甲醇-水分离过程填料精馏塔设计课程设计说明书

化工原理课程设计说明书设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计姓名：***班级：***学号：***指导老师：***设计时间：***广西科技大学生化学院课程设计I甲醇-水分离过程填料精馏塔设计摘要精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，在抗生素药物生产中，需要甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，然后对甲醇溶媒进行精馏。操作一般在塔设备中进行，塔设备分为两种，板式塔和填料塔。填料塔结构简单、装置灵活、压降小、持液量少、生产能力大、分离效率高、耐腐蚀，且易于处理易气泡、易热敏、易结垢物系等优点，同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。近年来由于填料塔结构的改进，新型的高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小及性能稳定的特点。因此，填料塔已被推广到大型气液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。从设备设计的角度看，不论板式塔还是填料塔，基本上由塔体、内件、裙座、和附件构成。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。但国内在这方面的研究则较少,如何设计规整填料蒸馏塔已成为一个重要的课题,它对自行设计,改进现有设备生产状况都较为重要。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。关键词：甲醇-水；精馏；填料塔；设备设计前言本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。填料塔是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备，主要由圆筒形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成，用于吸收、蒸馏和萃取，也可用于接触式换热、增湿、减湿和气液相反应过程。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。甲醇-水分离过程填料精馏塔设计II填料塔的应用始于19世纪中叶，起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物，以增强气液两相间的传质。1914年德国人F.拉西[1]首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料（现称拉西环）推动了填料塔的发展。此后，多种新填料相继出现，填料塔的性能不断得到改善，近来填料塔的研究及其应用取得巨大进展,不仅开发了数十种新型高效填料，还较好地解决了设备放大问题。到60年代中期，直径数米乃至十几米的填料塔已不足为奇。现在，填充塔已与板式塔并驾齐驱，成为广泛应用的传质设备。填料塔自它发明以来已广泛地应用于化工生产的各个领域。近二十年,规整填料塔对板式塔、散装填料以及其它多种塔设备产生了巨大的冲击,在国内外引起众多研究者的极大兴趣,在近几年的文献中,国外有大量的规整填料研究报道[2]。它因其高通量,低压降,操作稳定而广泛地用于气-液,液-液接触的塔设备中,如蒸馏、吸收、萃取等诸多领域。特别是在气液接触中,已越来越多地被采用,如已有设备通过利用规整填料来更换塔内构件,从而达到提高塔负荷的目的。规整填料种类较多,有板波纹填料、格栅填料、丝网填料等,材质有金属、塑料、陶瓷等。即使同样的种类亦有不同的规格,它们的比表面、空隙率及几何尺寸存在差异,这样在选择填料时,应根据体系物性,操作负荷,压降要求,同时兼顾材料性能等,进行综合考虑,保证既经济又能正常生产。广西科技大学生化学院课程设计III目录摘要..............................................................I前言................................................................I1填料塔的简介及设计方案的确定......................................11.1概述........................................................11.2流程确定和说明..............................................21.2.1设计要求及条件.........................................21.2.2加料方式...............................................41.2.3进料状况...............................................41.2.4塔顶冷凝方式...........................................41.2.5回流方式...............................................41.2.6加热方式...............................................41.2.7加热器.................................................52精馏塔的工艺设计..................................................52.1物料衡算....................................................52.2塔板数的确定................................................62.2.1相对挥发度的求取.......................................62.2.2求最小回流比及操作回流比...............................62.2.3求精馏塔的气、液相负荷.................................72.2.4采用逐板法求理论板层数................................82.3实际板层数的求取............................................92.3.1液相的平均粘度.........................................92.3.2全塔效率ET和实际塔板数...............................93精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算.............................103.1操作压力的计算..............................................103.2粘度的计算.................................................103.3操作温度计算................................................103.4平均摩尔质量计算............................................103.5平均密度计算................................................113.5.1气相平均密度计算......................................113.5.2液相平均密度计算......................................123.6液体平均表面张力的计算.....................................124精馏塔的塔体工艺尺寸计算.........................................134.1塔径的计算..................................................134.2精馏塔有效高度的计算........................................144.3填料层压降的计算............................................154.3.1精馏段................................................154.4封头的计算.................................................165液体分布器简要设计...............................................165.1选型........................................................165.2分布点密度计算..............................................16甲醇-水分离过程填料精馏塔设计IV5.3布液计算....................................................176设计一览表.......................................................187有关附属设备的计算和选型.........................................187.1塔顶蒸汽管vd...............................................187.2回流管Rd...................................................197.3输料管Fd...................................................197.4塔釜出液管Wd...............................................207.5蒸汽喷出器管径.............................................207.6饱和蒸汽管计算..............................................227.6.1釜液饱和蒸气管1bd.....................................227.6.2进料管2bd............................................237.7管路汇总表.................................................237.8再沸器.....................................................247.9料液预热器..................................................247.10塔顶回流冷凝器............................................247.11塔顶产品冷却器............................................257.12塔底产品冷却器............................................257.13辅助设备计算汇总..........................................268贮罐的计算.......................................................268.1原料罐......................................................268.2塔顶产品罐.................................................268.3塔底产品罐.................................................278.4液料输送泵的选型...........................................279绘图