甲醇-水分离填料精馏

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课程名称： 化工原理课程设计

设计题目： 甲醇-水分离过程填料精馏塔设计 院 系： 化学工程学院 学生姓名： 张雪晗 学 号： 0121020390229 专业班级： 化工1002班 指导教师： 史彬

2013 年 01 月 12 日

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甲醇-水分离过程填料精馏塔设计

目 录

前 言 .................................................3 1设计方案的确定...........................................3 2精馏塔的物料衡算.........................................4 2.1

原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分

率.....................4

2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量................5

2.3物料衡算............................................5 3塔板数的确定.............................................5 3.1解析法求理论板层数..................................6 3.2全塔效率E..........................................7 3.3实际塔板数的求取....................................9 4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算........................9 4.1工艺条件............................................9 4.2平均摩尔质量........................................9 4.3平均密度计算.......................................10 4.4液体平均表面张力计算...............................11 4.5液体平均粘度计算...................................12 5精馏塔的塔体工艺尺寸计算................................12

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5.1 塔径的计算........................................12 5.2填料层高度计算.....................................14 6填料层压降计算..........................................14 7附属设备及主要附件的选型计算 ...........................14 7.1，塔顶出料口管径的计算.............................14

7.2,回流管径的计算...................................15 7.3, 进料口的管径的计算..............................15 7.4塔釜出料口的管径的计算............................15 7.5筒体厚度..........................................15 7.6 封头............................................17 7.7冷凝器............................................17

7.8加热器............................................17 8小结....................................................17 9全章主要符号说明........................................19

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前 言

填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布装置均匀淋洒于填料层上，继而沿填料表面缓慢下流。气体自塔下部进入，穿过栅板沿着填料间隙上升。这样,气液两相沿着塔高在填料表面与填料自由空间连续逆流接触，进行传质和传热。甲醇-水属于难分离物系，选用填料精馏塔的分离效率较高，容易满足生产要求。

1设计方案的确定

本设计任务为。分离甲醇-水混合物，对于二元混合物的分离，一般采用连续精馏流程。精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，它通过汽、液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。精馏对塔设备的要求大致:

一：生产能力大：即单位塔截面可通过较大的汽、液相流率，不会产生液泛等不正常流动。二：效率高：汽、液两相在塔内流动时能保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或较大的传质速率。三：流动阻力小：流体通过塔设备的阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作时易于达到要求的真空度。四：有一定的操作弹性：当汽、液相流率有一定的波动时，两相均能维持正常的流动，且不会使效率产生较大的变化。五：结构简单，造价低，安装检修方便。六：能满足物性每些工艺特性，如腐蚀性、热敏性、气泡性等特殊要求。

设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。甲醇常压下的沸点为64.7℃，故可采用常压操作。用30℃的循环水进行冷凝。塔顶上升蒸汽用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储槽。因所分离物系的重组分为水，故选用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排放。甲醇-水物系分离难易程度适中，气液负荷适中。

设计中选用金属散装阶梯环Dn38填料。因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，以便定期拆卸和清洗。阶梯环是对鲍尔环的改进。

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