浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计.docx

化工原理课程设计任务书 ? 一 设计题目 浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计 二 工艺条件 生产能力：13200吨/年（料液） 年工作日：300天 原料组成：50%甲醇，50%水（质量分率，下同） 产品组成：馏出液 98%甲醇，釜液0.8%甲醇 操作压力：塔顶压强为常压 进料温度：泡点 进料状况：泡点 加热方式：直接蒸汽加热 回流比： 自选 三 设计内容 确定精馏装置流程，绘出流程示意图、塔器设备图。 工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5 主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 四 设计结果总汇 五 主要符号说明 六 参考文献 装置流程图 工艺参数的确定 物料衡算 ∵生产能力为13200吨/年，进料甲醇组成为50%（m），馏出液 98%甲醇，釜液0.8%甲醇。 甲醇M1=32.0㎏/kmol,水M2=18.0kg/kmol. ∴Xf=(0.5/32)/(0.5/32+0.5/18)=0.36 Xd=(0.98/32)/(0.98/32+0.02/18)=0.965 Xw=(0.8%/32)/(0.8%/32+99.2%/18)=0.45% 料液平均摩尔量M=32*0.36+18*0.64=23.04kg/kmol 料液流量F=13200*10^3/(300*24*23.04)=79.57kmol/h 由总物料守恒有：F+S=W+D 对甲醇有：F*Xf = W*Xw + D*Xd 对于直接蒸汽加热有：V′= S , L′= W V′= V – (1-q)*F , L′= L + q*F 对于泡点加料有：V′= V ，L′= L + F 又∵V=(R+1)D ,L=R*D ∴L′= W = R*D+F ,S = (R+1)*D ∴要算得流出液，釜夜及加热蒸汽的量，得先算出最小回流比及回流比。 ?常压下甲醇和水的气液平衡表(T—x—y) T(℃) X Y T(℃) X Y 92.9 0.0531 0.2834 76.7 0.3333 0.6918 90.3 0.0767 0.4001 76.2 0.3513 0.7374 88.9 0.0926 0.4353 73.8 0.4620 0.7756 86.6 0.1257 0.4831 72.7 0.5292 0.7971 85.0 0.1315 0.5455 71.3 0.5937 0.8183 83.2 0.1674 0.5585 70.0 0.6849 0.8492 82.3 0.1818 0.5775 68.0 0.7701 0.8962 81.6 0.2083 0.6273 66.9 0.8741 0.9194 80.2 0.2319 0.6485 100 0.0 0.0 78.0 0.2818 0.6775 ? 由y=49.388*x^2-73.544*x+95.708, 将Xf = 0.36 ，Xd = 0.965， Xw = 0.45% 代入得到相映的温度： T f=75.63℃ Td=70.73℃ Tw=95.38℃ 将Tf、Td、Tw代入y=-20.024*x^2-18.335*x+100.13得 Yf=0.74 Yd=0. 85 Yw= 0.21 ∵y = ɑ*x/(1+(ɑ-1)*x) ∴ɑ=y(x-1)/(x*(y-1)) ∴ɑf=0.74*(1-0.36)/((1-0.74)*0.36)=5.06 ɑd=0.85*(1-0.965)/(0.965*(1-0.85))=0.206 ɑw=0.21*(1-0.45%)/(0.45%*(1-0.21))=58.81 ɑˉ=(5.06*0.206*58.81)∧(1/3)=3.94 ∵q=1，∴Xq=Xf=0.36,Yq=3.94*0.36/(1+2.94*0.36)=0.689 Rm/(Rm+1)=(0.965-0.689)/(0.965-0.36)=0.456 ∴Rm=0.839 取R=1.5 Rm=1.5*0.839=1.26 ∴S=(R+1)*D=2.26D 由:F+S=W+D ,F*Xf = W*Xw + D*Xd有： 79.57+2.26D = D + W 79.57*0.36=D*0.965+W*0.45% 得:D=29.14kmol/h W=116.29 kmol/h S=65.86 kmol/h 2.理论塔板数的计算 精馏