设计甲醇-水溶液的常压筛板精馏塔化工课程设计

化工课程设计 化学与化工学

化工1204 李敏

1215010424学班姓学启 2015年1月8日

1 目录

一、 绪论 ............................................................. 5

二、 设计方案简介 ...................................................... 7

2. 1设计分析 .......................................................... 7

2. 2设计方案 .......................................................... 7

2. 3工艺流程 ............................................................ 7

2. 4设计方案概述 ...................................................... 8

三、 装置设备的工艺计算 ................................................ 9

3・1设计题目中的已知条件： .......................................... 9

3. 2物料的衡算

3・3塔板数的确定 ...................................................... 10

甲醇和水的气液平衡数据 ............................................. 10

3.4操作线方程 ......................................................... 11

3. 5理论塔板数的确定 .................................................. 12

3. 6实际塔板数 ......................................................... 14

3. 7筛板的力学验算 ..................................................... 17 4. 1热量衡算 19 3. 8漏液验算

四、精馄塔热量衡算

18

19 4・2塔顶蒸汽带出热量QV ......................................................................................... 19

4. 3塔底产品带出热量QW .......................................................................................... 19

4. 4 进料带入热量 QF .................................................................................................... 19

4. 5回流带入热量QL .............................................................................................. 20

4・6塔釜力口热量QB ................................................................................................ 20

4. 7总的热量衡 20

五、主要设备尺寸计算 21

5. 1塔和塔板工艺尺寸计算 21

5. 2塔径 21

5. 3精憾塔高度的计算 22

5. 4溢流装置 22

5. 5堰长 22

5. 6堰高 22

5・7塔板的分块 23

5. 8筛孔计算及其排列 25

5. 9塔咼的计算 25

六、辅助设备的选择 26

6. 1蒸汽管 .............................................................. 26

6. 2回流管 .............................................................. 26

6.3进料管 ............................................................. 26

6. 4塔釜液出口 ...................................................... 26

6. 5间接蒸汽加热管 .................................................. 27

七、设计结果与参考文献 ............................................... 28

7. 1计算结果总表 28

7. 2参考文献: 29

八、主要符号说明 30

九、后记 31 、绪论

原理

精馆一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸憾方法， 是工业上应用

最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精憾操作按不同方法 进行分类。根据操作方式，可分为连续精馅和间歇精馆；根据混合物的组分数，可分为二元精馆和多 元精馆；根据是否在混合物中加入彫响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馆和特殊精馆（包括萃取精 憾、恒沸精憾和加盐精憾）。若精憾过程伴有化学反应，则称为反应精馆。

双组分混合液的分离是最简单的精馆操作。典型的精馆设备是连续精馆装置，包括精憾塔、再沸

器、冷凝器等。精馆塔供汽液两相接触进行相际传质，位 于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝，部分 凝液作为回流液返回塔底，其余憾出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上 升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部，进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降， 进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。 在整个精馅塔中，汽液两相

逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分 转入液相。对不形成 恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馆出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥 发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馅段；进料口以下的塔 段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馅段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完 全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产 品时，须有n-1个塔。

精馅之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥 发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。 汽

液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分 产品。塔顶回流入塔 的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精憎操作的一个重要控制参数，它的变化影响精憾操 作的分离效果和能耗。

评价精馆操作的主要指标是：①产品的纯度。板式塔中的塔板数或填充塔中填料层高度，以及料 液加入的位置和回流比等，对产品纯度均有一定影响。调节回流比是精憎塔操作中用来控制产品纯度 的主要手段。②组分回收率。这是产品中组分含量与料液中组分含量之比。③操作总费用。主要包括再沸器的加热费用、冷凝器的冷却费用和精馅设备的折旧费，操作时变动回流比，直接影响前两项费

用。

课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用 本门课程及有关选修

课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能 力的重要作用。

课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查 取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定 最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。

通过课程设计，学生应该注重以下几个能力的训练和培养：

1. 查阅资料，选用公式和搜集数据（包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集）的能力；

2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意

到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的 能力；

3. 迅速准确的进行工程计算的能力；

4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。