甲醇-乙醇分离过程精馏塔设计.doc

课程设计说明书(浮阀塔设计)专业:班级:姓名:指导教师:目录一、设计方案与工艺流程图 4二、基础数据 41、进料流量及组成 42、进料流量 5三、物料横算 5四、确定操作条件 51确定操作压力 52确定操作温度 5五、确定q及最小回流比 6六、理论板数与实际板数及适宜回流比 8七、确定冷凝器与再沸器的热负荷 9冷凝器 9再沸器 13八、塔径的计算及板间距的确定 141汽、液相流率 142将以上求得的流率换成体积流率 153塔径的计算 16九、堰及降液管的设计 171取堰长 172取堰宽及降液管面积 173、停留时间 174、堰高 185、降液管底端与塔板之间的距离 186、塔板布置及浮阀数目与排列 18十、塔板流体力学验算 20精馏段 20提馏段 23精馏段 23精馏段 25十二、主要接管尺寸的选取 281、进料管 282、回流管 283、釜液出口管 294、塔顶蒸汽管 295、加热蒸汽管 29化工原理课程设计任务书:专业:班级:一、设计题目:浮阀塔的设计二、设计任务:甲醇-乙醇分离过程精馏塔设计三、设计条件:(质量分数)/%(摩尔分数)塔底乙醇含量(摩尔分数)年开工时间7200h完成日期2011年4月10日进料状态冷夜进料四、设计的容和要求:序号设计容要求1工艺计算物料衡算,热量衡算,回流比,理论塔板数等2结构设计塔高,塔经,溢流装置及塔板布置,接口管的尺寸等3流体力学验算塔板负荷性能图4冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算5再沸器的传热面积和加热介质的用量计算6计算机辅助计算将数据输入计算机,绘制负荷性能图7编写设计说明书目录,设计任务书,设计计算及结果,流程图,参考资料等一、设计方案与工艺流程图1、设计方案本次课程设计的任务是设计乙醇精馏塔,塔型为浮阀塔,进料为两组分进料(甲醇、乙醇)。因为甲醇为轻组分乙醇为重组分,甲醇由塔顶蒸出,而乙醇则存在于塔底产品中。因此,可用一个塔进行精馏分离。由于要分离的混合物各组分在常压下是液相,无法分离,因此必须在常压下进行蒸馏分离。同时在塔顶设置冷凝器,在塔底设置再沸器,由于塔顶不需汽相出料,故采用全凝器。2、工艺流程图原料再沸器再沸器捕集器冷凝器采出接收收冷凝器捕集器二、基础数据1、进料流量及组成(1)将进料组成由质量分数转化为摩尔分数2、进料流量平均分子质量:、物料组成W=34000000/(×300×24)=.(1)原料热力学状态进料温度:20℃(2)冷却介质及温度,加热介质及温度冷却介质为水,加热介质为水蒸气三、物料横算其中:xW==、确定操作条件1确定操作压力:P28Kpa2确定操作温度:由t-X-Y图知:,:五、确定q及最小回流比已知进料温度为20℃,由t-x-℃,℃(取进料温度和泡点温度的平均值)情况下对应甲醇乙醇的比热容分别为:查得此时的甲醇乙醇的汽化潜热分别为则所以q线方程为如图所示的操作线的图:由q线方程与操作线方程可知其交点为六、理论板数与实际板数及适宜回流比由吉利兰求理论板数,先求出最小理论板数,再根据吉利兰关系式求理论板数N。==::Y=-+:X=Y=根据N-R关系可得R=()可为适宜回流比。理论板数(不包括再沸器)设得七、确定冷凝器与再沸器的热负荷上式中的、分别为塔顶、塔底混合物的汽化潜热,为塔底混合物流率。由氏公式求取,方法相同,可得如下数据:(kJ/kmol)(kJ/kmol)=(+1)(+)=:=(+)=、估算传热面积:初选换热器型号(1)甲醇的定性温度=℃查得甲醇在定性温度下的物性数据:,,根据设计经验,选择冷却水的温升为8℃水的定性温度=查得水在定性温度下的物性数据