甲醇精馏塔 化工原理课程设计

1 目录

一、前言............................................................ 3

1.精馏与塔设备简介 .............................................. 3

2.体系介绍 ...................................................... 3

3.筛板塔的特点 .................................................. 4

4.设计要求: ..................................................... 4

二、设计说明书...................................................... 5

1.设计单元操作方案简介 .......................................... 5

2.筛板塔设计须知 ................................................ 5

3.筛板塔的设计程序 .............................................. 6

三、设计计算书...................................................... 6

1.设计参数的确定 ................................................ 6

1.1进料热状态 ............................................... 6

1.2加热方式 ................................................. 6

1.3回流比的选择 ............................................. 7

1.4塔顶冷凝水的选择 ......................................... 7

2.流程简介及流程图 .............................................. 7

3.理论塔板数的计算与实际板数的确定 .............................. 8

3.1理论板数计算 ............................................. 8

3.2操作温度的计算 .......................................... 10

3.3热量衡算 ................................................ 11

3.4全塔效率的计算 .......................................... 11

3.5实际板层数的确定 ........................................ 12

4.塔的工艺条件及物性数据计算 ................................... 12

5.塔板主要工艺参数确定 ......................................... 17

5.1溢流装置 ................................................ 17

5.2溢流堰长 ................................................ 17

5.3出口堰高 ................................................ 18

5.4降液管的宽度与降液管的面积： ............................ 18

5.5降液管底隙高度ho：...................................... 19

5.6塔板布置及筛孔数目与排列 ................................ 19

6.筛板的力学检验 ............................................... 20

6.1塔板压降 ................................................ 20

6.2筛板塔液面落差 .......................................... 22

6.3液沫夹带 ................................................ 22

6.4漏液 .................................................... 22

6.5液泛 .................................................... 23

7.塔板负荷性能图 ............................................... 23

7.1雾沫夹带线 .............................................. 23

7.2 液泛线.................................................. 24

7.3 液相负荷上限线.......................................... 25

7.4液相负荷下限线 .......................................... 25

7.5漏液线（气相负荷下限线） ................................ 25 2 7.6操作弹性 ................................................ 26

8. 辅助设备及零件设计 .......................................... 27

8.1塔顶冷凝器（列管式换热器） .............................. 27

8.2釜式再沸器： ............................................ 31

8.3原料预热器 .............................................. 32

8.4管路设计 ................................................ 32

8.5冷凝水泵 ................................................ 34

四、设计结果汇总................................................... 35

1.工艺计算 ..................................................... 35

2.辅助设备 ..................................................... 37

五、 设计感想...................................................... 38

六、 参考文献...................................................... 38

七、 致谢.......................................................... 39

3 一．前言

1.精馏与塔设备简介

蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。例如，设计所选取的甲醇与水体系，加热甲醇（沸点64.65℃）和水（沸点100℃）的混合物时，由于甲醇的沸点比水低，则甲醇的挥发度比水高，所以甲醇易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将甲醇和水分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。

蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。此外，按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏。工业中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即甲醇-水体系。

塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。塔设备就是使气液成两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。

塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。

筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本设计讨论的就是筛板塔。

2.体系介绍

本设计为甲醇-水的二元组分精馏设计，下表为二组分的T-X-Y关系

x y T/℃ x y T/℃

0.00 0.0000 100.00 0.55 0.8065 72.20

0.05 0.2797 92.39 0.60 0.8287 71.29

0.10 0.4277 87.53 0.65 0.8496 70.45

0.15 0.5233 84.01 0.70 0.8718 69.58

0.20 0.5870 81.48 0.75 0.8946 68.69

0.25 0.6352 79.48 0.80 0.9167 67.83