甲醇-水分离连续精馏塔工艺流程

新疆工程学院课程设计

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连续精馏塔课程设计说明书

题目名称:甲醇-水分离连续精馏塔工艺流程

系 部：化学与环境工程系

专业班级：煤化11-7（民）班

学生姓名：阿布来提.吐鲁甫

学 号： 2011232513

指导教师：李亮晨

完成日期:2014年6月15号至2014年7月10号

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2 摘 要

精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，在抗生素药物生产中，需要甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，然后对甲醇溶媒进行精馏。操作一般在塔设备中进行，塔设备分为两种，板式塔和填料塔。符合性能图， 它对自行设计, 改进现有设备生产状况都较为重要。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。

关键词：精馏，填料塔，设备设计。

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3 目 录

1、设计任务书 ................................................. 5

2、设计的方案介绍 ............................................. 5

2.1、操作压力的确定 ........................................... 5

2.2、板式塔的分类与要求 ....................................... 5

2.3、回流比的确定 ............................................. 6

3、工艺流程图及其简单说明 ..................................... 6

3.1、精馏塔的冷凝方式和加热 ................................... 6

3.2、工艺流程图 ............................................... 7

4、精馏塔的工艺条件 ........................................... 7

5、精馏塔物料衡算 ............................................. 8

5.1、溢流装置的设计 ........................................... 8

5.2、甲醇摩尔分率的转换 ....................................... 9

5.3、塔板版面布置 ............................. 错误!未定义书签。

5.4、塔板校核 ................................................ 10

6、塔板负荷性能图 ............................. 错误!未定义书签。

6.1、漏液线 .................................................. 12

6.2、液体流量下限线 .......................................... 12

6.3、液体流量上限线 .......................................... 12

6.4、液沫夹带 ................................................ 12

6.5、液泛线 .................................................. 13

7、操作流程 .................................................. 15

8、设计评述 .................................................. 16

9、符号说明 .................................................. 17

10、参考文献 ............................................................................. 19

11、总结 ....................................................................................20

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课程设计评定意见

设计题目

系 部_________________ 专业班级

学生姓名_________________ 学生学号

评定意见：

评定成绩：

指导教师（签名）： 年 月 日

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化学与环境工程系系(部)课程设计任务书

2013-2014 学年2 学期2014年7月10日

专业 煤炭加工与利用技术 班级 煤化11-7（民）班 课程名称 连续精馏塔课程设计

设计题目 甲醇水分离连续精馏塔工艺流程 指导教师 李亮晨

起止时间 2014.06.15----2014.07.10 周数 3 设计地点 图书馆，机房

设计目的：

通过对混合物分离精馏塔的设计，达到让学生了解该精馏塔的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据精馏基本原理，选择流程，确定精馏塔的基本尺寸，计算传塔径以及计算绘图负荷性能图。从而锻炼学生的团队的合作精神、思考问题及语言表达能力。

设计任务或主要技术指标：

精馏塔在常压分离甲醇-水混合液。2R,泡点进料，塔釜为间接蒸汽加热试估算塔径，塔顶温度为65℃，塔釜温度为93.5℃

1、处理量：100Fkmol/h

2、原料液状态：常温常压

3、进料浓度： 35.0Fx （甲醇的质量分数）

塔顶出料浓度： 95.0Dx（甲醇的质量分数）

塔釜出料浓度：04.0Wx（甲醇的质量分数）

设计进度与要求：

1~3天：了解连续精馏塔的基本性能及要设计精馏塔的的主要参数。

4~14天：开始对自己要设计的精馏塔进行网上或图书馆查资料，并且对数据进行处理，初步决定精馏塔类型。

15~20天：对自己算出的数据进行打印，装订。

主要参考书及参考资料：

《化工原理》张浩勤华第三版（下册）北京，化学工业出版社，2007

《化工原理》周涛（主编）、王晖（副主编）北京，科学出版社，2010

《化工原理》陆美娟，张浩勤（主编）朱士亮（主审）北京，化学工业出版社，2011

《化工原理课程设计》，贾绍义，柴诚敬主编，天津大学出版社，2002；

《化工AutoCAD》,周军，张秋利主编，化学工业出版社，2008 。

教 师 （签名） 系（部）主任（签名） 年 月

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6 1、 设计任务书

甲醇散堆填料精馏塔设计

原料液状态

处理量：100Fkmol/h ，常温常压 ,塔顶温度为65℃，塔釜温度为93.5℃进料浓度: 35.0Fx （甲醇的质量分数）,塔顶出料浓度： 95.0Dx（甲醇的质量分数）, 塔釜出料浓度：04.0Wx（甲醇的质量分数）,323OHCHMkg/kmol

182OHMkg/kmol

填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料

2、设计的方案介绍

2.1、操作压力的确定

在精馏操作中，压力的影响非常大。当压力增大的时候，混合液的相对挥发度减小，这样有可能会使得汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小的时候，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两个方面的影响，我们一般采用的是常压精馏。如果在常压下无法完成操作，可以在一定条件下进行小幅度的减压或者增压来改变混合液的相对挥发度，实现精馏分离。对于甲醇—水二元混合物系统在常压的情况下，相对挥发度的差异很大，容易分离。因此在考虑多方面因素之后，本设计采用的常压精馏，即塔顶的操作压力控制在101.325kpa下。

由于本设计精馏塔不是很高，故可近似忽略每层塔板的压降。在实际计算当中，将全塔近似看做是在恒压下操作。

2.2、板式塔的分类与要求

吸收和精馏都属于均相混合物分离过程的单元操作,都涉及气液两相间的质量与热量传递。工业上实现这一过程的主要设备为气液传质设备。气液传质设备的种类繁多，根据塔内气接触情况可分为两大类：一类是逐级接触式的板式塔，另一类是连续接触式的填料塔。 新疆工程学院课程设计

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1）设备的生产能力和生产强度要大，后者指单位时间单位塔截面积上的处里量或气液流量

2）传质效率要高，板式塔的传质效率通常用塔板效率来衡量，填料塔则可用传质单元高度来表示。

3）流体阻力要小，指气体通过每层塔板或每米填料层高度的压降要小，此点对吸收填空精馏等操作尤为重要。

4）设备的操作弹性要大，指最大气速负荷与最小气速负荷之比要大，此值大小反映了塔对负荷变化的适应能力。

5）塔的结构简单，投资小。安装检修方便。

3.3、回流比的确定

塔顶回流是保证精馏塔连续稳态操作的必要条件之一，并且回流比是影响精馏分离设备投资费用和操作费用的重要因素，也影响混合液的分离效果。适宜的回流比是操作费用和设备费用之和为最低时候的回流比。通常适宜回流比的数值范围为： min)0.2~1.1(RR

3、工艺流程图及其简单说明

3.1、工艺流程简介

由贮槽流出的原料液经高压泵进入预热器预热到一定温度之后进入精馏塔，塔顶冷凝器将上升蒸汽冷凝成液体，其中一部分作为塔顶产品取出，另一部分重新引回塔顶作为回流液。最终甲醇产品再进入一个冷却器进行冷却后进入甲醇贮槽。塔釜设有再沸器。加热的液体产生蒸汽再次回到塔底，沿塔上升，同样在每层塔板上进行汽液两相的热质交换。塔釜的另一部分液体经过冷却器后排入下水道。加热蒸汽分为两路，分别进入预热器和再沸器作为加热介质。降温后的液体水或者是部分水蒸汽随管道排进下水道。同样，冷却水分为三路，分别进入冷凝器、甲醇产品的冷却器和塔釜的冷却器，充分换热均匀之后，全部排入下水道。