分离甲醇—水混合液筛板精馏塔化工原理课程设计.doc

化工原理课程设计 说明书 设计题目：设计时间： 专业名称： 学生姓名： 设计成绩： 化工原理课程设计任务书 设计题目 分离 甲醇——水 混合液的 筛板 精馏塔 设计数据及条件 生产能力： 年处理 甲醇——水 混合液 8.3 万吨（年开工300天） 原料： 轻组分含量为 40% （质量百分率，下同）的常温液体 分离要求： 塔顶轻组分含量不低于 93% 塔底轻组分含量不高于 24% 建厂地区：沈阳市 设计要求： 编制一份精馏塔设计说明书，主要内容要求： 1.前言 2.流程确定和说明 3.生产条件确定和说明 4.精馏塔的设计计算 5.主要附属设备及附件的选型计算 6.设计结果列表 7.设计结果的自我总结评价与说明 8.注明参考和使用的设计资料 编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。 前 言 精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异对其进行加热，然后进行多次混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分加热汽化以达到分离目的的一种化工单元操作。精馏操作应在塔设备中完成，塔设备提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，精馏过程中气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物个各组分的挥发度不同，使易挥发组分由液相向气相转移，实现原料液中各组分的分离。 本设计的题目是甲醇-水二元物系板式精馏塔的设计。采用板式塔分离甲醇-水的液相混合物。板式塔与填料塔相比用于精馏装置有诸多优势。板式塔是逐级接触，混合物浓度呈阶跃式变化。板式塔主要功能：在每块踏板上气液两相若保持充分接触，可为传质过程提供足够大且不断更新的相际接触面，减小传质阻力;在塔内使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质阻力。板式塔可方便地住塔板安装冷却盘管。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算、塔辅助设备设计计算、精馏工艺过程流程图、精馏塔设备结构图、设计说明书。 筛板塔是1932年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造维修方便，造价低，气压压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，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仍具有足够的操作弹性，对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故近年我国对筛板的应用日益增多，所以在本设计中设计该种塔型。 目 录 前 言 3 第一章 流程及生产条件的确定和说明 3 1.1 加料方式 3 1.2 进料状况 3 1.3 塔顶冷凝方式 3 1.4 加热方式 3 1.5 再沸器 4 第二章 精馏塔设计计算 5 2.1 精馏塔的物料衡算 5 2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔百分率 5 2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 5 2.1.3 物料衡算 5 2.2 塔板数的确定 5 2.2.1 理论塔板数的求取 5 ⑴ 采用图解法求。 5 ⑵ 求最小回流比及操作回流比 6 ⑶ 求精馏塔的汽液相负荷 6 2.2.2 实际版层数求取 7 ⑴ 温度的计算 7 ⑵ 平均摩尔质量的计算 8 ⑶ 表面张力的计算 8 ⑸ 粘度的计算 9 ⑹ 相对挥发度的计算 10 2.3 精馏塔塔体工艺尺寸计算 11 2.3.1 压力的计算 11 2.3.2 密度的计算 11 2.3.4 塔径的计算 12 2.3.5 精馏塔有效高度的计算 13 2.4 塔板主要工艺尺寸计算 13 2.4.1 溢流装置计算 13 2.4.2 塔板布置 14 2.5 筛板的流体力学验算 15 2.5.1 塔板压降 15 2.5.2 液面落差 16 2.5.3 液沫夹带量 16 2.5.4 漏液 16 2.5.5 泛液 17 2.6 塔板负荷性能图 17 2.6.1 漏液线 17 2.6.2 液沫夹带线 17 2.6.3 液相负荷下限线 18 2.6.4 液相负荷上限线 18 2.6.5 液泛线 18 2.7 筛板塔设计计算结果汇总表 20 第三章 附属设备的选型计算 22 3.1 接管的设计 22 3.1.1 进料管 22 3.1.2 回流管 22 3.1.3 塔底回流 22 3.1.4 塔顶蒸汽出料管 22 3.1.5 塔釜进气管 23 3.1.6 法兰 23 3.2 筒体与封头 23 3.2.1 筒体 23 3.2