甲醇-水二元混合物连续精馏装置的设计

1、化 工 原 理课 程 设 计 说 明 书 题目 甲 学 院 生环学院 专 业 生物工程 年 级 2010级 设 计 者 XXX 指导教师 XXXXXXXX 2012年 6 月 课程设计任务书设计题目：甲醇水二元混合液连续精馏装置的设计设计原始数据：原料液： 甲醇-水双组分混合液原料液处理量 1.8 万吨/年原料液初温 30 原料液含甲醇 30 % (质量)馏出液含甲醇 99.8 % (质量)甲醇回收率 99.9 % (质量)设计任务：完成精馏工艺优化设计，精馏塔设备优化设计和有关附属设备的设计选用，编写设计说明书，绘制精馏塔带控制点工艺流程图、塔板结构图、塔板负荷性能图。设计任务下达时间：20

2、1 设计任务完成时间：201设计者： XXXX 班级：XXXXX 设计指导教师： XXXXXXX 2013年6月12日目 录一流程设计.1 工艺流程的选定. 2 流程简图. 二工艺计算. 1 精馏塔的物料衡算. 2 确定最小回流比. 3 不同回流比下的费用计算. 3.1塔板数计算. 3.2塔径计算. 3.3换热器热量及换热面积计算. 3.4总费用计算. 3.5总费用与回流比关系图及最适回流比选取.三塔板和塔体主要工艺尺寸的设计计算.1 最优回流比的塔径及主要工艺尺寸核算.2 第1块板的负荷性能曲线计算.3 塔板校核及上机优化. 3.1手算验算第1块塔板. 3.2上机优化3块塔板负荷性能.四附属

3、设备的设计. 1 塔高计算. 2 泵的设计及选型. 3 换热器的校核及选型.4 储槽的设计.5 接管尺寸设计及选型.五结果汇总.六参考文献.六心得体会.流程设计1 工艺流程的选定1.1精馏塔类型 板式塔和填料塔：板式塔弹性好，结构简单，制造及维修方便，造价低；填料塔生产能力大，分离效率高，压降小，但成本高，维修不便。 本流程选用板式塔，分离甲醇-水混合物。1.2加料 直接进料和高位槽进料。本流程选用直接进料，原料槽中的料液经泵压入精馏塔的进料板，节约高位槽的设备费用。1.3进料热状况 从能量有效利用和分离能力以及气液负荷综合考虑，选择泡点进料。由于难以准确控制于泡点，故选略低于泡点的温度。1.

4、4塔顶冷凝 全凝器和分凝器：分凝器相当于一块理论塔板，也能起到分离作用，但结构较全凝器复杂，且效果对二元组分不明显。本流程选用全凝器，泡点冷凝。1.5回流方式 强制回流和自然回流：强制回流需要泵，成本高。本流程选用自然回流。1.6馏出液冷却 馏出液为泡点温度，泡点温度下的产物不稳定，故用换热器将其冷却至45 本流程选用卧式列管换热器，冷却液为301.7塔釜加热方式直接蒸汽加热和间接蒸汽加热：间接蒸汽加热需设置再沸器，成本高；直接蒸汽加热可以利用压力较低的加热蒸汽以节约操作费用并省掉间接加热设备，但废水处理量大大增加，稳定性下降，塔高增加。1.8储槽 原料槽2个，产品槽2个，回流槽1个，工作时间

5、8个小时。1.9泵 泵起输送流体作用，在进料处和回流处各2个，其中一个为备用泵。2 流程简图 见图1-1 图1-1 工艺流程简图 图2-1 甲醇-水二元体系相平衡图回流比总费用1.03264.031.05263.421.07265.391.09267.381.1268.91.2272.45 图2-2 回流比与年总费用关系图 图3-1 第一块板手算性能负荷曲线图图3-3 第1块塔板优化负荷性能曲线图3-4 第32块塔板优化负荷性能曲线图3-5 第33块塔板优化负荷性能曲线图3-6 第54块塔板优化负荷性能曲线 图3-7 单溢流塔板示意图表3-1 四块塔板的校核数据汇总表塔板第1块板第32块板第3

6、3块板第54块板原始数据气相流量/m3/s0.3540.37060.3720.396液相流量/m3/s2.91E-041.89E-041.02E-036.96E-04气相密度/kg/m31.15040.8930.8920.588液相密度/kg/m3755.25755.25755.25958.4筛板塔设计结果液相表面张力dyn/cm16.75516.75516.7514.7塔径mm600600600600塔板间距/mm550550500500溢流堰长/mm440440440440溢流堰高/mm40404242降液管底距板高mm25252525孔径/mm5555孔间距/mm15151515齿型堰齿

7、深/mm10101010安装区宽度/mm50505050安定区宽度/mm80808080筛孔数/mm700700700700筛板厚度/mm3333清液层高度/mm50505060最少停留时间/s5555塔板压降/mm液柱12110911063降液管停留时间/s55.255.28585雾沫夹带量0.01530.015310.01780.0178稳定系数2.8312.6042.6152.585上弹性系数1.5641.6941.6421.823下弹性系数2.8942.2812.7232.73表5-1 设备结果汇总表设备名称精馏塔规格直径mm塔高m塔板数进料板高度m60036.65413.9设备名称原

8、料槽2个产品槽2个回流槽规格m325.789.311.24设备名称进料泵2个选型IS50-32-200额定扬程13.1m额定流量3.75m3/h设备名称塔顶冷凝器规格公称直径mm公称压力MPa管程数N管字数n中心排管数流通面积mm2换热面积mm2管长Lmm4000.64146140.006538.34500设备名称产品冷却器规格公称直径mm公称压力MPa管程数N管字数n中心排管数流通面积mm2换热面积mm2管长Lmm2191.6-6.413370.00583.72000设备名称预热器规格公称直径mm公称压力MPa管程数N管字数n中心排管数流通面积mm2换热面积mm2管长Lmm3251.6-6.

9、4199110.01758.31500设备名称塔釜再沸器规格公称直径mm公称压力MPa管程数N管字数n中心排管数流通面积mm2换热面积mm2管长Lmm2731.6-6.425680.004919.76000管道名称进料管选型25mm3mm冷拔无缝钢管馆内流速2.37m/s管道名称塔顶蒸汽管选型146mm6mm热轧无缝钢管馆内流速25.1m/s管道名称回流管选型19mm3mm冷拔无缝钢管馆内流速1.88m/s管道名称塔釜液出口管选型36mm3mm冷拔无缝管馆内流速1.25m/s管道名称塔底蒸汽管选型219mm6mm水煤气管馆内流速20.27m/s理论塔板求算原数据记录：R=1.1Rminxy0.000240.0017280.0007360.0052850.0019390.0138280.0048290.0338440.01160.0780730.0265630.1637780.0555570.2915470.0987810.4180060.1415630.5003390.1694160.5417380.1834210.5602610.1896870.5681480.1923550.5714370.2245430.6081580.2912370.6683340.4005280.7475450.544