甲醇-水二元混合物連續(xù)精餾裝置的設計

1、化 工 原 理課 程 設 計 說 明 書 題目 甲 學 院 生環(huán)學院 專 業(yè) 生物工程 年 級 2010級 設 計 者 XXX 指導教師 XXXXXXXX 2012年 6 月 課程設計任務書設計題目：甲醇水二元混合液連續(xù)精餾裝置的設計設計原始數(shù)據(jù)：原料液： 甲醇-水雙組分混合液原料液處理量 1.8 萬噸/年原料液初溫 30 原料液含甲醇 30 % (質(zhì)量)餾出液含甲醇 99.8 % (質(zhì)量)甲醇回收率 99.9 % (質(zhì)量)設計任務：完成精餾工藝優(yōu)化設計，精餾塔設備優(yōu)化設計和有關附屬設備的設計選用，編寫設計說明書，繪制精餾塔帶控制點工藝流程圖、塔板結構圖、塔板負荷性能圖。設計任務下達時間：20

2、1 設計任務完成時間：201設計者： XXXX 班級：XXXXX 設計指導教師： XXXXXXX 2013年6月12日目 錄一流程設計.1 工藝流程的選定. 2 流程簡圖. 二工藝計算. 1 精餾塔的物料衡算. 2 確定最小回流比. 3 不同回流比下的費用計算. 3.1塔板數(shù)計算. 3.2塔徑計算. 3.3換熱器熱量及換熱面積計算. 3.4總費用計算. 3.5總費用與回流比關系圖及最適回流比選取.三塔板和塔體主要工藝尺寸的設計計算.1 最優(yōu)回流比的塔徑及主要工藝尺寸核算.2 第1塊板的負荷性能曲線計算.3 塔板校核及上機優(yōu)化. 3.1手算驗算第1塊塔板. 3.2上機優(yōu)化3塊塔板負荷性能.四附屬

3、設備的設計. 1 塔高計算. 2 泵的設計及選型. 3 換熱器的校核及選型.4 儲槽的設計.5 接管尺寸設計及選型.五結果匯總.六參考文獻.六心得體會.流程設計1 工藝流程的選定1.1精餾塔類型 板式塔和填料塔：板式塔彈性好，結構簡單，制造及維修方便，造價低；填料塔生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，但成本高，維修不便。 本流程選用板式塔，分離甲醇-水混合物。1.2加料 直接進料和高位槽進料。本流程選用直接進料，原料槽中的料液經(jīng)泵壓入精餾塔的進料板，節(jié)約高位槽的設備費用。1.3進料熱狀況 從能量有效利用和分離能力以及氣液負荷綜合考慮，選擇泡點進料。由于難以準確控制于泡點，故選略低于泡點的溫度。1.

4、4塔頂冷凝 全凝器和分凝器：分凝器相當于一塊理論塔板，也能起到分離作用，但結構較全凝器復雜，且效果對二元組分不明顯。本流程選用全凝器，泡點冷凝。1.5回流方式 強制回流和自然回流：強制回流需要泵，成本高。本流程選用自然回流。1.6餾出液冷卻 餾出液為泡點溫度，泡點溫度下的產(chǎn)物不穩(wěn)定，故用換熱器將其冷卻至45 本流程選用臥式列管換熱器，冷卻液為301.7塔釜加熱方式直接蒸汽加熱和間接蒸汽加熱：間接蒸汽加熱需設置再沸器，成本高；直接蒸汽加熱可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)約操作費用并省掉間接加熱設備，但廢水處理量大大增加，穩(wěn)定性下降，塔高增加。1.8儲槽 原料槽2個，產(chǎn)品槽2個，回流槽1個，工作時間

5、8個小時。1.9泵 泵起輸送流體作用，在進料處和回流處各2個，其中一個為備用泵。2 流程簡圖 見圖1-1 圖1-1 工藝流程簡圖 圖2-1 甲醇-水二元體系相平衡圖回流比總費用1.03264.031.05263.421.07265.391.09267.381.1268.91.2272.45 圖2-2 回流比與年總費用關系圖 圖3-1 第一塊板手算性能負荷曲線圖圖3-3 第1塊塔板優(yōu)化負荷性能曲線圖3-4 第32塊塔板優(yōu)化負荷性能曲線圖3-5 第33塊塔板優(yōu)化負荷性能曲線圖3-6 第54塊塔板優(yōu)化負荷性能曲線 圖3-7 單溢流塔板示意圖表3-1 四塊塔板的校核數(shù)據(jù)匯總表塔板第1塊板第32塊板第3

6、3塊板第54塊板原始數(shù)據(jù)氣相流量/m3/s0.3540.37060.3720.396液相流量/m3/s2.91E-041.89E-041.02E-036.96E-04氣相密度/kg/m31.15040.8930.8920.588液相密度/kg/m3755.25755.25755.25958.4篩板塔設計結果液相表面張力dyn/cm16.75516.75516.7514.7塔徑mm600600600600塔板間距/mm550550500500溢流堰長/mm440440440440溢流堰高/mm40404242降液管底距板高mm25252525孔徑/mm5555孔間距/mm15151515齒型堰齒

7、深/mm10101010安裝區(qū)寬度/mm50505050安定區(qū)寬度/mm80808080篩孔數(shù)/mm700700700700篩板厚度/mm3333清液層高度/mm50505060最少停留時間/s5555塔板壓降/mm液柱12110911063降液管停留時間/s55.255.28585霧沫夾帶量0.01530.015310.01780.0178穩(wěn)定系數(shù)2.8312.6042.6152.585上彈性系數(shù)1.5641.6941.6421.823下彈性系數(shù)2.8942.2812.7232.73表5-1 設備結果匯總表設備名稱精餾塔規(guī)格直徑mm塔高m塔板數(shù)進料板高度m60036.65413.9設備名稱原

8、料槽2個產(chǎn)品槽2個回流槽規(guī)格m325.789.311.24設備名稱進料泵2個選型IS50-32-200額定揚程13.1m額定流量3.75m3/h設備名稱塔頂冷凝器規(guī)格公稱直徑mm公稱壓力MPa管程數(shù)N管字數(shù)n中心排管數(shù)流通面積mm2換熱面積mm2管長Lmm4000.64146140.006538.34500設備名稱產(chǎn)品冷卻器規(guī)格公稱直徑mm公稱壓力MPa管程數(shù)N管字數(shù)n中心排管數(shù)流通面積mm2換熱面積mm2管長Lmm2191.6-6.413370.00583.72000設備名稱預熱器規(guī)格公稱直徑mm公稱壓力MPa管程數(shù)N管字數(shù)n中心排管數(shù)流通面積mm2換熱面積mm2管長Lmm3251.6-6.

9、4199110.01758.31500設備名稱塔釜再沸器規(guī)格公稱直徑mm公稱壓力MPa管程數(shù)N管字數(shù)n中心排管數(shù)流通面積mm2換熱面積mm2管長Lmm2731.6-6.425680.004919.76000管道名稱進料管選型25mm3mm冷拔無縫鋼管館內(nèi)流速2.37m/s管道名稱塔頂蒸汽管選型146mm6mm熱軋無縫鋼管館內(nèi)流速25.1m/s管道名稱回流管選型19mm3mm冷拔無縫鋼管館內(nèi)流速1.88m/s管道名稱塔釜液出口管選型36mm3mm冷拔無縫管館內(nèi)流速1.25m/s管道名稱塔底蒸汽管選型219mm6mm水煤氣管館內(nèi)流速20.27m/s理論塔板求算原數(shù)據(jù)記錄：R=1.1Rminxy0.000240.0017280.0007360.0052850.0019390.0138280.0048290.0338440.01160.0780730.0265630.1637780.0555570.2915470.0987810.4180060.1415630.5003390.1694160.5417380.1834210.5602610.1896870.5681480.1923550.5714370.2245430.6081580.2912370.6683340.4005280.7475450.544