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1、6万吨/年甲醇-水溶液浮阀精馏塔设计书中南民族大学化工原理课程设计题目 6万吨/年甲醇-水溶液浮阀精馏塔设计 学院 化学与材料科学学院 专业 化学工程与工艺 学生姓名 李小平 学号2012214946指导教师 金士威 完成日期： 2015年 6 月 14 日课程设计任务书课程名称化工原理课程设计课程代码01042010设计时间2015.5.302015.6.14指导教师金士威专 业化学工程与工艺班 级1201班一、 课程设计任务（题目）及要求1.设计题目：6万吨/年甲醇-水溶液浮阀精馏塔设计2.设计任务(含实验、分析、计算、绘图、论述等内容)精馏塔的物料衡算塔板数的确定精馏塔的工艺条件及有关物
2、性数据的计算塔体工艺尺寸计算塔板工艺尺寸的计算筛板的流体力学验算关于塔板负荷性能图的计算提馏段塔板负荷性能计算冷凝器的选取再沸器的选取接管管径的计算与选型塔顶、塔底空间的确定塔顶封头的确定塔底空间裙座的选取人孔的选取泵的选型塔高的计算3.设计所需技术参数原料： 甲醇-水溶液原料温度： 30处理量： 6万吨/年原料组成（甲醇的质量分数）：40%产品要求：塔顶产品中甲醇的质量分数：99%塔釜产品中甲醇残留量（质量分数）2%生产时间： 300天（7200 h）冷却水进口温度：30加热介质： 0.3Mpa(表压)饱和水蒸汽4设计要求（1）学生应在老师指导下独立完成，题目不可更换。（2）查阅相关资料，自
3、学具体课题中涉及到的新知识。（3）最后提交的课程设计成果包括：a)课程设计说明书纸质文件及电子文件。b)课程设计相关设计图纸质文件及电子文件。二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1、分析课程设计题目的要求；2、写出详细设计说明；3、写出详细计算过程、经验值的取舍依据；4、设计完成后提交课程设计说明书及相关设计图；5、设计说明书应内容充实、写作规范、项目填写正确完整、书面整洁、版面编排、图表绘制符合要求。6、计算过程使用的符号符合参考资料中的要求，设计内容按参考资料设计示例执行。理论塔板数的求取用逐板计算法。Af和Wd的求取按自己推导的公式进行。三、主要参
4、考资料 1 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社,2002年6月. 2 陈敏恒，潘鹤林.化工原理（少学时）.华东理工大学出版社，2008年8月. 3化工原理第三版上册化学工业出版社20064化工原理第三版下册化学工业出版社2006.5化学化工物性数据手册(有机卷) 化学工业出版社 2002.56华东理工大学化工原理教研室编化工过程设备及设计华南理工大学出版社1996.027大连理工大学王国胜主编化工原理课程设计大连理工大学出版社2005.028化学工程师手册机械工业出版社2001.19化工工艺制图周大军、揭嘉化工工业出版社200610化工工艺设计手册中国石化集团上海工程有限公司化学
5、工业出版社2003. 8指导教师签字：目 录课程设计任务书1目 录3前 言6第一章 总体操作方案的确定71.1 操作压强的选择：71.2 物料的进料热状态：71.3 回流比的确定：71.4 塔釜加热方式：81.5 回流的方式方法:8第二章 精馏的工艺流程图的确定9第三章 理论板数的确定103.1精馏塔全塔物料衡算103.2物系相平衡数据103.3确定回流比113.4理论板数NT的计算以及实际板数的确定113.4.1塔的汽、液相负荷113.4.2求操作线方程113.4.3逐板计算法求理论板层数123.5 实际板数的确定123.5.1总板效率ET的计算133.5.2实际塔板层数13第四章 塔体主要
6、工艺尺寸的确定144.1列出各设计参数144.1.1操作压力144.1.2温度tm144.1.3平均摩尔质量计算144.1.4汽相密度:154.1.5液相密度154.1.6液体表面张力164.1.7液体粘度L,m174.2 精馏段塔径塔板的实际计算194.2.1 精馏段汽、液相体积流率为：194.2.2 塔径塔板的计算194.2.3 塔板流体力学的验算234.2.4 塔板负荷性能图及操作弹性254.3提馏段塔径塔板的实际计算294.3.1 提馏段汽、液相体积流率为：294.3.2 塔径塔板的计算294.3.3 塔板流体力学的验算324.3.4 塔板负荷性能图及操作弹性34第五章 浮阀塔板工艺设
7、计计算结果38第六章 辅助设备及零件设计396.1 附属设备设计396.1.1冷凝器的选择396.1.2 再沸器的选择406.2 塔附件设计416.2.1 接管416.2.2 泵436.2.3 预热器456.2.4 法兰456.2.5 筒体与封头466.2.6 除沫器466.2.8 吊柱476.2.9 人孔486.3塔总体高度的设计486.3.1 塔的顶部空间高度486.3.2 塔的底部空间高度486.3.3 塔体高度48收获和体会50致谢51参考文献52成绩评定表53 6万吨/年甲醇-水溶液浮阀精馏塔设计 摘要 在化工、石油、医药、食品等生产中，常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的
8、目的，而蒸馏就是其中一种方法。随着化学工业的发展，蒸馏技术、设备及理论也有了很大的发展。蒸馏馏操作的理论依据是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离的目的。在操作中进行多次的气体部分冷凝或液体部分气化称为精馏。习惯上，混合物中的易挥发组分称为轻组分，难挥发组分成为中组分。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 关键词：精馏；甲醇-水体系；浮阀塔 60000 tons/year methanol aqueous solution - float valve column design Abstract Inthechemical,p
9、etroleum,pharmaceutical,foodandotherproduction,oftenneedaliquidmixtureseparationtoachievepurificationorrecycledusefulcomponentspurpose,andthedistillationisoneofthemethods.Alongwiththedevelopmentofchemicalindustry,distillationtechnology,equipment andtheory also thedistillationoperationwasborrowedbetw
10、eeneachcompositionof volatile differencesandtoachievethepurposeofseparation.Intheoperationofgaspartofmultiplecondensingorliquidpartgasificationcalleddistillation.Therefore,graspsthegas-liquidbalancerelationship,familiarwithallkindsoftoweroperationcharacteristicsofselection,designandanalysisofvarious
11、 parametersseparationprocessisveryimportant. Keywords ：distillation；The methanol - water system；Float valve tower 前 言化学工业中塔设备是化工单元操作中重要的设备之一，化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取、增湿、减湿等单元操作中，精馏操作是最基本的单元操作之一，它是根据混合液中各组分的挥发能力的差异进行分离的。 塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。一般，与填料塔相比，板式塔具有效率高、处理量大、重量轻及便于检修等
12、特点，但其结构较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。浮阀塔的特点：1生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%40%，与筛板塔接近。 2操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 3塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。 4气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。 5塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%80%，但是比筛板塔高 20%
13、30。 但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。 近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。本次设计就是针对甲醇水体系，而进行的常压浮阀精馏塔的设计及其辅助设备的选型。由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各位老师指出，以便订正。 2015年5月第一章 总体操作方案的确定1.1 操作压强的选择：精馏可以常压，加压或减压条件下进行。确定操作压力时主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑的。对于沸点低，常压下为气态的物料必须在加压条件下进行操作。在相同条件下适当提高操作压力可以提高塔的处理能力，但是增加了塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度液会下降。对于热敏性和高沸点的物料常用减压蒸馏。降低操作压力，组分的相对挥发度增加，有利于分离。减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低位的加热剂。但是降低压力也导致了塔直径的增加和塔顶冷凝温度的降低，而且必须使用抽真空设备，增
