化工原理课程设计——甲醇与乙醇的精馏

西南石油大学《化工原理》课程设计报告题目：甲醇-乙醇常压精馏塔的设计系别班级：08级化学工程与工艺(石油化工)小组成员：邓骥（0804040143)、刘晨（0804040112）、冯俊（0809050231）、徐兴海（0804040140）、向卫红（0804040201）、范声振（0803010117）、梅爽（0804040239）指导老师：陈秀丽老师、兰贵红老师2011年6月30日目录第一章化工原理课程设计任务书..........................................41.1设计题目：甲醇—乙醇常压精馏塔的设计............................41.2设计成果........................................................5第二章精馏过程的生产流程及特点.......................................52.1概述...........................................................52.2艺流程示意图....................................................7第三章精馏塔的工艺设计计算............................................83.1引言............................................................83.2物料衡算........................................................83.2.1原始数据..................................................83.2.2查阅文献，整理有关物性数据................................93.2.3物料衡算.................................................103.2.4塔温确定.................................................103.2.5q值的计算...............................................113.3塔板数的确定..................................................113.3.1理论塔板数的求取......................................113.3.2用奥康奈尔法对全塔效率进行估算...........................12第四章精馏塔的结构设计...............................................134.1塔的结构设计..................................................134.1.1精馏塔塔径的计算.........................................134.1.2精馏塔有效高度的计算.....................................214.2塔板主要工艺尺寸的计算........................................214.2.1溢流装置计算.............................................214.2.2降液管...................................................234.2.3塔板布置.................................................254.3流体力学验算.................................................274.3.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降）.....................274.3.2漏液验算.................................................284.3.3液泛验算.................................................284.3.4雾沫夹带验算.............................................294.3.5液体在降液管内的停留时间.................................294.4操作性能负荷图................................................304.4.1气相负荷下限线...........................................304.4.2过量雾沫夹带线...........................................304.4.3液相负荷下限线...........................................304.4.4液泛负荷上限线...........................................314.4.5液泛线...................................................314.4.6操作性能负荷图...........................................32第五章各接管的设计..................................................335.1进料管.........................................................335.2釜残液出料管...................................................335.3回流液管.......................................................335.4塔顶上升蒸汽管.................................................34第六章辅助设备的计算及选型..........................................346.1裙座...........................................................346.2吊柱...........................................................356.3冷凝器的选择...................................................356.4再沸器的选择...................................................366.5进料处加热器的选择.............................................36附录..................................................................39附录一：设计结果一览表............................................39附录二：参考文献..................................................40附图..................................................................41附图一............................................................41附图二............................................................42附图三............................................................43附图四............................................................44摘要:精馏是化工分离中经常遇到的环节。本设计是采用浮阀塔对组成结构和性质相似的甲醇和乙醇进行精馏分离。本文详细的介绍了甲醇和乙醇浮阀塔精馏分离的设计过程，画出了塔盘的布量图，工艺条件图以及操作性能负荷图形象直观的展现了设计的结果。关键词：精馏浮阀塔塔盘的布量图工艺条件图操作性能负荷图Abstract:Distillationisoftenencounteredinchemicalseparationareas.Thetowerdesignistheuseoffloatvalvesimilartothecompositionandpropertiesofmethanolandethanoldistillationseparation.Thispaperdescribesindetailmethanolandethanoldistillationseparationofthefloatvalvetowerdesignprocess,drawatrayclothvolumechart,theprocessmapsandoperatingperformanceoftheloaddiagramvisuallyshowthedesignresults.Keywords:floatvalvedistillationtower,trayclothvolumechart,theprocessdiagram,theoperatingperformanceofloaddiagram第一章化工原理课程设计任务书1.1设计题目：甲醇—乙醇常压精馏塔的设计1、工艺条件及数据（1）原料液量kg/h,含甲醇（质量分数，下同）（2）馏出液含甲醇%,残液含乙醇%。（3）泡点进料；（4）料液可视理想液；2、操作条件（1）常压操作；（2）回流液温度为塔顶蒸汽的露点；（3）间接蒸汽加热、加热蒸汽压力为5kgf/；（4）冷却水进口温度25°C；（5）设备热损失为加热蒸汽供热量的5%。1.2设计成果1、设计说明书一份；2、设计图纸包括负荷性能图、塔盘布量图、浮阀塔（或筛板塔）工艺条件图。第二章精馏过程的生产流程及特点2.1概述甲醇(俗称“工业酒精”)是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，甲醇常用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷等有机产品，但同时也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。甲醇和氨反应可以制造一甲胺。不同的用途，对甲醇的纯度有不同的要求。在工业合成上，对甲醇的纯度要求较高（常常要求达到99.9%以上），然而要获得高纯度的甲醇又有不同的方法，比如多级精馏、吸附、亚沸蒸馏等等。而本设计主要简述甲醇-乙醇混合物精馏分离。精馏是利用混合物中各组分挥发性不同这一性质，将混合物中各组分进行分离的单元操作。虽然甲醇和乙醇在气味，外观以及其他许多物性上有很多相似之处，但由于二者的挥发度有一定的差异，因此我们可以选择用精馏的方法分离甲醇-乙醇混合液。相对于乙醇，甲醇的挥发度较小，故在精馏中甲醇为轻组分从塔顶采出，乙醇为重组分从塔底得到。化工厂中的精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。因此，单有精馏塔还不能完成精馏操作。所以为实现