常压乙醇-甲醇连续精馏筛板塔的设计

贵州理工学院化工原理课程设计说明书化工原理课程设计题目：常压乙醇-甲醇连续精馏筛板塔的设计学生姓名：王月指导老师：周理明、仇伟学院：化学工程学院班级：过控141学号：2014071971时间：2017.3.06---2017.3.19贵州理工学院化工原理课程设计说明书院系：化学工程学院专业：过程装备及控制工程姓名：王月学号：2014071971班级：过控141实习性质：设计实习地点：教室寝室图书馆指导教师：仇伟周理明成绩：课程设计题目：常压乙醇-甲醇连续精馏筛板塔的设计贵州理工学院化工原理课程设计说明书目录第一章设计任务书/1-21.1设计题目………………………………………………………………………………………11.2设计任务………………………………………………………………………………………11.3操作条件………………………………………………………………………………………11.4设计内容及要求………………………………………………………………………………21.5设计时间安排…………………………………………………………………………………2第二章确定设计方案第三章设计条件及主要物性参数/2-53.1设计条件………………………………………………………………………………………23.2主要物性参数…………………………………………………………………………………23.2.1甲醇—乙醇的物理性质……………………………………………………………………23.2.2甲醇—乙醇在不同温度下的饱和蒸气压…………………………………………………33.2.3甲醇—乙醇的气液平衡数据………………………………………………………………33.2.4甲醇—乙醇在不同温度下的密度…………………………………………………………43.2.5甲醇—乙醇在不同温度下的黏度…………………………………………………………43.2.6甲醇—乙醇在不同温度下的表面张力……………………………………………………53.2.7甲醇—乙醇在不同温度下的汽化潜热……………………………………………………5第四章工艺计算/6-104.1全塔物料衡算…………………………………………………………………………………64.1.1料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分数……………………………………………………64.1.2平均相对分子质量…………………………………………………………………………64.1.3物料衡算……………………………………………………………………………………64.2塔板数的确定…………………………………………………………………………………64.2.1理论塔板数求取……………………………………………………………………………64.2.2全塔效率ET…………………………………………………………………………………74.2.3实际塔板数…………………………………………………………………………………74.3塔的工艺条件及物性数据计算………………………………………………………………7贵州理工学院化工原理课程设计说明书4.3.1操作压强……………………………………………………………………………………74.3.2温度mt………………………………………………………………………………………74.3.3平均相对分子质量mM……………………………………………………………………74.3.4平均密度m………………………………………………………………………………84.3.5液体表面张力m…………………………………………………………………………94.3.6液体黏度Lm………………………………………………………………………………94.4精馏段气液负荷计算…………………………………………………………………………10第五章设备结构设计/10-185.1塔和塔板主要工艺尺寸的设计………………………………………………………………105.1.1塔径D………………………………………………………………………………………105.1.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算…………………………………………………………115.1.2.1溢流装置…………………………………………………………………………………115.1.2.2塔板布置…………………………………………………………………………………135.1.2.3筛孔数与开孔率…………………………………………………………………………135.1.2.4塔有效高度Z……………………………………………………………………………145.2筛板的流体力学验算…………………………………………………………………………145.2.1气体通过筛板压降相当的液柱高度………………………………………………………145.2.2雾沫夹带量Ve的验算……………………………………………………………………155.2.3漏液的验算…………………………………………………………………………………155.2.4液泛验算……………………………………………………………………………………165.3塔板负荷性能图………………………………………………………………………………165.3.1雾沫夹带线…………………………………………………………………………………165.3.2液泛线………………………………………………………………………………………175.3.3液相负荷上限线……………………………………………………………………………185.3.4漏液线………………………………………………………………………………………185.3.5液相负荷下限线……………………………………………………………………………18第六章附属设备类型……………………………………………………………………………19第七章设计计算结果汇总表……………………………………………………………………19贵州理工学院化工原理课程设计说明书第八章对设计的评述及对有关问题的分析讨论………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………………………………21贵州理工学院化工原理课程设计说明书前言化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中还应培养树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。通过本次课程设计，是对我们化工设计的一个训练，为毕业设计奠定基础。通过课程设计我们应在下列几个方面得到较好的培养和训练：1查阅资料，选用公式和搜集数据的能力。2正确选用设计参数，树立从技术上可行和经济上合理两方面考虑的工程观点，同时还需考虑到操作维修的方便和环境保护的要求。也即对于课程设计不仅要求计算正确，还要求从工程的角度综合考虑各种因素，从总体上得到最佳结果。3正确、迅速地进行工程计算。设计计算是一个反复试算的过程，计算工作量很大，因此正确与迅速必需同时强调。4掌握化工设计的基本程序和方法，学会用简洁的文字和适当的图表表示自己的设计思想。2017.3.14贵州理工学院化工原理课程设计说明书1第一章设计任务书1.1设计题目常压下乙醇——甲醇连续精馏筛板塔的设计1.2设计任务（1）原料液中甲醇含量：60%（质量分数），其余乙醇；（2）塔顶产品中甲醇含量为95%；（3）残液中甲醇含量不高于95%；（4）生产能力：4万吨/年，产品产量，年开工290天。1.3操作条件（1）精馏塔顶压强102kpa（2）进料热状态：饱和（3）原料温度：25度（4）回流比R=1.7Rmin（5）单板压降小于0.7kpa1.4设计内容及要求（1）设计方案的确定及要求；（2）塔的工艺计算（包括全塔物料衡算、塔顶、塔底温度、精馏段和提馏段气液负荷，塔底再沸器热负荷，加热蒸汽用量，塔的理论板数，实际板数。）；（3）塔和塔板主要工艺尺寸的设计（包括塔高、塔径以及降液管，溢流堰，开孔数及开孔率。）；（4）塔板流体力学验算；（5）塔板布局图、塔板负荷性能图；（6）编制设计一览表；（7）附属设备的设计与选型：（再沸器，回流泵，进料管，塔顶产品接管，塔底产品接管，塔顶蒸汽接管。）；（8）编写设备结果一览表；（9）绘制精馏塔设备图，工艺流程图；贵州理工学院化工原理课程设计说明书2（10）设计感想；（11）参考文献。1.5设计时间安排（1）6号早上领任务书，下午查资料；（2）7-8号工艺计算；（3）9号，塔主要工艺参数计算、设计；（4）10号，塔的流体力学验算；（5）13号，附属设备的设计与选型；（6）14-15号，编写计算书；（7）16-17，绘制设备图和工艺流程图。第二章确定设计方案原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏筛板塔，塔顶上升蒸汽流采用列管式全凝器冷凝后流入回流罐，冷凝液用回流泵强制循环，一部分回流，其余作为产品经冷却后送至甲醇储罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入乙醇储罐。第三章设计条件及主要物性参数3.1设计条件在常压连续筛板精馏塔中精馏分离含甲醇60%的乙醇-甲醇混合液，要求塔顶溜出液中甲醇含量不低于95%，塔底残液中甲醇含量不高于7%。（均为质量分数）已知：生产能力4万吨/年，年开工290天。塔顶压强102kpa,饱和进料，原料温度25℃，取回流比R=1.7Rmin.单板压降小于0.7kpa。3.2主要物性参数3.2.1甲醇-乙醇的物理性质（表3-1）表3-1甲醇-乙醇的物理性质贵州理工学院化工原理课程设计说明书33项目分子式相对分子质量M沸点/℃甲醇（A）CH3OH32.0464.7乙醇（B）CH3CH2OH46.0778.33.2.2常压下甲醇-乙醇在不同温度下的饱和蒸气压（表3-2）表3-2常压甲醇-乙醇不同温度的饱和蒸气压温度/℃压强/KPa物质甲醇乙醇温度/℃压强/KPa物质甲醇乙醇6499.2159.0873140.9486.7165103.1962.1574145.3689.7866107.3165.2275150.8292.8567111.5668.2976156.4495.9268115.9471.3677162.2398.9969120.4774.4378168.19102.0270125.1577.579174.34105.1371129.9780.5780180.49108.272134.9483.643.2.3常压下甲醇-乙醇的气液平衡数据（表3-3）表3-3甲醇-乙醇的气液平衡数据温度/℃含量液相中甲醇的摩尔分数x/%气相中甲醇的摩尔分数y/%温度/℃含量液相中甲醇的摩尔分数x/%气相中甲醇的摩尔分数y/%641.001.00720.340.45660.860.91740.200.28贵州理工学院化工原理课程设计说明书4680.670.77760.080.12700.500.62780.000.003.2.4常压不同温度下甲醇-乙醇的密度（表3-4）表3-4不同温度下甲醇-乙醇的密度温度/℃密度/㎏/m³物质甲醇乙醇温度/℃密度/㎏/m³物质甲醇乙醇60761.10765.7071748.06752.8361759.92764.5372746.88751.6662758.73763.3673745.69750.4963757.55762.1974744.51749.3264756.36761.0275743.33748.1565755.17759.8576742.14746.9866753.99758.6877740.96748.8167752.81757.5178739.77744.4668751.62756.3479738.58743.4769750.44755.1780737.40742.3070749.25754.003.2.5常压甲醇-乙醇在不同温度下的黏度（表3-5）表