。 1.2设计任务及操作条件 （1）原料液含甲醇46％（质量分数，下同），其余为水； （2）馏出液含甲醇99.7％，残液含甲醇99.5％； （3）泡点进料； （4）料液可视为理想溶液； （5）年产80000吨； （5）操作条件： ①常压操作； ②回流液温度为塔顶蒸汽的露点； ③塔顶压力 常压； ④蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝压）； ⑤冷却水进口温度300C，出口温度450C； ⑥设备热损失为加热蒸汽供热量的5％。 1.3塔板类型 因废甲醇溶媒中含有少量的药物固体微粒，选用浮阀塔板。 1.4工作日 每年工作日为300天，每天24小时连续运行。 1.5厂址 厂址为长沙地区。 2 工艺流程及设计方案的确定 2.1工艺流程图见附图 2.2 设计方案的确定 本设计任务为甲醇的精馏。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 3 需要用到的相图数据： 表1甲醇——水汽液相平衡温度 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 0.00 0.00 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.00 1.00 78.0 0.30 0.665 4 精馏塔的物料衡算 4.1 原料及塔顶、塔底产品的摩尔分率 xF= =0.324 xD= =0.995 xW= =0.0034.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=0.324×32.04+(1－0.324)×18.02=22.56 kmol/h MD=0.995×32.04+(1－0.995)×18.02=31.97 kmol/h MW=0.003×32.04+(1－0.003)×18.02=18