化工原理课程设计--常压连续精馏塔分离甲醇乙醇

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1、 化工原理课程设计化工原理课程设计 设计题目设计题目 常压连续精馏塔分离甲醇乙醇 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导老师指导老师 学学 院院 系系 别别 专业班级专业班级 完成时间完成时间 目录目录 1.设计任务书 3 1.1 设计题目 3 1.2 设计条件 3 2.设计方案的确定 . 5 2.1 工艺流程图 5 2.2 流程的说明 5 2.3 设计方案的确定. 6 2.3.1 操作压力 . 6 2.3.2 进料状况 . 6 2.3.3 加热方式 . 6 2.3.4 冷却方式 . 6 3.精馏塔的设计工艺的计算 7 3.1 精馏塔的物料衡算 . 7 3.1.1 物料衡算 . 7 3.1.2 相

2、对挥发度的计算. 7 3.1.3 理论塔板数的计算. 8 3.1.4 实际塔板数计算 9 4.精馏塔结构的设计 . 10 4.1 精馏塔结构的设计 . 10 4.1.1 精馏塔径的计算 10 4.1.2 精馏塔高度的计算. 14 4.2 塔板主要工艺尺寸的计算 . 15 4.2.1 溢流装置的设计计算 . 15 4.2.2 降液管 . 16 4.2.3 塔板布置 . 19 5.筛板的流体力学的验算 20 5.1 气体通过筛板塔塔的压力降 20 5.2 液泛验算 20 5.3 漏液验算 21 6.塔板的负荷性能图 . 21 6.1 气相负荷下限线. 21 6.2 过量雾沫夹带线. 21 6.3

3、液相负荷下限线. 22 6.4 液泛负荷上限线. 23 6.5 液泛线 . 23 7.设备结果汇总表 . 25 8 课程设计总结 . 26 9 参考文献 26 摘要：摘要：精馏是化工原理课程中讲述的主要单元操作之一，也是分离中不可缺 少的。本次设计要求是在常压下用连续板式精馏塔对甲醇和乙醇进行分离。本文 详细介绍了连续板式精馏塔的设计过程。 关键词：关键词：甲醇、乙醇、精馏、板式塔、 1.设计任务书设计任务书 1.1 设计题目： 常压下、连续精馏塔分离甲醇、乙醇的设计 1.2 设计条件 （1）泡点进料 （2）塔顶采用全凝器 （3）塔板压降 0.5-0.7 （4）进料 F=3500kg/h （5

4、）进料组成甲醇 xF=0.4， （6）甲醇 xD=0.91，回收率 95% （7）R=1.7Rmin （8）全塔效率 0.565 2.2.设计方案的确定设计方案的确定 2.1 工艺流程图 2.2 流程的说明 首先，甲醇和乙醇的原料混合物进入原料罐，通过泵进入原料预热器，在原 料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为原料液 被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，气相混合物在精馏 塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的全凝器 中，一部分流出一部分回流到精馏塔中；这个过程就叫做回流。液相混合物从塔 底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部

5、分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡 点温度再重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复上述过程，同时进料口不断有 新鲜原料的加入，最终完成甲醇乙醇的分离。 2.3 设计方案的确定 2.3.1 操作压力 精馏操作可以在常压、加压、减压的条件下进行。压力的选择应该根据处理 物料的性质和设计总原则来确定。例如，对热敏性物质应该选择减压操作。本次 实验的物料是甲醇和乙醇为一般物料，因此选择常压操作。 2.3.2 进料状况 进料状况分为五种：过冷液体、饱和液体、气液混合物、饱和蒸汽、过热蒸 汽。在实际操作过程中一般将物料预热到泡点或接近泡点才送入塔内。 这样塔的 操作比较容易控制，不会受到季节温度的影响。此外

6、泡点进料精馏段与提馏段的 塔径相同，在设计和制造上也比较方便。本次实验采用的要求是泡点进料也就是 饱和液体进料，即 q=1。 2.3.3 加热方式 精馏塔的加热方式一般分为直接加热和间接加热，若塔釜的产物基本上是 水，且在浓度极低的时候相对挥发度较大时，可以采用直接加热方式。直接加热 的优点：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需要安装鼓泡管，不需要庞大 的传热面，这样可以节省操作费用和设计费用。直接加热的缺点：由于蒸汽不断 的涌入，对塔底的溶液起到了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下， 塔釜中易挥发组分浓度较低，因此塔板数有所增加。本实验中塔釜中的液体为乙 醇为主，溶液的相对挥发度大，容易分离，所以要采用间接加热方式，这样才避 免加入新的组分。 2.3.4 冷却方式 塔顶的冷却方式通常用水冷却，应该尽量使用循环水。若要求冷却温度较低 时可以采用冷却盐水冷却。本次实验中甲醇的