化工原理课程设计分离甲醇乙醇浮阀精馏塔.doc

目录 化工原理课程设计任务 3 一 精馏过程的生产流程及特点 4 1.1 概述 4 二 精馏塔的工艺设计计算 6 2.1物料衡算 6 2.1.1原始数据 6 2.1.2查阅文献，整理有关物性数据 6 2.1.3物料衡算 7 2.2 塔板数的确定 ...7 2.2.1理论塔板数的求取 ……………………………………………………7 2.2.2用奥康奈尔法对全塔效率进行估算 10 三 精馏塔的结构设计 10 3.1 塔的结构设计 10 3.1.1精馏塔塔径的计算 10 3.1.2精馏塔有效高度的计算 15 3.2 塔板主要工艺尺寸的计算 16 3.2.1溢流装置计算 16 3.2.2降液管 17 3.2.3塔板布置 18 3.3 流体力学验算 19 3.3.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降） 19 3.3.2液泛验算 20 3.3.3雾沫夹带验算 20 3.3.4 操作性能负荷图 21 附录 24 附录一：设计结果一览表 24 附录二：参考文献 25 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：分离甲醇-乙醇浮阀精馏塔 二、设计任务及操作条件 1、工艺条件与数据 （1）原料液量30000 kg/h,，含甲醇54%（质量分数,下同），其余为乙醇 （2）馏出液组成为97%，釜残液组成为3% （3）液料可视为理想溶液。 2、操作条件 （1）常压 （2）泡点进料 （3）回流比R/Rmin=1.6 （4）间接蒸汽加热 （5）冷却水进口温度21°C （6）设备热损失为加热蒸汽供热量的5%,塔径及塔板结构尺寸的确定。 （2）塔板的流体力学验算。 （3）塔板的负荷性能。 4、设计结果概要货设计一览表。 5、塔板结构俯视图和塔板安装图。 一 分离甲醇-乙醇浮阀精馏塔设计 摘要: 精馏是化工分离中经常遇到的环节，在工业与生活中更是常常运用。本设计是采用浮阀塔对组成结构和性质相似的甲醇和乙醇进行精馏分离。本文详细的介绍了甲醇和乙醇浮阀塔精馏分离的设计过程，包括对工艺设计的计算、操作条件的选择、塔结构设计以及接管的设计。画出了塔的布置图，工艺条件图以及操作性能负荷图形象直观的展现了设计的结果。 关键词：甲醇-乙醇精馏 浮阀塔 工艺设计 塔的操作性能负荷 一 精馏过程的生产流程及特点 1.1概述 甲醇是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用制造甲醛、醋酸、氯甲烷等有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。甲醇和氨反应可以制造一甲胺 不同的用途，对甲醇的纯度有不同的要求。在工业合成上，对甲醇的纯度要求较高（常常要求达到99.9%以上），然而要获得高纯度的甲醇又有不同的方法，比如多级精馏、吸附、亚沸蒸馏等等。而本设计主要简述甲醇-乙醇混合物精馏分离。 精馏是利用混合物中各组分挥发性不同这一性质，将混合物中各组分进行分离的单元操作。虽然甲醇和乙醇在气味，外观以及其他许多物性上有很多相似之处，但由于二者的挥发度有一定的差异，因此我们可以选择用精馏的方法分离甲醇-乙醇混合液。相对于乙醇，甲醇的挥发度较小，故在精馏中甲醇为轻组分从塔顶采出，乙醇为重组分从塔底得到。化工厂中的精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。因此，单有精馏塔还不能完成精馏操作。所以为实现整个操作还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时甚至还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备。 浮阀塔由于兼有泡罩塔和筛板塔的优点，现在已成为国内应用广泛的精馏塔塔型之一，并且在石油、化学工业中使用最为普遍。因此本设计也采用浮阀塔设计。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，才用轻阀。浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。 二 精馏塔的工艺设计计算 2.1物料衡算 2.1.1原始数据 表3—1原始液：乙醇和水的混合物 原料液处理量 3000kg/h 原料液（含甲醇） 54%（质量分数） 原料液温度 21 塔顶产品（含甲醇） 97%（质量分数） 塔底残液（含甲醇） 3%（质量分数） 回流比 R=1.6／ 热损失 Q1=5%QB 热源条件 5kgf/ 2.1.2查阅文献，整理有关物性数据 表3—2 甲醇和乙醇的物理性质 名称 分子式 相对分子质量 密度 (20℃) 沸点(101.3kPa) ℃ 比热容