甲醇-水溶液连续精馏筛板塔设计

设计题目名称：甲醇---水溶液连续筛板精馏塔设计

一·设计条件：

1) 进精馏塔的料液含甲醇40%（质量分数，下同），其余为水； 2) 塔顶的甲醇含量高于93%； 3) 残液中甲醇含量低于0.05%；

4) 生产能力为年产50000吨93%的甲醇；每年工作日为300天，每天24小时运转； 5) 全塔总效率：60% 6) 操作条件

a） 塔顶压力 常压 b） 进料热状态 泡点 c） 自选回流比

d） 加热蒸汽压力 0.5MPa（表压）

e） 单板压降小于等于0.9kpa设计内容： f） 厂址为宁夏地区

二．设计内容：

1） 精馏塔的物料衡算； 2） 塔板数的确定

3） 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4） 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 5） 塔板主要工艺尺寸的计算 6） 塔板的流体力学验算 7） 塔板负荷性能图 8） 精馏塔接管尺寸计算

9） 对设计过程的评述和有关问题的讨论

10）绘制生产工艺流程图，筛板塔工艺条件图（A2）。

三．符号说明：

英文字母：

Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 Af---- 降液管的截面积, m2 Ao---- 筛孔区面积, m2

AT----塔的截面积 m2 △PP----气体通过每层筛板的压降 C----负荷因子 无因次 t----筛孔的中心距 C20----表面张力为20mN/m的负荷因子

do----筛孔直径 u’o----液体通过降液管底隙的速度 D----塔径 m Wc----边缘无效区宽度

ev----液沫夹带量 kg液/kg气 Wd----弓形降液管的宽度 ET----总板效率 Ws----破沫区宽度 R----回流比

Rmin----最小回流比

M----平均摩尔质量 kg/kmol

tm----平均温度 ℃

g----重力加速度 9.81m/s2 Z----板式塔的有效高度 Fo----筛孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2)

hl----进口堰与降液管间的水平距离 m θ----液体在降液管内停留时间 hc----与干板压降相当的液柱高度 m υ----粘度

hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度 m ρ----密度 hf----塔板上鼓层高度 m σ----表面张力

hL----板上清液层高度 m Ψ----液体密度校正系数 h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m 下标 ho----降液管的义底隙高度 m max----最大的 how----堰上液层高度 m min----最小的 hW----出口堰高度 m L----液相的 h’W----进口堰高度 m V----气相的

hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度 m H----板式塔高度 m HB----塔底空间高度 m

Hd----降液管内清液层高度 m HD----塔顶空间高度 m HF----进料板处塔板间距 m HP----人孔处塔板间距 m HT----塔板间距 m H1----封头高度 m H2----裙座高度 m K----稳定系数 lW----堰长 m

Lh----液体体积流量 m3/h Ls----液体体积流量 m3/s n----筛孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa

△Pp---气体通过每层筛的压降 KPa T----理论板层数 u----空塔气速 m/s

u0,min----漏夜点气速 m/s

uo’ ----液体通过降液管底隙的速度 m/s Vh----气体体积流量 m3/h Vs----气体体积流量 m3/s Wc----边缘无效区宽度 m Wd----弓形降液管宽度 m Ws ----破沫区宽度 m

Z ---- 板式塔的有效高度 m 希腊字母

δ----筛板的厚度 m

θ----液体在降液管内停留的时间 s

υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面张力N/m φ----开孔率 无因次 α----质量分率 无因次 下标

Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的

目 录

一、概述

1．精馏操作对塔设备的要求 2．板式塔类型

3．精馏塔的设计步骤 二、精馏塔的物料衡算 三、塔板数的确定

四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 六、塔板主要工艺尺寸的计算 七、筛板的流体力学验算 八、塔板负荷性能图 九、筛板塔设计计算结果 十、辅助设备的计算及选型 ⒈ 原料贮罐 2．产品贮罐

３．原料预热器 4．塔顶全凝器 5．塔底再沸器 6．产品冷凝器 7．精馏塔

8．管径的设计 十一、参文献考 一、概述

1． 精馏操作对塔设备的要求和类型 ㈠ 对塔设备的要求

精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：

⑴ 气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。

⑵ 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高

的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。

⑶ 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。

⑷ 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 ⑸ 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 ⑹ 塔内的滞留量要小。

实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。 ㈡ 板式塔类型

气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。

筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：

⑴ 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。 ⑵ 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。 ⑶ 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 ⑷ 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。 筛板塔的缺点是：

⑴ 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 ⑵ 操作弹性较小(约2～3)。 ⑶ 小孔筛板容易堵塞。 2．精馏塔的设计步骤

本设计按以下几个阶段进行：

⑴ 设计方案确定和说明。根据给定任务，对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。

⑵ 蒸馏塔的工艺计算，确定塔高和塔径。

⑶ 塔板设计：计算塔板各主要工艺尺寸，进行流体力学校核计算。接管尺寸、泵等，并画出塔的操作性能图。

⑷ 管路及附属设备的计算 …… 此处隐藏：2643字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……