化工原理甲醇—水精馏塔设计

沈阳化工大学

化工原理课程设计说明书

专 业: 制药工程

班 级： 制药1102 学生姓名：黄奎兴 学 号：11220223 指导老师：王国胜

设计时间：2014.5.20----2014.6.20

成绩：

化工原理课程设计任务书

设计题目：

分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 二 原始数据及条件

生产能力：年生产量甲醇1万吨（年开工300天）

原料：甲醇含量为30%（质量百分数，下同）的常温液体

分离要求：塔顶甲醇含量不低于95%，塔底甲醇含量不高于0.3%。 建厂地区：沈阳 三 设计要求

（一）.一份精馏塔设计说明书，主要内容要求： （1）.前言

（2）.流程确定和说明 （3）.生产条件确定和说明 （4）.精馏塔设计计算

（5）.主要附属设备及附件选型计算 （6）.设计结果列表

（7）.设计结果的自我总结与评价 （8）.注明参考和试用的设计资料 （9）.结束语 （二）．绘制一份带控制点工艺流程图。 （三）．制一份精馏塔设备条件图

四．设计日期：2013年5月20日至6月20日

前言

精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。填料塔又分为散堆填料和规整填料两

种。板式塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用。但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势。 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 精馏塔的优点：

归纳起来，规整填料塔与板式塔相比，有以下优点：

1)压降非常小。气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5～1/6；

2)热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；

3)操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负荷调节范围大，适应性强。负荷调节范围可以在30%～110%，筛板塔的调节范围在70%～100%； 4)液体滞留量少，启动和负荷调节速度快；

5)可节约能源。由于阻力小，空气进塔压力可降低0.07MPa左右，因而使空气压缩能耗减少6.5%左右； 6)塔径可以减小。

此外，应用规整填料后，由于当量理论塔板的压差减小，全精馏制氩可能实现，氩提取率提高10%～15%。

本文以甲醇和水的混合液为研究对象，因为甲醇和水在常压下相对挥发度较大，较易分离。根据物理性质，操作条件等因素条件下选用泡点进料，塔顶再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇和水进行分离的填料精馏塔。

本课程设计者能力有限，在设计中难免会有不足之处，恳请老师和读者给予批评指正。

化工原理课程设计任务书 ............................................................................................................... 2 前言 .................................................................................................................................................. 3 符号说明........................................................................................................................................... 6 第一章 流程与生产条件的确定和说明 ......................................................................................... 8

第一节 流程的确定和说明 ..................................................................................................... 8

一．加料方式 ................................................................................................................... 8 二．进料状况 ................................................................................................................... 8 三．塔顶冷凝方式 ........................................................................................................... 8 四．回流方式 ................................................................................................................... 9 五．加热方式 ................................................................................................................... 9 六．加热器 ....................................................................................................................... 9 第二节 生产条件确定和说明 ............................................................... 错误！未定义书签。

一．塔内操作压力的选择 ............................................................. 错误！未定义书签。 二．塔顶全凝剂的选择 ................................................................. 错误！未定义书签。 三．塔底加热介质的选择 ............................................................. 错误！未定义书签。 四．回流状态及操作回流比的选择 ............................................. 错误！未定义书签。

第二章 精馏塔设计计算 ............................................................................... 错误！未定义书签。

一．操作压力的选择 ..................................................................... 错误！未定义书签。 二．气液平衡关系及数据 ............................................................. 错误！未定义书签。

第三章 塔板的工艺设计 ........................................................................... 错误！未定义书签。

第一节 物料衡算 ................................................................................... 错误！未定义书签。

一．精馏塔全塔物料衡算 ............................................................. 错误！未定义书签。 二．精馏塔物性数据计算 ............................................................. 错误！未定义书签。 第二节 热量衡算 ................................................................................... 错误！未定义书签。

一．冷凝器的热负荷 ..................................................................... 错误！未定义书签。 二．冷却介质消耗量 ..................................................................... 错误！未定义书签。 三．加热器的热负荷及全塔热量衡算 ......................................... 错误！未定义书签。 四.加热蒸汽消耗量 ........................................................................ 错误！未定义书签。 第三节 精馏塔主要尺寸的设计 ......................................................... 错误！未定义书签。

一．塔顶条件下的物性参数 ......................................................... 错误！未定义书签。 二．塔釜条件下的流量及物性参数 ............................................. 错误！未定义书签。 三．进料条件下的流量计物性参数 ............................................. 错误！未定义书签。 四．精馏段的流量及物性参数 ..................................................... 错误！未定义书签。 五．提馏段 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

第四章 理论塔板的计算 ........................................................................... 错误！未定义书签。

一．回流比的计算 ......................................................................... 错误！未定义书签。 二．气液相负荷 ............................................................................. 错误！未定义书签。 三.塔板效率及实际塔板数 ............................................................ 错误！未定义书签。 四 塔径的初步设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 五．填料层的计算 ......................................................................... 错误！未定义书签。

第五章 附属设备及主要附件的选型计算 ............................................. 错误！未定义书签。

一．冷凝器的选用 ......................................................................... 错误！未定义书签。 二、加热器的选用 ......................................................................... 错误！未定义书签。 三、塔内管径的计算及选择 ......................................................... 错误！未定义书签。