课程设计排版

PAGEPAGE2化工原理课程设计说明书设计题目：分离甲醇－水混合液的板式（浮阀）精馏塔2013年12月28日PAGEPAGE11摘要本设计是以甲醇——水混合溶液为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离甲醇和水。浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系甲醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。本次设计对浮阀塔的工艺过程和结构进行了比较全面的设计，并对其他辅助设备如冷凝器、泵的选型进行了计算。通过本次对筛板精馏塔的设计，使我们初步掌握化工设计的基本原理和方法，培养了我们的独立思考，实事求是，综合运用所学知识解决实际问题的能力。关键词：甲醇-水溶液浮阀精馏塔工艺流程操作条件第一章．前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用：实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。1.2精馏塔对塔设备的要求：精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。五：结构简单，造价低，安装检修方便。六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。第二章．课题条件一常压操作的浮阀式精馏塔内分离甲醇-水混合物，间接蒸汽加热，生产时间为7200小时，产品的质量要求见下表表1-1产品质量要求甲醇的组成（质量分数）/%处理能力/t·a-1原材料塔顶产品塔底产品10000050921操作条件：1.塔顶压力：4KPa（表压）；2.进料热状态：泡点进料3.回流比：1.64.单板压降：≤0.7KPa；5.全塔效率：0.55设计任务1.全塔物料衡算，操作回流比和理论板数的确定2.计算精馏段、提馏段的塔板数，确定实际塔板数3.估算塔径4.板式塔的工艺尺寸计算，包括溢流装置与塔板的设计计算5.塔板的流体力学性能的校核，包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液以及液泛的校核6.绘制塔板的负荷性能图，塔板的负荷性能图由液相负荷下限线，液相负荷上限线，漏液线，液沫夹带线和溢流液泛线的确定7.塔的结构确定，包括塔体结构与塔板结构8.塔体结构：塔顶空间，塔底空间，人孔（手孔）、支座、封头、塔高等9.塔板结构：采用分块式塔板还是整块式塔板；10.塔的附属设备选型，包括塔顶冷凝器，原料预热器的换热面积与泵的选型11.精馏塔各接管尺寸的确定12.绘制精馏塔装配图13.绘制精馏系统工艺流程图14.撰写中英文摘要第三章精馏塔的物料衡算3.1原料液及塔顶塔釜产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量=32kg/kmol水的摩尔质量=18kg/kmol 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量3.3物料衡算原料处理量总物料衡算乙醇物料衡算联立解得第四章塔板数的确定4.1理论板层数的求取相对挥发度的计算由安托因方程甲醇(A)-水(B)理想物系，其安托因方程分别为：甲醇和水的气液平衡数据表取取取全塔的平均相对挥发度的求取：精馏段的相对挥发度的求取：泡点进料最小回流比：回流比取1.6倍的最小回流比：最少理论塔板数:故理论塔板数为(块)确定适宜的进料板位置：由吉利兰关联图查得：所以第四块板为进料板4.2实际板层数的求取则实际塔板数为19块第五章精馏塔的工艺条件计算5.1操作压力及温度计算塔顶操作压力进料板压力精馏段平均压力塔釜操作压力提馏段平均压力又塔顶温度塔釜温度进料板温度则精馏段的平均温度则精馏段的平均温度5.2平均摩尔质量及密度计算（1）塔顶平均摩尔质量计算：塔顶液相平均摩尔质量：塔顶气相平均摩尔质量：（2）进料板平均摩尔质量计算：由相平衡方程：X=0.36代入平衡方程则精馏段的平均摩尔质量：（3）塔釜平均摩尔质量计算：代入相平衡方程提馏段的平均摩尔质量:密度的计算气相平均密度的计算：精馏段：提馏段：液相平均密度的计算： 塔顶液相密度的计算：其中时

进料板液相的平均密度的计算：时同理有精馏段液相平均密度塔釜液相密度的计算：其中时，有所以则提馏段液相平均密度为5.3液体平均表面张力及粘度计算混合液体表面张力的计算：甲醇和水不同温度下的表面张力（缺平均张力计算公式：对甲醇q=1式中下角标w,o,s分别代表水、甲醇和表面部分，指主体部分的分子数，为主体部分的分子体积，为纯水和甲醇的表面张力精馏段甲醇表面