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1、化工原理课程设计题目 甲醇水连续精馏塔的设计姓 名 胡 士 彭 学 号2 年 级 20级 专 业 化学工程与工艺 系 （院） 化学化工学院 指导教师 杨兰 12年5月（一) 设计题目 甲醇水连续精馏塔的设计(二） 设计任务及操作条件1）进料:甲醇含量为2 （质量百分率，下同）的常温液体; 2） 产品的甲醇含量为90%; ) 残液中甲醇含量为1%； 4) 年处理 甲醇-水混合液：3000吨（开工率30天/年）；5） 操作条件 a）塔顶压力: 常压 ） 进料热状态：泡点进料c） 回流比： =27Rin d） 加热方式:间接蒸汽 e) 单板压降：。7kPa(三) 板类型筛板塔（四)厂址临沂地区（五）
2、设计内容 ） 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；) 塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算； 7)塔板负荷性能图； ) 精馏塔接管尺寸计算; 9） 对设计过程的评述和有关问题的讨论。本设计主要符号说明：英文字母Aa-塔板的开孔区面积，m2 PP-气体通过每层筛板的压降 A-降液管的截面积,m2 t-筛孔的中心距- 筛孔区面积，m u-液体通过降液管底隙的速度AT-塔的截面积 m2 -边缘无效区宽度 -负荷因子 无因次 Wd-弓形降液管的宽度C0-表面张力为20m/m的负荷因子 Ws-破沫区宽度 筛孔直径
3、 Z-板式塔的有效高度D塔径m 希腊字母ev-液沫夹带量kg液kg气 -液体在降液管内停留时间ET-总板效率 -粘度-回流比 -密度Rmin-最小回流比 -表面张力M-平均摩尔质量 kg/mol -液体密度校正系数、开孔率 t-平均温度 下标g-重力加速度 。81m/s2 max-最大的Fo筛孔气相动能因子 kg1/2/（s。/2) in-最小的h进口堰与降液管间的水平距离 L-精馏段液相的hc-与干板压降相当的液柱高度 mV-精馏段气相的、hd-与液体流过降液管的压降相当的液注高度 -提馏段液相的hf-塔板上鼓层高度 mV-提馏段气相的L-板上清液层高度 h-与板上液层阻力相当的液注高度 m
4、ho降液管的义底隙高度mw堰上液层高度 mh-出口堰高度 W-进口堰高度 mh-与克服表面张力的压降相当的液注高度 H-板式塔高度 m-降液管内清液层高度 mHD-塔顶空间高度mHF-进料板处塔板间距 mHT塔板间距mK-稳定系数lW-堰长mqv,L,h-液体体积流量 3/hv，-气体体积流量m3/h目 录一、设计方案的确定5二、精馏塔的物料衡算5三、塔板数的确定5四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算7五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算9六、塔板主要工艺尺寸的计算11七、筛板的流体力学验算13八、塔板负荷性能图5九、筛板塔设计计算结果19十、精馏塔接管尺寸计算20十一、对设计过程的评述和有关
5、问题的讨论。.。.。.。.。.。.。.。.21十二、参文献考21一、设计方案的确定本设计任务为分离苯甲苯混合物。对于二元混合物的分离，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内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流到塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至储罐.二、精馏塔的物料衡算 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇（A)的摩尔质量为：MA2.04kg/kmol水(B）的摩尔质量为： M=1。kgmolxF(04/32.04）/（0.42/32.0+0。58/8。02)=0289 xD（09
6、/3204）/(0。9/2.04+01018。0)=0.835 xW=(0.0/32.0）（0.032.0+0998。1)=.00565原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量F=32。40.9+1.0（1-0。28)=22.0k/kmolMD32。00.351。02（135）=29。73kg/kmol 30。0065+180（0。00565)=110k/kmo(3) 物料衡算原料处理量 ，F 000000/（302422.07)=8。79mol/总物料衡算 q,=qn,D + qn，W 即18.9= n, +qn，甲醇的物料衡算 q，FxF =qn,xD q,WxW即 18.28.835qn，
7、D0.55qn,W联立解得 n，D6.50kmol/h qn,W=24.29kmol/h（4） 物料衡算结果（5） 表1 物料衡算结果表塔顶出料塔底出料进料质量分数/%4摩尔分数/350.568.摩尔流量/(kmol/h）64。512.218。79三、 塔板数的确定（1）平均相对挥发度 取-曲线上两端点温度下的平均值。 查甲醇的气液平衡关系表可得： =929时：1yAB/yxA=(1-x）（1y）28。34（1005.3)(0028。34)5. 7。05 t=66.9时:2=（1-x)(1y)=9.94(1008。41）（191）87。41=1。6所以 =（1+）2（7.0+1。4）/2=.3
8、5（2） 回流比的确定泡点进料：min D/(1x)/(1-xF)/(1） =。835/084。35（10835)（10.29)(43）=0.51R27Rmi =2.70.56=(3）塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：tv、tLD、F、t 查气液平衡关系表，用内插法算得： 塔顶： (83.5649）(8526。4）=(tL.0）/（68.0.） tLD68。2 （84。9285)/(84.928。83)=(700)（70.-71。3） V=7.5 塔釜: (00。565)/（051)=（100tW)/(100929） tW=994 进料: (33.32818）/(28。28。1）（76.
9、7-8。0）（t78。0） t7。2精馏段平均温度 t=( 705+77。）2=74。20提馏段平均温度 tm(9924+77.82）/2=88.53（4）塔板效率E 表 甲醇的物性数据温度()040608000120密度（kgm3）80。.56。73.4712.0684。7黏度（Pas)0。800.439.02770220。96表面张力（m/m）22。071。6717.33.0100.63 表3 水的物性数据温度(）6567707808590951黏度(mPas）0.4550.06103790.5650。3355.360。2440.2838表面张力（N/m)6914。3266。758。8 内差法求塔顶与塔底平均温度下的液相黏度L 塔顶与塔底平均温度t(68.259.2）/2=8。74 (37480)(1000）=(0.27)/(.228.77） A068 (874-80）/（858)=（B.365)/（。355.355） B=。34 （8374816）/(85。0.6)（x0。83）(1。152。83） x=019 可得: L=AxA+（x）=392 ET=0。49(）0。245=0。449(5)理论板层数N的求取a、精馏塔的气、液相负荷 n，LRqn，D=。5264.5098。0kml qn，qn,+qn,D8。4+6.50=6.54ol/ qn,L=
