甲醇——水分离过程填料精馏塔设计.doc

苏州大学材料与化学化工学部
化工原理课程设计
题目甲醇——水分离过程填料精馏塔设计

专业班级化学工程与工艺
学生姓名
学生学号
指导教师


第一章设计任务书
设计题目
设计题目:甲醇—水分离过程填料精馏塔的设计
设计要求:年产纯度为>=%,%,原料液中含甲醇46%,水54% 。

1) 操作压力常压
2) 进料热状态自选
3) 回流比自选
4) 塔底加热蒸气压力 (表压)

因废甲醇溶媒中含有少量的药物固体微粒,应选用金属散装填料,以便于定期拆卸和清洗。填料类型和规格自选
工作日
每年工作日为300天,每天24小时连续运行。

厂址为宁夏地区
设计说明书的内容
(1) 精馏塔的物料衡算;
(2) 塔板数的确定;
(3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;
(4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算;
(5) 填料层压降的计算;
(6) 液体分布器的简要设计;
(7) 主要工艺接管尺寸的计算和选取
(8) 绘制工艺流程图
(9) 绘制精馏塔设计条件图
(10) 对设计过程的评述和有关问题的讨论
第二章设计原则

确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。必须具体考虑如下几点:

⑴首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定。这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
⑵其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性,各处流量应能在一定范围内进行调节,必要时传热量也可进行调整。
因此,在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时,也应考虑到生产上的可能波动。再其次,要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计,流量计等)及其装置的位置,以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常,从而帮助找出不正常的原因,以便采取相应措施。

要节省热能和电能的消耗,减少设备及基建费用。如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热,就能节约很多生蒸汽和冷却水,也能减少电能消耗。同样,回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。降低生产成本是各部门的经常性任务,因此在设计时,是否合理利用热能,采用哪种加热方式,以及回流比和其他操作参数是否选得合适等,均要作全面考虑,力求总费用尽可能低一些。而且,应结合具体条件,选择最佳方案。

例如甲醇属易燃有毒物料,不能让其蒸汽弥漫车间,也不能使用容易发生火花的设备。又如,塔是指定在常压下操作的,塔内压力过大或塔骤冷而产生真空,都会使塔受到破坏,因而需要安全装置。
以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中,对第一个原则应作较多的考虑,对第二个原则只作定性的考虑,而对第三个原则只要求作一般的考虑。

对塔设备的要求
精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质,而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。但是,为了满足工业生产和需要,塔设备还得具备下列各种基本要求:
⑴气(汽)、液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。
⑵操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。
⑶流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用。对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作。
⑷结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易。
⑸耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。
⑹塔内的滞留量要小。
实际上,任何塔设备都难以满足上述所有要求,况且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点,设计时应根据物系性质和具体要求,抓住主要矛盾,进行选型。
填料塔类型
本次设计采用填料塔精馏。精馏是气液两相之间的传质过程,而传质过程是由能提供气液两相充分接触的塔设备完成,并要求达到较高的传质效率。根据塔内气液接触部件的结构型式,可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内设置一定数量塔板,气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质量、热