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1、化工原理课程设计 板式精馏塔设计,设计评述,甲醇最早是用木材干馏得到的，因此又叫木醇，是一种易燃的液体，沸点65，能溶于水，毒性很强，误饮能使人眼睛失明，甚至致死。由于甲醇和水不能形成恒沸点的混合物，因此可直接用常压蒸馏法把大部分的水除去，再用金属镁处理，就得无水甲醇。甲醇在工业上主要用来制备甲醛，以及作为油漆的溶剂和甲基化剂等。本设计进行甲醇和水的分离，采用直径为1.0m的精馏塔，选取效率较高、塔板结构简单、加工方便的单溢流方式，并采用了弓形降液盘。该设计的优点：1操用、调节、检修方便；2制造安装较容易；3处理能力大，效率较高，压强较低，从而降低了操作费用；4操作弹性较大。该设计的缺点：设计
2、中对文献的收索、查阅、记录都不全，设备的计算及选型都有较大的问题存在，从而选取的操作点的不是在最好的范围内，影响了设计的优良性。,化工原理课程设计任务书,甲醇-水分离板式精馏塔的设计1设计任务生产能力：23000吨/年操作周期：每年工作日为300天，每天24小时连续运行进料组成：甲醇含量为46%塔顶产品组成：95%塔釜产品组成：3%2操作条件操作压力 常压 进料热状态 饱和液体进料回流比 R=2Rmin3设备类型：筛孔板4厂址：甘肃张掖,化工原理课程设计 甲醇-水板式精馏塔设计,一.流程和方案的确定二.工艺过程及相关计算三.塔板流体力学验算四.结果总结五.截点控制图,一、设计方案的确定,本设计
3、任务为分离甲醇水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。,二、工艺过程及相关计算,塔板数的计算,物料衡算 板数计算R=2Rmin=20.653=1.306,D=48.462kmol/h,W=93.136kmol/h,（内插法）,精馏段,提馏段,工艺条件及有关物性数据的计算,塔体工艺尺寸计算,塔有效高度的计算：精馏段有效高度Z精=（N精-1）HT=（5-1）0.40=1.6m 提
4、馏段有效高度Z提=（N提-1）HT=（15-1）0.40=5.6m 在进料板上方开一个人孔，其高度为0.8 m 故精馏塔有效高度为Z=Z精+Z提+0.8=5.6+1.6+0.8=8m,塔板主要工艺尺寸,溢流装置计算：因塔径D=1.0m，所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。(此种溢流方式液体流径较长，塔板效率较高，塔板结构简单，加工方便，在直径小于2.2m的塔中被广泛使用。)各项计算如下：1)堰长lw可取lw=0.60D=0.601.0=0.60m2)溢流堰高度hw由hw=hLhow选用平直堰，(溢流堰板的形状有平直形与齿形两种，设计中一般采用平直形溢流堰板。)堰上层液高度how由下列公
5、式计算，即有：,并由图液流收缩系数计算图，则可取用E=1.0，则 取板上清液层高度hL=0.06 m 3)弓形降液管的宽度Wd和截面积Af由Lw/D=0.6 m 查可求得Af/AT=0.058 Wd/D=0.12 Af=0.0580.785=0.0455 m2Wd=0.12D=0.121.0=0.12 m并依据下式验算液体在降液管中的停留时间，即=3600AfHT/Lh=36000.04550.40/1.98=33.1s5s其中HT即为板间距0.40m，Lh即为每小时的体积流量验证结果为降液管设计符合要求。4）降液管底隙高度hoho=Lh/（3600lwuo）取uo=0.07m/s则ho=0.
6、000553600/(36000.600.07)=0.0406 m 0.006m故降液管底隙高度设计合理。选用凹形受液盘，深度,4）降液管底隙高度ho ho=Lh/（3600lwuo）取uo=0.07m/s 则ho=0.000553600/(36000.600.07)=0.0406 m 0.006m 故降液管底隙高度设计合理。选用凹形受液盘，深度,塔板布置：1)塔板的分块因为D 800mm，所以选择采用分块式，查可得，塔板可分为3块。2)边缘区宽度确定取Ws=Ws=65mm,Wc=35mm开孔区面积计算：开孔区面积Aa按下面式子计算，,筛孔计算与排列:本实验研究的物系基本上没有腐蚀性，可选用=
7、3mm碳钢板，取筛孔 直径do=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为 t=3do=15mm 筛孔的数目n为,开孔率为=0.907（do/t）2=0.907(0.05/0.015)2=10.1%气体通过阀孔的气速为,故,其中,1塔板的压降（1）干板的阻力hc计算 干板的阻力hc计算由公式hc=0.051(uo/co)2（v/l）并取do/=5/3=1.67,可查史密斯关联图得，co=0.772所以hc=0.051(15.93/0.772)2(1.044/809.83)=0.0280液柱（2）气体通过液层的阻力hl的计算气体通过液层的阻力hl由公式hl=hLua=Vs/（ATAf）=0.86
8、4/(0.785-0.0455)=1.168m/sFo=1.168(1.044)1/2=1.193kg1/2/(s m1/2)查图得，=0.63所以hl=hL=0.63(0.0537+0.0063)=0.0378m液柱（3）液体表面张力的阻力h计算,三、塔板流体力学验算,液体表面张力的阻力h由公式h=4L/（Lgdo）计算,则有h=(434.64310-3)/(809.309.810.005)=0.0035m液柱气体通过每层塔板的液柱高度hP，可按下面公式计算hP=hc+hL+h=0.0280+0.0378+0.0035=0.0693m液柱气体通过每层塔板的压降:Pp=hPLg=0.06938
9、09.309.81=550.189Pa0.9KPa（设计允许值）（2）液面落差 对于筛板塔，液面落差很小，由于塔径和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影响。（3）液沫夹带液沫夹带量，采用公式 ev=5.710-6/L ua/(HThf)3.2,由hf=2.5hL=2.50.06=0.15m 所以：ev=(5.710-6/34.64310-3)1.168/(0.40-0.15)3.2=0.00230kg液/kg气0.1kg液/kg气 可知液沫夹带量在设计范围之内。4漏液 对于筛板塔，漏液点气速uo,min可由公式 Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13 hL-h)L/V1/2,实际孔速
10、为o=15.93m/sUo,min 稳定系数为=Uo/Uo,min=15.93/9.41=1.691.5 故在本设计中无明显漏液。5液泛 为防止塔内发生液泛，降液管内液高度Hd应服从式子,Hd(HThw)甲醇与水属于一般物系，取=0.5，则(HThw)=0.5（0.40+0.0535）=0.227m而Hd=hp+hL+hd板上不设进口堰，则有hd=0.153(uo)2=0.153(0.07)2=0.0026m液柱Hd=hp+hL+hd=0.0693+0.06+0.0026=0.13198m液柱则有：Hd(HThw)于是可知本设计不会发生液泛,塔板负荷性能图塔（精馏段）,液泛线,液沫夹带线,漏液线,液相负荷下线,上线,塔板负荷性能图塔（提馏段）,液泛线,液沫夹带线,漏液线,上线,下线,四、结果汇总,五、带控制点流程图,谢谢,请各位老师批评指正,
