化工原理課程設(shè)計--甲醇—水連續(xù)填料精餾塔

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1、沈陽化工大學化工原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：甲醇—水連續(xù)填料精餾塔設(shè)計者：李欣專業(yè)：制藥工程班級：制藥1102班學號：11220213指導老師：王國勝2014年5月12日~2014年6月12日成績：前言精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體的混合物）最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛的應用。精餾塔是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。蒸氣由塔底進入，與下降液進行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點)組分不斷地向蒸氣

2、中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點)組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸氣進入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜殘液取出。精餾塔的工作原理是根據(jù)各混合氣體的汽化點（或沸點）的不同，控制塔各節(jié)的不同溫度，達到分離提純的目的。化工生產(chǎn)常需進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的，精餾操作在化工、

3、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。要想把低純度的甲醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因為甲醇和水的揮發(fā)度相差不大。精餾是多數(shù)分離過程，即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液?？芍瑔斡芯s塔還不能完成精餾操作，還必須有

4、塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時還要配原料液預熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實現(xiàn)整個操作。??本次設(shè)計的精餾塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。此設(shè)計針對二元物系的精餾問題進行分析、選取、計算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計過程。??本設(shè)計包括設(shè)計方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算——物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。通過對精餾塔的運算，調(diào)試出塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件及物性參數(shù)，以保證精餾過程的順利進行并使效率盡可能的提高。符號說明英文字母

5、塔截面積C計算時的負荷系數(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），無因次泛點負荷系數(shù)，無因次F進料流量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與干板壓強降相當?shù)囊褐叨?，m液柱與液體流過降液管時的壓強降相當?shù)囊褐叨?，m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)實際板層數(shù)理論板層數(shù)壓強降Pap操作壓強PaR回流比最小回流比u空塔氣速m/sM分子量kg/molMd弓形降液管的寬度mW塔底產(chǎn)品（釜殘液）流量kmol/

6、sx液相中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)y氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分數(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)停留時間s黏度液相密度氣相密度液體表面張力N/m；填料層的比表面積液體密度矯正系數(shù)，量綱為1系數(shù)，量綱為1；填料因子1/m下標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原料液一、設(shè)計任務書（一）設(shè)計題目：甲醇-水散堆填料精餾塔設(shè)計（二）設(shè)計要求：1、處理量：12000噸/年(年生產(chǎn)時間以7200小時計算)2、原料液狀態(tài)：常溫常壓3、進料濃度：41.3%(甲醇的質(zhì)量分數(shù))塔頂出料濃度：98.5%

7、(甲醇的質(zhì)量分數(shù))塔釜出料濃度：0.05%(甲醇的質(zhì)量分數(shù))4、填料類型：DN25金屬環(huán)矩鞍散堆填料5、廠址位于沈陽地區(qū)（三）主要內(nèi)容:1、確定全套精餾裝置的流程，繪出流程示意圖，標明所需的設(shè)備、管線及有關(guān)控制或觀測所需的主要儀表與裝置；2、精餾塔的工藝計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計：＊物料衡算確定理論板數(shù)和實際板數(shù)；＊按精餾段首、末板，提餾段首、末板計算塔徑并圓整；＊確定塔板和降液管結(jié)構(gòu)；＊按精餾段和提餾段的首、末板進行流體力學校核，并對特定板的結(jié)構(gòu)進行個別調(diào)；＊進行全塔優(yōu)化，要求操作彈性大于2。3、計算塔高；估算冷卻水用量和冷凝器的換熱面積、

8、水蒸氣用量和再沸器換熱面積；4、列出設(shè)計參數(shù)總表；5、繪制塔板結(jié)構(gòu)圖（用計算紙或繪圖紙）。（四）設(shè)計概述1、塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用與地位塔設(shè)備是是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱