化工課程設(shè)計分離甲醇正丙醇.doc

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1、《化工原理》課程設(shè)計報告設(shè)計題目分離甲醇-丙醇二元物系浮閥式精餾塔的設(shè)計學(xué)生賴玉堅化工原理課程設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計題目：分離甲醇—正丙醇二元物系浮閥式精餾塔的設(shè)計2.原始數(shù)據(jù)及條件：進料：甲醇含量45%（質(zhì)量分數(shù)，下同），其余為正丙醇分離要求：塔頂甲醇含量99%；塔底甲醇含量0.01%生產(chǎn)能力：年生產(chǎn)正丙醇2.8萬噸，年開工7200小時操作條件：間接蒸汽加熱；塔頂壓強1.03atm(絕壓)；泡點進料；R=53.設(shè)計任務(wù)：（1）完成該精餾塔的各工藝設(shè)計，包括設(shè)備設(shè)計及輔助設(shè)備選型。（2）畫出帶控制點的工藝流程圖、塔板版面布置圖、精餾塔設(shè)計條件圖。（3）寫出該精餾塔的設(shè)計說明書，包括設(shè)計結(jié)

2、果匯總和設(shè)計評價。目錄第一章緒論4第二章塔板的工藝設(shè)計52.1精餾塔全塔物料衡算52.2有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算52.3理論塔板數(shù)的計算122.4塔徑的初步計算142.5溢流裝置152.6塔板分布、浮閥數(shù)目與排列16第三章塔板的流體力學(xué)計算183.1、氣相通過浮閥塔板的壓降183.2、淹塔193.3、霧沫夾帶203.4、塔板負荷性能圖203.4.1物沫夾帶線203.4.2液泛線213.4.3相負荷上限213.4.4漏液線223.4.5相負荷下限223.5浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果23第四章塔附件的設(shè)計254.1接管254.2筒體與封頭274.3除沫器274.4裙座274.5人孔27第五章塔總體

3、高度的設(shè)計285.1塔的頂部空間高度285.2塔的頂部空間高度285.3塔總體高度28第六章附屬設(shè)備的計算286.1冷凝器的選擇286.2再沸器的選擇30主要符號說明32結(jié)論34參考文獻34感想35第一章緒論精餾的基本原理是根據(jù)各液體在混合液中的揮發(fā)度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理來實現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于物系的分離、提純、制備等領(lǐng)域，并取得了良好的效益。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板類型主要有泡罩塔板、浮閥塔板、篩板塔板、舌形塔板、網(wǎng)孔塔板、垂直塔板等等,本次課程設(shè)計是浮閥塔。精餾過程與其他蒸餾過程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時提

4、供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。提供高純度的回流，使在相同理論板的條件下，為精餾實現(xiàn)高純度的分離時，始終能保證一定的傳質(zhì)推動力。所以，只要理論板足夠多，回流足夠大時，在塔頂可能得到高純度的輕組分產(chǎn)品，而在塔底獲得高純度的重組分產(chǎn)品。精餾廣泛應(yīng)用于石油,化工,輕工等工業(yè)生產(chǎn)中,是液體混合物分離中首選分離方法。本次課程設(shè)計是分離乙醇—正丙醇二元物系。在此我選用連續(xù)精餾浮閥塔。具有以下特點：(1)處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20～40％，而接近于篩板塔。(2)操作彈性大，一般約為5～9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。(3)塔板效率高，比泡罩塔高

5、15％左右。(4)壓強小，在常壓塔中每塊板的壓強降一般為400～660N/m2。(5)液面梯度小。(6)使用周期長。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。(7)結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，制造費為泡罩塔板的60～80％,為篩板塔的120～130％。本次設(shè)計針對二元物系的精餾問題進行分析、計算、核算、繪圖，是較完整的精餾設(shè)計過程。精餾設(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、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、工藝流程圖的制作、主要設(shè)備的工藝條件圖等容。通過對精餾塔的運算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計如塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件、物性參數(shù)及

6、接管尺寸是合理的，以保證精餾過程的順利進行并使效率盡可能的提高。本次設(shè)計結(jié)果為：理論板數(shù)為25塊，塔效率為48.0%，精餾段實際板數(shù)為17塊，提餾段實際板數(shù)為33塊，實際板數(shù)50塊。進料位置為第19塊板，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計計算中得出塔徑為1.4米，設(shè)置了五個人孔，塔高28.425米，通過浮閥板的流體力學(xué)驗算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：浮閥精餾塔、物料衡算、流體力學(xué)檢驗第二章塔板的工藝設(shè)計2.1精餾塔全塔物料衡算F:進料量(Kmol/s)XF:原料組成D:塔頂產(chǎn)品流量(Kmol/s)XD:塔頂組成W:塔底殘液流量(Kmol/s)XW:塔底組成原料甲醇組成:XF==60.

7、54%塔頂組成:XD==99.46%塔底組成:XW==0.019%進料量:F=2.8萬噸/年==12.096Kmol/h物料衡算式:F=D+WFXF=DXD+WXW聯(lián)立代入求解:D=7.361Kmol/hW=4.375Kmol/s2.2精餾段和提餾段的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算2.2.1溫度及平均相對揮發(fā)度α的計算因為甲醇-正丙醇可視為理想物系，故塔的平均相對揮發(fā)度的確定可運用安托因方程和拉烏爾定律，采用試差法，通過Excel計算出:（2.1）（2.2）