甲醇水分离精馏塔设计化工原理课程设计
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目录
1 设计方案的确定说明书及工艺流程草图 1
2 精馏塔的物料衡算 1
2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 1
2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 1
2.3 物料衡算 2
3 塔板数的确定 2
3.1 理论板层数 的求取 2
3.1.1 相对挥发度的求取 2
3.1.2 求最小回流比及操作回流比 2
3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 3
3.1.4 求操作线方程 3
3.1.5 采用逐板法求理论板层数 4
3.2 实际板层数的求取 4
3.2.1 液相的平均粘度 4
3.2.2 全塔相对挥发度 5
3.2.3 全塔效率ET 和实际塔板数 5
4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 5
4.1 操作压力的计算 5
4.2 操作温度计算 5
4.3 平均摩尔质量计算 5
4.4 平均密度计算 6
4.4.1 气相平均密度计算 6
4.4.2 液相平均密度计算 6
4.5 液体平均表面张力的计算 7
4.6 液体平均粘度 8
5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 8
5.1 塔径的计算 8
5.2 精馏塔有效高度的计算 9
6 塔板主要工艺尺寸的计算 9
6.1 溢流装置计算 9
6.1.1 堰长 9
6.1.2 溢流堰高度 9
6.1.3 弓形降液管宽度 和截面积 10
6.1.4 降液管底隙高度 10
6.2 塔板布置及浮阀数目与排列 10
6.3 浮阀塔的型号选取 11
7 塔板的流体力学验算 12
7.1 塔板压降 12
7.1.1 干板阻力 计算 12
7.1.2 板上充气液层阻力 计算 12
7.1.3 液体表面张力所的阻力 的计算 12
7.2 淹塔 13
7.3 液沫夹带 13
8 塔板负荷性能图 14
8.1 雾沫夹带线 14
8.2 液泛线 14
8.3 液相负荷上限线 15
8.4 漏液线 15
8.5 液相负荷下限线 16
8.6 塔板负荷性能图及浮阀塔板工艺设计结果 16
9 精馏塔塔高的计算和设计 17
9.1 塔顶空间高度 17
9.2 塔底空间高度 18
9.3 人孔尺寸 18
9.4 进料段高度 18
9.5 塔总高度 18
9.6 支座高度 18
10 接管尺寸设计 18
10.1 塔顶蒸气管 18
10.2 回流管 19
10.3 输料管 20
10.4 塔釜出液管 20
10.5 蒸汽喷出器管径dp 21
10.6 饱和蒸气管径db 22
10.6.1 釜液蒸气管径db1 22
10.6.2 进料管径db2 23
11 辅助设备的计算 24
11.1 再沸器 24
11.2 料液预热器 24
11.3 塔顶冷凝回流器 25
11.4 塔顶产品冷却器 25
11.5 塔底产品冷却器 25
12 贮罐的计算 26
12.1 原料罐 26
12.2 塔顶产品罐 26
12.3 塔底产品罐 27
13 封头的计算 27
14 料液输送泵的选型 27
15 设计过程评述和有关问题的讨论 28
16 图纸设计 29
17 参考文献 29
18 主要符号说明 30
1 设计方案的确定
本设计任务为分离甲醇－水混合物。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加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
本设计使用的是浮阀塔，浮阀塔有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差小和抗腐蚀性较高等优点。甲醇具有腐蚀性，所以浮阀塔适合本设计的要求。
工艺流程草图［1］：
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