課程設(shè)計(jì)甲醇—水連續(xù)填料精餾塔

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1、化工原理課程設(shè)計(jì)題目：甲醇—水連續(xù)填料精餾塔專業(yè)：制藥工程班級：制藥1102學(xué)號：11220222學(xué)生：曹崇指導(dǎo)老師：王國勝2014年6月20日目錄前言……………………………………………………1符號說明………………………………………………2一、設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………4二、設(shè)計(jì)的方案介紹………………………………….4三、工藝流程圖及其簡單說明……………………….5四、操作條件及精熘塔工藝計(jì)算…………………….7五、精熘塔工藝條件及有關(guān)物性的計(jì)算…………....15六、精餾塔塔體工藝尺寸計(jì)算………………………20七、附屬

2、設(shè)備及主要附件的選型計(jì)算………………..23八、精餾塔設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表…………………………29九、課程設(shè)計(jì)心得……………………………………30十、參考文獻(xiàn)…………………………………………31前言精餾塔分為板式塔和填料塔兩大類。填料塔又分為散堆填料和規(guī)整填料兩種。板式塔雖然結(jié)構(gòu)較簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，宜于放大，在空分設(shè)備中被廣泛采用。但是，隨著氣液傳熱、傳質(zhì)技術(shù)的發(fā)展，對高效規(guī)整填料的研究，一些效率高、壓降小、持液量小的規(guī)整填料的開發(fā)，在近十多年內(nèi)，有逐步替代篩板塔的趨勢。實(shí)際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的

3、。對理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液(氣相冷卻而成)是沸點(diǎn)低的B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的A物質(zhì)，精餾是多次簡單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。精餾塔的優(yōu)點(diǎn)：歸納起來，規(guī)整填料塔與板式塔相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：1)壓降非常小。氣相在填料中的液相膜表面進(jìn)行對流傳熱、傳質(zhì)，不存在塔板上清液層及篩孔的阻力。在正常情況下，規(guī)整填料的阻力只有相應(yīng)篩板塔阻力的1/5～1/6；2)熱、質(zhì)交換充分，分離效率高，使產(chǎn)品的提取率提高；3)操作彈性大，不產(chǎn)生液泛或漏液，所以負(fù)

4、荷調(diào)節(jié)范圍大，適應(yīng)性強(qiáng)。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍可以在30%～110%，篩板塔的調(diào)節(jié)范圍在70%～100%；4)液體滯留量少，啟動(dòng)和負(fù)荷調(diào)節(jié)速度快；5)可節(jié)約能源。由于阻力小，空氣進(jìn)塔壓力可降低0.07MPa左右，因而使空氣壓縮能耗減少6.5%左右；6)塔徑可以減小。此外，應(yīng)用規(guī)整填料后，由于當(dāng)量理論塔板的壓差減小，全精餾制氬可能實(shí)現(xiàn)，氬提取率提高10%～15%。31符號說明英文字母塔截面積C計(jì)算時(shí)的負(fù)荷系數(shù)，無因次Co流量系數(shù)，無因次D塔頂餾出物流量kmol/sD塔徑m閥孔直徑mE液流收縮系數(shù)，無因次總板效率（全塔效率），無因次Fo閥孔動(dòng)能因數(shù)

5、，F(xiàn)進(jìn)料流量kmol/hG重力加速度H塔高mh浮閥的開度m降液管底隙高度m板上液層高度m與克服表面張力的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺液柱K物性系數(shù)，量綱為1Ls塔內(nèi)液體流量N一層塔板上的浮閥總數(shù)實(shí)際板層數(shù)理論板層數(shù)壓強(qiáng)降Pap操作壓強(qiáng)PaR回流比最小回流比u空塔氣速m/s31M分子量kg/molW塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┝髁縦mol/sx液相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)y氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)Z塔高m希臘字母相對揮發(fā)度，量綱為1液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間s黏度液相密度氣相密度液體表面張力N/m；液體密度矯正系數(shù)，量綱為1系數(shù)，量綱為1；填料因子1/m

6、下標(biāo)max最大min最小L液相V氣相1精餾段2提餾段A易揮發(fā)組分B難揮發(fā)組分F原料液31一、設(shè)計(jì)任務(wù)書甲醇規(guī)整填料精餾塔設(shè)計(jì)：1、處理量：12000噸/年(年生產(chǎn)時(shí)間以7200小時(shí)計(jì)算)2、原料液狀態(tài)：常溫常壓3、進(jìn)料濃度：41.3%(甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù))塔頂出料濃度：98.5%(甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù))塔釜出料濃度：0.05%(甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù))4、填料類型：金屬板波紋250Y型填料5、廠址位于沈陽地區(qū)二、設(shè)計(jì)的方案介紹1、進(jìn)料的熱狀況精餾操作中的進(jìn)料方式一般有冷液加料、泡點(diǎn)進(jìn)料、汽液混合物進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料和過熱蒸汽加料五種。本設(shè)計(jì)采用的是泡點(diǎn)

7、進(jìn)料。這樣不僅對塔的操作穩(wěn)定較為方便，不受廈門季節(jié)溫度影響，而且基于恒摩爾流假設(shè)，精餾段與提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，因此塔徑基本相等，在制造上比較方便。2、精熘塔的操作壓力31在精餾操作中，當(dāng)壓力增大，混合液的相對揮發(fā)度減小，將使汽相和液相的組成越來越接近，分離越來越難；而當(dāng)壓力減小，混合液的相對揮發(fā)度增大，α值偏離1的程度越大，分離越容易。但是要保持精餾塔在低壓下操作，這對設(shè)備的要求相當(dāng)高，會使總的設(shè)備費(fèi)用大幅度增加。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要充分考慮這兩個(gè)方面的影響，我們一般采用的是常壓精餾。如果在常壓下無法完成操作，可以在一定條件下進(jìn)

8、行小幅度的減壓或者增壓來改變混合液的相對揮發(fā)度，實(shí)現(xiàn)精餾分離。對于甲醇—水二元混合物系統(tǒng)在常壓的情況下，相對揮發(fā)度的差異很大，容易分離。因此在考慮多方面因素之后，本設(shè)計(jì)采用的常壓精餾，即塔頂?shù)牟僮鲏毫刂圃?01.325