1、 1 1 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：填料（散装）精馏塔设计 二、设计任务：甲醇精馏塔设计 三、设计条件： 项目 处理量 7万吨/年 进料组成 （质量分数）% CH40 H2O 总计 30 70 100 分离要求 塔顶 CH40含量95%（摩尔分数） 塔底 CH40含量0.3%（摩尔分数） 年开工时间 300天 完成日期 2012年5月26日 进料状态 80 四、设计的内容和要求: 序号 设计的内容和要求 1 前言 2 流程确定和说明 3 生产条件确定和说明 4 主要附属设备及附件的选型计算 5 设计结果列表 6 设计结果的自我总结与评价 7 注明参考和使用的设计资料 2 2 目 录
2、 符号说明 . 4 一 前言 . 6 二 工艺流程的叙述 . 7 三 基础数据 . 9 四 工艺计算 10 1 操作压力 . 10 2 物料衡算 . 10 3 确定操作温度 12 4 确定回流比 . 14 5 热量衡算 . 15 6 最少理论塔板数 . 20 五 精馏塔的设计 . 21 1 塔和塔板设计的主要依据和条件 21 2 填料的选择 . 28 3 蒸馏过程填料层高度的计算 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 5 填料塔直径的计算 . 31 4 填料层压降的计算 . 34 六 附属设备及主要附件的选型计算 37 1 冷凝器的选择 . 37 3 3 2 再沸器的选择 . 40 3 塔内
3、其他构件 . 41 接管的计算与选择 .41 液体分布器 .43 除沫器的选择 .46 液体再分布器 .47 填料及支撑板的选择 .47 裙座的设计 .48 手孔的设计 .48 塔釜设计 .49 塔的顶部空间高度 .49 精馏塔高度计算 .50 七 设计结果的自我总结和评价 . 51 1 精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 . 51 2 精馏塔主要工艺尺寸 . 52 3 设计结果的自我总结与评价 53 八 参考文献 . 54 4 4 符号说明 符号 意义 计量单位 D 塔顶馏出液 hKmol F 进料液 hKmol W 塔釜残液 hKmol D t 塔顶温度 C W t 塔釜温度 C F
4、t 进料温度 C D x 塔顶组成 F x 进料组成 W x 塔釜组成 R 回流比 L 精馏段下降液体量 hKmol V 精馏段上升蒸汽量 hKmol L 提馏段下降液体量 hKmol V 提馏段上升蒸汽量 hKmol M 摩尔质量 Kmolkg 5 5 P C 比热容 KKmolKJ 表面张力 mmN C W 冷却水消耗量 hKJ D Q 塔顶馏出液带出热量 hKJ C Q 冷凝器热负荷 hKJ F Q 进料热量 hKJ W Q 塔釜馏出液带出热量 hKJ 密度 3 / mkg D 塔径 m 黏度 smPa Z 填料层高度 m A 面积 2 m H 塔高 m d 直径 m P 压降填料因子
5、1 m 液体密度校正系数 HETP 等板高度 mm 6 6 一、前言 本次课程设计的任务是设计分离甲醇-水混合液的精馏塔,塔型为 填料塔,填料方式是散装填料,进料为两组分进料(甲醇和水). 塔型的 选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装 和维修等。 1 1 与物性有关的因素与物性有关的因素 易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐 蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐 蚀性小可选用金属填料。 2 2 与操作条件有关的因素与操作条件有关的因素 传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层 中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小
6、气膜阻力。 难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效 填料。 若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高， 为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 7 7 二、工艺流程的叙述 1 1 加料方式加料方式 加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料， 通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可 以节省一笔动力费用。但由于多了高位槽，建设费用增加；采用泵加 料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质 效率，但结构简单、安装方便；如采自动控制泵来控制泵的流量和流 速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。本次实验采用泵直接进 料。 2 2 进料状况进料状况 进料状况一般有冷液进料、泡点进料。对于冷液进料，当组成一 定时，流量一定，对分离有利，节省加热费用。但冷液进料受环境影 响较大，对
