化工原理课程设计 连续精馏塔的设计

许 昌 学 院

化工原理课程设计

题目名称：连续精馏塔的设计

院 系 化学化工学院

专 业 化学工程与工艺

班 级 07级1班

学 号 0709070111

姓 名 张丽

指导教师 孙国富 徐静莉

2010年 5 月 24 日

化工原理课程设计任务书

设计题目：连续精馏塔的设计

一、设计任务及操作条件

1. 物 系： 甲醇－水

2. 塔板型式：筛板塔

3. 处 理 量：3万吨/年

4. 进料组成(质量百分比)：40%

5. 分离要求(质量百分比)：塔顶 98% 塔底 1%

6. 进料状态：

7. 操作压强：常压

8. 回流比R/Rmin=（1.5）

9. 进料热状态：泡点进料

10. 厂址选择：河南新乡

二、设计内容及要求

1． 设计方案确定

选择工艺流程、主要设备及典型辅助设备的形式。

2． 工艺过程计算

物料衡算、回流比和理论塔板数确定、热量衡算等。

3． 典型辅助设备的计算

冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算；再沸器的传热面积和加热介质的用量计算。

4． 塔的结构设计

塔径、溢流装置及塔板布置、塔高等设计；要求以单线图的形式绘制塔板布置结构图。

5． 流体力学验算

绘制塔板负荷性能图

6． 塔的工艺条件图

以单线图的形式绘制，图面上应包括主体设备的外形、工艺参数等。

7． 编写设计说明书

使用统一课程设计格式（详见许昌学院课程设计编写要求）。主要项目及编排顺序为：

① 设计说明书封面 (使用统一模板)；②任务书；③目录；④设计方案简介；⑤工艺过程计算及主要设备工艺尺寸的计算；⑥辅助设备的计算；⑦设计评述；⑧附录：主体设备工艺条件图；⑨参考文献

指导教师：孙国富 徐静莉

完成日期：2010年5月10日～ 26 日

1 摘 要

精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广。它通过汽液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传递过程。

在本次设计中，主要以甲醇和水为实验物系，在给定的操作条件下对筛板精馏塔进行物料和热量衡算。设计中采用的精馏装置有精馏塔，冷凝器等设备，采用间接蒸汽加热，物料在塔内进行精馏分离，余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走，为了减少能量的损失，在进料前设置了节能器，把塔底热产品先于进料进行热交换，然后再冷却，最后完成传热传质。

本设计主要计算：物料衡算、热量横算、主体设备设计、主体设备选型和泵的设计等。塔顶冷凝器装置采用全凝器，以便于准确控制回流比。

2 目录

化工原理课程设计任务书............................................................................................ v

摘 要............................................................................................................................ 1

第一章 精馏塔工艺设计计算.................................................................................... 4

1.1 物料衡算................................................................................................................. 4

1.1.1 精馏流程的确定.................................................................................................. 4

1.2 板数的确定............................................................................................................. 6

1.2.1 最小回流比及操作回流比的确定...................................................................... 6

1.2.2操作线方程的确定............................................................................................... 7

1.2.3理论板数的确定................................................................................................... 7

1.2.4 全塔效率的估算.................................................................................................. 9

1.2.5 实际塔板数的计算............................................................................................ 10

1.3 塔的工艺条件及物性的数据计算....................................................................... 10

1.3.1 操作压强的计算................................................................................................ 10

1.3.2操作温度的计算................................................................................................. 11

1.3.3塔内各段气液两相组分的平均分子量............................................................. 11

1.3.4 精馏段及提馏段的密度.................................................................................... 12

1.3.5液体表面张力的计算......................................................................................... 14

1.3.6液体平均黏度的计算......................................................................................... 15

1.3.7各段气相负荷的计算......................................................................................... 16

1.4 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算................................................................... 18

1.4.1塔径D的计算 .................................................................................................... 18

1.4.2精馏塔有效高度的计算..................................................................................... 20

1.4.3 溢流装置的计算.............................................................................................. 20

1.4.4塔板的布置......................................................................................................... 22

1..5 流体力学的计算................................................................................................ 23

1.5.1 塔板阻力ph的计算 ........................................................................................... 23

1.5.2 漏液点.............................................................................................................. 24

1.5.3雾沫夹带............................................................................................................. 25

1.5.4液泛的校核......................................................................................................... 25

1.6塔板负荷性能图.................................................................................................... 26

1.6.1 塔板负荷性能图相关计算.............................................................................. 26