化工课程设计--设计甲醇-水溶液的常压筛板精馏塔

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1、 1 化工课程设计 学院：化学与化工学院 2 目录 一、绪论 .5 二、设计方案简介 7 2.1 设计分析 .7 2.2 设计方案 .7 2.3 工艺流程 7 2.4 设计方案概述 .8 三、装置设备的工艺计算 9 3.1 设计题目中的已知条件：9 3.2 物料的衡算9 3.3 塔板数的确定 10 甲醇和水的气液平衡数据 10 3.4 操作线方程 11 3.5 理论塔板数的确定 12 3.6 实际塔板数. 14 3.7 筛板的力学验算 . 17 3 3.8 漏液验算 . 18 四、精馏塔热量衡算. 19 4.1 热量衡算 . 19 4.2 塔顶蒸汽带出热量 QV 19 4.3 塔底产品带出热量

2、 QW . 19 4.4 进料带入热量 QF 19 4.5 回流带入热量 QL 20 4.6 塔釜加热量 QB 20 4.7 总的热量衡算 20 五、主要设备尺寸计算 21 5.1 塔和塔板工艺尺寸计算 . 21 5.2 塔径. 21 5.3 精馏塔高度的计算. 22 5.4 溢流装置 . 22 5.5 堰长. 22 5.6 堰高. 22 5.7 塔板的分块. 23 5.8 筛孔计算及其排列. 25 5.9 塔高的计算 . 25 4 六、辅助设备的选择. 26 6.1 蒸汽管 26 6.2 回流管 26 6.3 进料管 26 6.4 塔釜液出口. 26 6.5 间接蒸汽加热管 . 27 七、设

3、计结果与参考文献 . 28 7.1 计算结果总表 28 7.2 参考文献： 29 八、主要符号说明 . 30 九、后记 31 5 一、绪论 原理 精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法， 是工业上应用 最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。 精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根 据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响 汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加 盐精馏） 。若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。 双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型

4、的精馏设备是连续精馏装 置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位 于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出 液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体 作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下 降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相 逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分 转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的 易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸

5、气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提 取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完 全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得 n个高纯度单组分产品时，须有n-1 个塔。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流 包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。 汽 液回流形成了逆流接触的汽液两相， 从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分 产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的 一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能

6、耗。 6 评价精馏操作的主要指标是：产品的纯度。板式塔中的塔板数或填充塔中 填料层高度，以及料液加入的位置和回流比等，对产品纯度均有一定影响。调节 回流比是精馏塔操作中用来控制产品纯度的主要手段。组分回收率。这是产品 中组分含量与料液中组分含量之比。 操作总费用。 主要包括再沸器的加热费用、 冷凝器的冷却费用和精馏设备的折旧费，操作时变动回流比，直接影响前两项费 用。 课程设计是化工原理课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用 本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。 在整个教 学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定 方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证 和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课 程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。 通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1. 查阅资料， 选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中 搜集)的能力； 2. 树立既考虑技术上的先进性