化工原理课程设计--甲醇-水二元体系连续浮阀精馏塔的工艺设计

1、 1 化工原理化工原理课程设计课程设计 设计题目 甲醇-水二元体系连续浮阀精馏塔的工艺设计 课程名称 化工原理课程设计 设计题目 甲醇-水二元体系连续浮阀精馏塔的工艺设计 设计条件及任务： 设计体系： 甲醇水二元体系 设计条件: 1处理量 F： 330 （kmol/h） 2料液浓度： 0.32 （mol%） 3. 进料热状况： 15.7 要求： 1产品浓度： 99 （mol%） 2易挥发组分回收率： 99 % 2 前言前言 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

2、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

3、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%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 3 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，

4、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。 2012 年 12 月 于南京工业大学 4 目录目录 一 概述.8 二 工艺设计 1 总体设计方案 1.1 操作压强的选择10 1.2 物料的进料热状态11 1.3 回流比的确定11 1.4 塔釜的加热方式11 1.5 回流方式选定11 2 精馏的工艺流程图12 3 精馏塔塔板数的确定 3.1 物料衡算12 3.2 物系相平衡数据13 3.3 回流比确定16 3.4 逐板法计算理论塔板数17 3.5 实际塔板数的确定.18 4 塔径塔板工艺尺寸的确定

5、4.1 各设计参数 4.1.1 操作压力20 4.1.2 温度20 4.1.3 平均摩尔质量21 5 4.1.4 平均密度22 4.1.5 液体表面张力23 4.1.6 液体的粘度24 4.1.7 液负荷计算25 4.2 塔径塔板工艺尺寸确定 4.2.1 塔径塔板的计算 4.2.1.1 塔径的计算.26 4.2.1.2 溢流装置的确定.28 4.2.1.3 安定区与边缘区的确定.31 4.2.1.4 鼓泡区阀孔数的确定及排列.31 4.2.2 精馏段提馏段塔盘流体力学验算 4.2.2.1 干板压强降.35 4.2.2.2 降液管停留时间.36 4.2.2.3 液泛的校核.37 4.2.2.4 雾沫夹带.37 4.2.2.4 漏液验算.39 4.2.3 精馏段提馏段负荷性能图 4.2.3.1 液相下限线