甲醇-水精馏塔设计报告.doc

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化工原理课程设计
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"化工原理课程设计"报告
一、概述- 3 -
设计依据- 4 -
技术来源- 4 -
，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一局部回流至塔，其余局部经产品冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

根据生产任务，假设按年工作日360天，每天开动设备24小时计算，产品流量为10t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用筛板塔。筛板塔构造简单，金属消耗量小，制造及安装方便，塔板具有良好的流体力学与传质性能
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连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜〔或再沸器〕，冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等．
原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部参加塔．蒸馏釜〔或再沸器〕的溶液受热后局部汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进展传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一局部作为塔顶产品，另一局部由塔顶引入塔作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品．
。原料
预热器
精 馏 塔
冷凝器
贮槽
冷却器
贮槽
再沸器
残液贮槽
操作条件确实定
操作压力
其中塔顶压力： P〔进〕=+4=
进料口的压力： P(进)=+*N(精)
塔底压力: P(釜)=+*Ne
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进料状态
虽然进料方式有多种，但是泡点进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比拟容易控制；此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径一样，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比拟容易，为此，本次设计中采取泡点进料。
热能利用
精馏过程的原理是屡次局部冷凝和屡次局部汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用，这是在正常情况下。塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，假设在冷凝器和再沸器之间加一个热泵，把塔顶中的产品加压，加到与再沸器一样的压强，这就可以，利用甲醇的冷凝热用在再沸器中。另外，还可以将热量加料处。
有关的工艺
(1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。
甲醇的摩尔质量 M甲醇=
水的摩尔质量 M水= Kg/Kmol
原料液的摩尔组成：
(2) 原料液的平均摩尔质量
原料液的平均摩尔质量：
物料衡算
原料处理量 F=10000/=
总物料衡算 F=D+W=
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甲醇的物料衡算 *=+
联立解得
由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点。

理论板层数NT的求取
甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数。
①查得甲醇—水体系的相对挥发度α=〔详见附录一〔1〕〕
②求最小回流比
采用泡点进料
则有气液平衡方程求得
故最小回流比为
可取操作回流比R==〔详见附录一〔2〕〕
③塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算
L=RD V=(R+1)D L’=L+F V’=V
④求操作线方程
精馏段操作线方程为:
提馏段操作线方程为:
汽液平衡方程
⑤ 逐板计算法求理论塔板数
总理论板层数
〔括再沸器〕
进料板位置
实际板层数的求取
精馏段实际板层数 N精=6/=≈12
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