课程设计甲醇—水连续填料精馏塔.doc

化工原理课程设计
题目: 甲醇—水连续填料精馏塔
专业: 制药工程
班级: 制药1102
学号: 11220222
学生: 曹崇
指导老师: 王国胜
2014年 6 月20日
目录
前言…………………………………………………… 1
符号说明……………………………………………… 2
设计任务书……………………………………… 4
二、设计的方案介绍…………………………………. 4
三、工艺流程图及其简单说明………………………. 5
四、操作条件及精熘塔工艺计算……………………. 7
五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算………….... 15
六、精馏塔塔体工艺尺寸计算……………………… 20
七、附属设备及主要附件的选型计算……………….. 23
八、精馏塔设计参数汇总表………………………… 29
九、课程设计心得…………………………………… 30
十、参考文献………………………………………… 31
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,,%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%。
符号说明
英文字母
塔截面积
C 计算时的负荷系数,无因次
Co 流量系数,无因次
D 塔顶馏出物流量 kmol/s
D 塔径 m
阀孔直径 m
E 液流收缩系数,无因次
总板效率(全塔效率),无因次
Fo 阀孔动能因数,
F 进料流量 kmol/h
G 重力加速度
H 塔高 m
h 浮阀的开度 m
降液管底隙高度 m
板上液层高度 m
与克服表面张力的压强降相当的液柱高度,m液柱
K 物性系数,量纲为1
Ls 塔内液体流量
N 一层塔板上的浮阀总数
实际板层数
理论板层数
压强降 Pa
p 操作压强 Pa
R 回流比
最小回流比
u 空塔气速 m/s
M 分子量 kg/mol
W 塔底产品(釜残液)流量 kmol/s
x 液相中易挥发组分的摩尔分数
y 气相中易挥发组分的摩尔分数
Z 塔高 m
希腊字母
相对挥发度,量纲为1
液体在降液管内停留时间 s
黏度
液相密度
气相密度
液体表面张力 N/m;
液体密度矫正系数,量纲为1
系数,量纲为1;
填料因子 1/m
下标
max 最大
min 最小
L 液相
V 气相
1 精馏段
2 提馏段
A 易挥发组分
B 难挥发组分
F 原料液

一、设计任务书
甲醇规整填料精馏塔设计:
1、处理量:12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算)
2、原料液状态:常温常压
3、进料浓度: %(甲醇的质量分数)
塔顶出料浓度: %(甲醇的质量分数)
塔釜出料浓度: %(甲醇的质量分数)
4、填料类型:金属板波纹250Y型填料
5、厂址位于沈阳地区
二、设计的方案介绍
1、进料的热状况
精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便,不受厦门季节温度影响,而且基于恒摩尔流假设,精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等,因此塔径基本相等,在制造上比较方便。