化工原理课程设计-甲醇—水分离过程填料精馏塔的设计(可编辑).doc

化工原理课程设计-甲醇—水分离过程填料精馏塔的设计 课 程 设 计 说 明 书 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的设计 学生姓名 学 号 专业班级 化学工程与工艺2班 指导教师 2011 年 11 月 15 日 课程设计任务书 设计题目 甲醇水分离过程填料精馏塔的设计 学生姓名 陈强 所在院系 化学与环境工程学院 专业年级班 09化学工程与工艺2班 设计要求本设计要求对甲醇水分离过程填料精馏塔装置进行了设计主要进行了以下工作1对主要生产工艺流程进行了选择和确定2对生产的主要设备填料塔进行了工艺计算设计其中包括1℃ 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 0 753 04 0729 964 002 0134 731 05 0779 935 004 0234 712 06 0825 912 006 0304 693 07 087 893 008 0365 676 08 0915 877 01 0418 66 09 0958 844 015 0517 65 095 0979 817 02 0579 645 1 1 78 03 0665 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的废甲醇溶媒其组成为含甲醇46水56质量分数另含少量的药物固体颗粒为使废甲醇溶媒重复利用拟建立一套填料精馏塔以对废甲醇溶媒进行精馏得到含水量≤03质量分数的甲醇溶媒设计要求甲醇溶媒的处理量为3吨小时塔底废水中甲醇含量≤05质量分数 设计中采用泡点进料甲醇常压下的沸点为648℃故可采用常压操作塔顶上升蒸汽用全冷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槽因所分离物系的重组分为水故选用直接蒸汽加热方式釜残液直接排放 设计中选用金属散装鲍尔环Dn50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Dn50规格的 精馏塔的物料衡算 11原料液及塔顶塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 MA 3204kgkmol 水的摩尔质量 MB 1802kgkmol XF 0463204 [04632040541802] 0324 XD [0997320400031802] 0995 XW 0005320409951802 00028 12 原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量 MF 1-0324 1802 2256kg kmol MD1-0995 1802 3197kgkmol MW 000283204 1-00028 1802 18059kgkmol 13物料衡算 废甲醇溶媒的处理量为3吨小时 原料处理F 13298kgh 总物料衡算 13298 DW 甲醇物料衡算 132980324 0995D00028W 解得 D 4369kmolh W 8929kmolh 21塔板数的确定 31甲醇-水属理想物系故可用图解法求理论板层数 311由以知的甲醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y图 22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图中对角线上自点垂线即为进料线该线与平衡线的交点坐标 yq 0682 xq 0327 故最小回流比 R min xD –yq yq –xq 0995-0682 0682-0324 085 R 1120 Rmin故取操作回流比R 15 23求精馏塔的气液相负荷 L RD 154369 65535kmolh V R1 D LD 109225kmolh L LF 6653513298 198515kmolh V V 109225kmolh 气相组成 y1 0995 液相组成 x1 0992 精溜段的操作线方程为y 06x0398 提溜段的操作线方程为y 182x-0004 22采用图解法求理论板数 如图所示 由图求解结果为总理论板数 NT 11 进料位置为 NF