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1、化工原理课程设计(填料塔)枣庄学院 化工原理课程设计设计题目 :甲醇 -水分离过程填料精馏塔设计 院别:化学化工与材料科学学院 专 业:化学工程与工艺指导教师 :董凯目录前言 . . 2 甲醇水溶液填料塔设计 . . 2 1、任务及操作条件 . . 2 2、物料衡算 . . 3 2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 . . 3 2.2物料衡算 . . 4 3、由气液相图求出 D t W t F t 精 t 提 t 全 t . . 4 4、物性数据处理 . . 5 4.1平均摩尔质量 . . 5 4.2气相密度的计算 . . 5 4.3液相密度计算 . . 5 4.4粘度的计算 . . 7 4.5
2、表面张力的计算 . . 7 5、塔体工艺计算 . . 8 5.1液相的质量流量及气相质量流量 . . 8 5.2蒸汽速度和塔径 . . 9 5.3填料塔的塔径 . . 11 5.4精馏段填料层高度 H 精 的估算及精馏塔总高度 Hz . 12 5.5喷淋密度 . . 12 6、附件 . . 13 6.1接管尺寸的计算 . . 13 6.2液体分布器的选型 . . 15 6.3法兰 . . 15 结论 . . 16 参考文献 . . 16前 言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据 塔内气液接触部件的形式, 可以分为填料塔和板式塔。 板式塔属于逐级接触逆流 操作,填料塔
3、属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求:(1)生产能力大 (2)分离效率高(3)操作弹性大(4)气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节,选择时应考虑物料的性质、 操作的条件、 塔设备的性能以及塔设备的制造、 安装、 运转和维修等方面的因素。 板式塔的研究起步较早, 具有结构简单、 造价较低、 适应性强、 易于放大等特点。 填料塔由填料、 塔内件及筒体构成。 填料分规整填料和散装填料两大类。 塔 内件有不同形式的液体分布装置、 填料固定装置或填料压紧装置、 填料支承装置、 液体收集再分布装置及气体分布装置等。 与板式塔相比, 新型的填料塔性能具有 如下
4、特点:生产能力大、 分离效率高、 压力降小、 操作弹性大、 持液量小等优点。 The Design of Filled-Fractionating Tower about the Separating Process of Methyl Alcohol-Water(College of chemistry and chemical Engineering,ZaozhuangUniversity,Zaozhuang) Abstract : A suit of equipment of filled-rectification which make methyl alcohol separated
5、 from water has been designed. The main work including: 1. Production craftwork flow has been selected and determined.2.The main container filler tower has been designed, including the balance reckon of the filler tower 、 the determination of the tower plank number、 the reckon of properties of matte
6、r date、 the reckon of craft size of fractionating rectifying tower、 the reckon of the loss of pressure of filled layer.3. Production craftwork flow chart and design condition chart of the rectification tower has been drawn. 4.The questions of the design process have been discussed and commented. The
7、 design is concise and reasonable, and can satisfy the request of the craftwork. It has the applied value.Keyword: methyl alcohol; separating process; fractionating tower1. 甲醇水溶液填料塔设计1. 设计题目甲醇溶液 , 组成为 甲醇 30%、水 70%(质量分数) ,设计一精馏塔,塔顶馏 出液含甲醇 98%(质量分数 ), 塔底废水中水含量为 99%,处理量为 20万吨 /年。 2. 操作条件(1)塔顶操作压力 常压。(2
8、)进料热状态 饱和液体进料(3)回流比 自选。(4)塔底压力 0.3MPa(表压 )3. 塔板类型填料塔4. 工作日每年工作 300天,每天 24小时连续运行。5. 设计内容(1)物料衡算;(2)平衡级数;(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(塔高、他经、填料的类型及填料量等)计算;(5)填料层压降的计算;(6)液体分布器的简要设计;(7)精馏塔接管尺寸的计算;b填料塔结构图塔体 除雾器 排液口液面计接口人孔测压口进气口釜液出口631符号意义hgeca符号孙杰 吴国耀 人图b2. 精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量 A M =32
9、.04kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol194. 002. 18/7. 004. 32/3. 004. 32/3. 0=+=F x965. 002. 18/02. 004. 32/98. 004. 32/98. 0=+=D x006. 002. 18/99. 004. 32/01. 004. 32/01. 0=+=W x2.2物料衡算原 料 处 理 量 :34. 134023. 2224300200000000=F kmol/h=7.716kg/h D=262.76kmol/h=2.307kg/sW=1077.58kmol/h=5.409kg/s 总物料衡算: F
10、=D+W甲醇物料衡算: W D F W x Dx Fx +=联立解得: D=28.54kmol/h W=58.97kmol/h3. 由气液相图求出 D t W t F t 精 t 提 t 全 t图 2.4(1)甲醇 -水 t-x-y 相图图 2.4(2)甲醇 -水 x-y 相图塔顶:5. 66=D t 釜液:5. 99=W t 进料:5. 83=F t 精馏段:75=dm t 提馏段:5. 91=wm t 全塔:832=+=wd t t t 4. 物性数据处理4.1平均摩尔质量1-mol . g 51. 31) x 1(x =-+=B D A D M M M 液顶 1-mol . g 5486
11、. 31y -1y =+=B D A D M M M ) (气顶-1mol. g 87. 23) y 1(y =-+=B F A F M M M (气相进料) 2464. 20) x 1(x =-+=B F A F M M M 液相进料 1-mol . g 08424. 18x x -1=+=B W A W M M M ) (液釜 1-mol . g1-mol . g 294. 18=气釜 M4.2 气相密度的计算KPa P F 63. 10797. 033. 101=+= KPa P D 3. 101=MPa P W 3. 0=a 03. 1032KP P P P FD =+=精a 82.
12、2032KP P P P WF =+=提由 公式 (15. 273t +=R MP 可求 3m g 37. 2K w =气相 3g 866. 0K D =气相 3m g 1317. 1F =气相 4.3内插关系式: ) (10下 下上 下 t t -+=液相混合物密度:BBAAa a +=1其中, Aa 、 B a 分别为 A , B 组分的质量分率, A 、 B 分别为 A , B 纯组分的密度。可根据塔顶、 塔釜、 加料板的质量分率及各纯组分的密度求得三处混合液的 密度同时可计算三段的平均温度2/) 21(+= (2.9)查表 3.3.1并根据式(2.7) 、 (2.8)计算塔顶液相密度 d :) (10下 下上 下 t t dA -+= (1) (10下 下上 下 t t dB -+= (2)BBAAda a +=1(3)查表 3.3.1并根据式(1) (2) (3)计算,wA
