1化工原理课程设计报告《处理量为15000T/a的分离水-甲醇的精馏塔的工艺设计》专业：化学工程与工艺班级：化工092班姓名：邵凤梅学号：20090915223指导教师：王雪静日期：2012年5月29日2化工原理课程设计任务书一、设计题目：处理量为15000T/a的分离水-甲醇的精馏塔的工艺设计二、已知技术参数和设计要求：（1）处理量：15000t/a（2）操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：1.03atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；④单板压降：75mm液柱（3）料液组成（质量分数）：40%（4）塔顶产品组成（质量分数）：99%；（5）塔顶易挥发组分回收率：99%（6）每年实际生产时间：7200h；三、塔板类型：筛板或浮阀塔板四、设计内容（一）设计方案的确定精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却等设备。热量又塔釜送入，物料在塔内经过多次部分冷凝和部分气化进行精馏分离，由冷却器和冷凝器的冷却介质将余热带走。甲醇-水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部向下流的液体混合，逐板溢流，最后流入塔釜。操作时，塔釜流出来的液体经再沸器部分气化后，液体被取出，作为塔底产品，即为釜残液，气体进入冷凝器被冷凝，并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液，其余部分被冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。本设计任务为分离甲醇-水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。本设计使用的是浮阀塔，浮阀塔有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差小和抗腐蚀性较高等优点。甲醇具有腐蚀性，所以浮阀塔适合本设计的要求。3（二）工艺流程草图甲醇-水分离工艺流程草图（三）精馏塔的物料衡算（1）原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量MA=32.04kg/kmol；水的摩尔质量MB=18.02kg/kmol0271.002.18/6.004.32/4.004.32/4.Fx982.002.18/01.004.32/99.004.32/99.0Dx0056.002.18/99.004.32/01.004.32/01.0Wx87.51×0.271=0.982×D+0.0056×W（2）原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量kg/kmol79.3102.18982.0104.32982.0DMkg/kmol10.1802.180056.0104.320056.0WM原料处理量F==95.04kmol/h总物料衡算95.04=D+W甲醇物料衡算联立解得D=25.87kmol/hW=69.17kmol/h（四）塔板数的确定300×24×21.9295.04×0.271=0.982×D+0.0056×W15000000MF=0.271×32.04+(1-0.271)×18.02=21.92Kg/kmol4（1）理论板层数TN的求取①相对挥发度的求取由)1()1(AAAAyxyx，再根据表1数据可得到不同温度下的挥发度，见表2表1温度/℃xy温度/℃xy1000.000.0075.30.400.72996.40.020.13473.10.500.77993.50.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.001.0078.00.300.665表2温度/℃挥发度温度/℃挥发度96.47.582784.63293.57.33275.34.03591.26.84373.13.52589.36.61071.23.14387.76.46469.32.86884.46.06667.62.69181.75.501662.534所以1512154.45②求最小回流比及操作回流比泡点进料：324.0Fsxx由q线与平衡线的交点e（xe，ye）作图可得：500.20.40.60.8100.20.40.60.81图2甲醇-水的y-x相图在上图中我们可以得到q线与平衡线的交点为e（xe，ye）=（0.324，0.681）故最小回流比为minR=Deeexyyx=324.0681.0681.0982.00.843取操作回流比为R=2minR=20.843=1.686③求精馏塔的气、液相负荷FLL'43.62+95.04=138.661kmol/h；VV'69.481kmol/h④求操作线方程精馏段操作线方程为：1ny=1RRnx+1DxR=686.2686.1nx+686.2982.0=0.63nx+0.366（a）提馏段操作线方程：0056.0551.7659551.76551.127'''1'mwmmxxvwxVLy1.9957mx-0.0043（b）⑤采用逐板法求理论板层数由1(1)qqqxyx得yyx)1(L=RD=1.686×25.87=43.62kmol/hV=（R+1）D=2.686...
