甲醇-水溶液连续精馏塔设计

课 程 设 计 说 明 书 武 汉 工 程 大 学 化工与制药学院

课程设计说明书

课题名称 专业班级 学生学号 学生姓名 学生成绩 指导教师 课题工作时间

武汉工程大学化工与制药学院 化工与制药学院 课程设计任务书

专业 班级 学生姓名 发题时间： 2015 年 12 月 7 日

一、 课题名称 甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计 二、 课题条件（文献资料、仪器设备、指导力量）

（一）设计任务 (1) 处理能力： T/Y，年开工7200小时。 (2) 原料甲醇-水溶液： (甲醇的质量分数)。 (3) 产品要求：塔顶产品甲醇含量(质量分数)不低于 ，釜液中甲醇含量不高于1%。 （二）操作条件： （1）操作压力：塔顶压强为1.03atm （2）单板压降：不高于75mm液柱 （3）进料状况： （4）回流比：自选 （5）加热方式：间接蒸汽加热 （6）冷却水进口温度：30℃ 试设计一板式精馏塔，完成该生产任务。 三、 设计任务

1 确定设计方案，绘制工艺流程图。 2塔的工艺计算。 （1）精馏塔的物料衡算； （2）最佳回流比的确定 （3）塔板数的确定. 3塔工艺尺寸的计算 （1）板间距； （5）塔径； （6）塔盘结构设计； 4塔板的流体力学核算； 5绘出负荷性能图 6辅助设备的计算与选型 确定塔顶冷凝器、塔底再沸器面积，加料泵，回流泵型号。 7附件尺寸确定 塔顶空间、塔底空间、人孔、裙座、封头、进出管口等。 8设计计算结果汇总表 9设计结果评价 10、绘制精馏塔装配图 11、编制设计说明书 四、 设计所需技术参数

物性数据：热容、粘度、密度、表面张力和饱和蒸气压等。 五、 设计说明书内容与装订顺序

1封面 2任务书 3《课程设计》综合成绩评定表 4中英文摘要。 5目录及页码 6说明书正文 7参考文献 8附录 9附精馏塔装配图及流程图 六、 进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）

1 设计动员，下达设计任务书 2015.12.7 2 搜集资料，阅读教材，拟订设计进度 2015.12.7—12.8 3 设计计算（包括电算） 2015.12.9—12.13 4 绘图 2015.12.14—12.16 5 整理设计资料，撰写设计说明书 2015.12.17—12.18 6 设计小结及答辩 2015.12.19

指导教师（签名）： 2015 年 12 月 7日 学科部（教研室）主任（签名）： 2015 年 12 月 7日

说明： 1．学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。设计装订时应将此任务书订在设计说明书首页。 2．如果设计技术参数量大，可在任务书后另设附表列出。 3. 所有签名均要求手签,以示负责。 化工与制药学院 《课程设计》综合成绩评定表 学生姓名 学生班级 设计题目

指导教师评语

指导教师签字： 年 月 日

答辩记录

答辩组成员签字： 记录人： 年 月 日 成绩综合评定栏 设计情况 答辩情况

项 目 权重 分值 项 目 权重 分值 1、计算和绘图能力 35 1、回答问题能力 20 2、综合运用专业知识能力 10 2、表述能力（逻辑性、条理性） 10 3、运用计算机能力和外语能力 10 4、查阅资料、运用工具书的能力 5 5、独立完成设计能力 5 6、书写情况（文字能力、整洁度） 5 综合成绩 指导教师签名： 学科部主任签名： 年 月 日 年 月 摘要 本设计任务为分离甲醇－水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用冷夜进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 关键词:甲醇-水，精馏塔，预热器，全凝器，塔釜 Abstract This design task for the separation of methanol/water mixture. For the separation of binary mixture, continuous distillation process should be adopted. Used in the design of cold night feed, raw material liquid through preheater heat until after the bubble point into the column. Tower rising steam condenser cooling used to condensate under the bubble point part and return to the tower, the cooler after the rest of the products sent to the storage tank. Tower kettle by indirect steam heating, bottom products sent to a storage tank after cooling. Key words: methanol water, distillation column, preheater, the whole condenser, tower kettle. 目录 1. 概述……………………………………………………..1 2. 工艺设计………………………………………………..2 3. 主要设备设计…………………………………………..6 4. 辅助设备的计算和选型………………………………..8 5. 流体力学校核…………………………………………17 6. 塔板负荷性能图………………………………………20 7. 设计结果汇总………………………………………….28 8. 设计评述……………………………………………….29 9. 参考文献……………………………………………….30 1概述 设计方案的确定塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。其内部设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要求是： （1）生产能力大，不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象； （2）传热、传质效率高； （3）气流的摩擦阻力小，将大大节省动力消耗，从而降低操作费用； （4）操作稳定，适应性强，操作弹性大； （5）结构简单，材料耗用量少； （6）制造安装容易，操作维修方便。 （7）还要求耐腐蚀、不易堵塞等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 本次设计主要是浮阀板式塔的设计。 2.工艺计算 2.1精馏塔物料衡算 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 MA=32.04 kg/kmol 水的摩尔质量 MB=18.02kg/kmol

XF=02.18/62.004.32/38.004.32/38.0=0.256

XD=02.18/10.004.32/90.004.32/90.0=0.836 MF=0.38×32+(1-0.38)×18=23.32 F=32.23x24x3001000x20000=119.116

总物料衡算 F=D+W 甲醇的物料衡算FxF=DxD+Wxw

90.0DDx

x

FF

联立求解 D=32.828kmol/h W=86.288kmol/h Xw=0.0353 2.2相对挥发度的计算： 表1甲醇-水x-y表 温度/℃ x y 温度/℃ x y 100 0.00 0.00 71.3 0.594 0.818 92.9 0.053 0.283 70.6 0.685 0.849 90.3 0.076 0.400 68.0 0.856 0.896 88.9 0.093 0.435 66.9 0.874 0.919 85.0 0.131 0.545 64.7 1.00 1.00 81.6 0.208 0.627 78.0 0.282 0.671 73.8 0.462 0.776 72.7 0.529 0.791

所以 20.41221m 用内插法求得04.5F 738.2D 606.7w