化工原理课程设计精馏塔设计指导分析报告

一、设计的特点：技术与经济相结合的科学有多种解，多种方案，选优精馏塔的设计二、设计的规模：以工厂(产品)为单位；以工段(工序)为单位；以设备(单元)为单位。三、设备设计：选定型设备，设计非定型设备(工艺设计、机械设计)四、设计的工业背景：聚乙烯醇生产工艺：1.聚合反应甲醇作溶剂，防止聚合溶液的粘度上升，反应放热可由溶剂的蒸发除去。2.皂化反应碱触媒3.回收皂化废液中含有醋酸甲酯、甲醇、醋酸钠、水精馏方案的选定操作压力：常压、加压、减压进料状态：热在塔釜、冷在塔顶气相负荷塔釜负荷加热方式：间接蒸汽加热、直接蒸汽加热中间再沸器、中间冷凝器塔板型式的选定：筛板、浮阀、泡罩、舌型等等筛板塔优点：1。结构简单，造价低2。处理能力大3。塔板效率高4。板压降低5。安装容易，清理检修方便。液流程数选定：溢流装置的选定：降液管：垂直，倾斜受液盘：平型，凹型溢流堰：平直，齿形塔板分块3号图纸3号图纸五、精馏塔设计要求：图纸：带控制点的工艺流程图设备总装图报告：精馏塔设计部分目录：设计任务书一、前言二、精馏塔设计内容物料衡算塔板数计算相平衡计算逐板计算实际板数的确定2.3筛板塔工艺计算塔径计算塔板详细设计塔板流体力学校核板压降校核液沫夹带量校核溢流液泛条件校核液体在降液管内停留时间校核漏液点的校核负荷性能图液相下限线液相上限线漏液线过量液沫夹带线溢流液泛线精馏线和提馏线2.4塔高及接管尺寸2.5辅助设备的选型三、控制点说明精馏段灵敏板温度控制塔釜液位控制进料流量控制塔釜加热蒸汽温度控制四、数据汇总表五、符号说明六、参考文献参考文献：陈英南.常用化工单元设备的设计.华东理工大学出版社.2005上海医药设计院编.化工工艺设计手册(第二版化学工业出版社.1996江体乾等.化工工艺手册.上海科学技术出版社1992化学工程手册编委.化学工程手册(第1篇)化工基础数据.化学工业出版社.1980魏兆仙等.塔设备设计.化学工业出版社.1988陈敏恒等.化工原理(第三版).化学工业出版社2006一、前言工业背景、详细描述回收工段流程(方块图，流程说明)、项目意义(提高物质利用率，降低单耗环保需要)产品性质(用途，物理性质，毒性)聚乙烯醇为白色粉状物，具有水溶性。可作维尼纶的原料；作粘合剂、分散剂；制造耐油薄膜，光敏印刷板……甲醇为无色透明液体，能与水和大多有机溶剂混溶。容易挥发、燃烧，其蒸汽与空气形成爆炸性混合物。用于生产甲醛、丙烯酸甲酯、等等…二、精馏塔设计内容2.1物料衡算例：生产任务：处理量：10万吨/年（年工作日以330天计，每天24小时）其中含：甲醇60wt%，水40wt%分离要求：常压连续精馏操作；回收甲醇组成为： 含甲醇

97

wt%；残液组成为： 含甲醇

0.5

wt%2.2.1相平衡计算由[4]或[6]可查A,

B,

C平衡数据、马古斯方程A12、A21[6]，已知

x

求

y已知x，A12、A21求γ，设泡点t，算f(t)>0,

t↓2.2.2逐板计算算Rmin，Nmin，R~N图(吉利兰)，定R

(费用核算)、V、L、

、操作线方程，从xW算到xDAspen,

ProII2.2.3实际板数的确定定性温度(tD+tW)/2查μA,μB,

μL=Σxiμi加料x,A

A

B

Bα=P

0γ

/P

0γ

,2.3.1塔径计算需要σ，Vs,Ls,ρV,ρL

(取提馏段的)σ计算[1]p25，有机物水溶液例：30℃，水VW=M/ρ=18/1=18

cm3/mol甲醇VO=M/ρ=32/0.780=41

cm3/mol甲醇

q=1A=B+Q,,mN/mMV=32y+18(1-y)ML=32x+18(1-x)Vh=V[yMA+(1-y)MB]/

ρVLh=L[xMA+(1-x)MB]/

ρLVs=Vh/3600,

Ls=Lh/3600两相流动参数费尔关联设HT,选泛点百分率60~80%，如0.8u’n=0.8uf选lW/D确定A’f/A’T,圆整，得D，验HT算AT，Af，An，un，lW

，un/uf2.3.2塔板详细设计选溢流堰型式：平直，齿型选堰高hW，选底隙h0,与板压降有关h0

<hW,且>20~25mm选安定区Ws,W’s,边缘区Wc算Wd算鼓泡区选d0,

3~8mm选孔的排列方式： 三角，菱形选t

=(2.5~5)d0选板厚δ，2.3.3塔板流体力学校核1．板压降校核须how>6mm否则，修改lW/D,堰型式，液流程数须否则，hW↓,φ↑2．液沫夹带量校核须eV<0.1kg液/kg气否则，D↑,HT↑,

lw/D↓3．溢流液泛条件校核b=(D+lW)/2,

Z=D-2WdHf

=2.5β(hW+how)选相对泡沫密度Φ，一般0.5，易发泡0.3~0.4须Hfd<HT+hW，否则ho↑,HT↑，lw↑4．液体在降液管内停留时间校核τ=AfHd/Ls>3~5

s，否则Af↑，hw↑5．漏液点的校核设漏液点的孔速uow须两者基本相等，原设成立k=u0/uow>1.5~2.0， 否则Ao↓2.3.4负荷性能图1．液相下限线how=6mm, 设E验证E2．液相上限线取τ=5秒，

Ls=AfHT/τ3．漏液线点1，取Lh1=Lh,uow1=uow,Vh1=uow1

A0

点2，取Lh2=2Lh1,设漏液点的孔速uow2,须两者基本相等，原设成立Vh2=uow2A04．过量液沫夹带线eV=0.1kg液/kg干气点1，FLV1=FLV查泛点百分率Bun=B•ufVh1=3600

un•An点2，如取查泛点百分率B查泛点un=B•ufVh2=

3600un•An5．溢流液泛线点1，取Lh1，取β=0.57，Δ=0，取Ehl

=β(hW+how)Vh1=

3600uow•A0点2，取Lh2，取β=0.57，Δ=0，取Ehl

=β(hW+how)Vh2=

3600uow•A06．精馏线和提馏线将L,V换算成Ls,Vs即精馏段负荷将 换算成Ls,Vs即提馏段负荷2.4塔高及接管尺寸人孔(φ0.8m以上，每隔8~10块板)，手孔顶部蒸汽管、回流管、加料管、底部蒸汽管、出液管液封，2.5辅助设备的选型加料泵、冷凝器、再沸器热负荷计算不需要详细计算α，选合适K三、控制点说明控制什么、调节什么精