甲醇精餾塔化工原理課程設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2025-01-26 02:51本頁(yè)面
【正文】 一．前言 蒸餾是分離液體混合物的一種方法，是傳質(zhì)過(guò)程中最重要的單元操作之一，蒸餾的理論依據(jù)是利用溶液中各組分蒸汽壓的差異，即各組分在相同的壓力、溫度下，其探發(fā)性能不同（或沸點(diǎn)不同）來(lái)實(shí)現(xiàn)分離目的。例如，設(shè)計(jì)所選取的甲醇與水體系，加熱甲醇（℃）和水（沸點(diǎn)100℃）的混合物時(shí)，由于甲醇的沸點(diǎn)比水低，則甲醇的揮發(fā)度比水高，所以甲醇易從液相中汽化出來(lái)。這多次進(jìn)行部分汽化成部分冷凝以后，最終可以在汽相中得到較純的易揮發(fā)組分，而在液相中得到較純的難揮發(fā)組分，這就是精餾。按原料中所含組分?jǐn)?shù)目可分為雙組分蒸餾及多組分蒸餾。此外，按操作是否連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾。 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)目的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上液層進(jìn)行質(zhì)熱傳遞，氣液相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。塔設(shè)備就是使氣液成兩相通過(guò)緊密接觸達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。五十年代來(lái)，由于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)篩板塔作了較充分的研究并且經(jīng)過(guò)了大量的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)討論的就是篩板塔。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板(孔徑為3—8mm)和大孔徑篩板(孔徑為10—25mm)兩類(lèi)。 篩板的優(yōu)點(diǎn)足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。 應(yīng)予指出，盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，使得操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降．故過(guò)去工業(yè)上應(yīng)用較為謹(jǐn)慎。在確保精確設(shè)計(jì)和采用先控制手段的前提下，設(shè)計(jì)中可大膽選用。 塔頂冷凝水采用深井水，溫度t＝12℃； 塔釜加熱方式：間接蒸汽加熱分離要求： XD= ； 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1. 設(shè)計(jì)單元操作方案簡(jiǎn)介 精餾裝置有精餾塔、原料預(yù)熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。在此過(guò)程中，熱能利用率很低，為此，在確定流程時(shí)應(yīng)考慮余熱的利用，注意節(jié)能。 塔頂冷凝裝置根據(jù)生產(chǎn)情況決定采用分凝器或全凝器。若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。故分離苯甲苯混合物體系應(yīng)采用連續(xù)精餾過(guò)程。塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器全凝器兩種不同的設(shè)置。 （1）篩板塔設(shè)計(jì)是在有關(guān)工藝計(jì)算已完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。例如，全塔最上面一段塔段，通常選上面第一塊塔板進(jìn)行設(shè)計(jì)；全塔最下面一段塔段，通常選最下面一塊塔板進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （2）若不同塔段的塔板結(jié)構(gòu)差別不大，可考慮采用同一塔徑，若不同塔段塔板的篩孔數(shù)、空心距與篩孔直徑之比t/d0可能有差異。只有當(dāng)不同塔段的塔徑相差較大時(shí)才考慮采用不同塔徑，即異徑塔。（2）塔徑計(jì)算。（4）塔板操作情況的校核計(jì)算——作負(fù)荷性能圖及確定確定操作點(diǎn)。飽和液體進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較容易控制。冷液進(jìn)塔雖可減少理論板數(shù)，使塔高降低，但精餾釜及提餾段塔徑增大，有不利之處。精餾塔的設(shè)計(jì)中多在塔底加一個(gè)再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于甲醇水體系中，甲醇是輕組分由塔頂冷凝器冷凝得到，水為重組分由塔底排出。（R）的選擇實(shí)際操作的R必須大于Rmin，但并無(wú)上限限制。若R值過(guò)大，即氣液流量過(guò)大，則要求塔徑增大，設(shè)備投資也隨之有所增大。總費(fèi)用最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的R值稱(chēng)為最佳回流比。本設(shè)計(jì)經(jīng)簡(jiǎn)單核算后，選用：R＝。進(jìn)入精餾塔后分離，塔頂蒸汽冷凝后有一部分作為產(chǎn)品（），一部分回流再進(jìn)入塔中，塔底殘留液給再沸器加熱后，進(jìn)入塔中，.簡(jiǎn)略流程圖如下：已知進(jìn)料量F＝180kmol/h，進(jìn)料組成XF＝，進(jìn)料q＝1設(shè)計(jì)要求：XD＝，=衡算方程 ： q線方程XF＝ q＝1q線方程為：X＝使用軟件作平衡線和q線如下圖所示：由q線方程和平衡線方程交點(diǎn)確定Xe=，Ye= Rmin和R的確定精餾段操作線方程 D＝＝精餾段： L＝RD＝ V＝（R＋1）D＝提餾段： L’＝L＋qF＝+180= V’＝V－（1－q）F＝V＝提餾段操作線方程：Y1=XD= 開(kāi)始作圖得可得板共15塊不足其中第11塊板為進(jìn)料板精餾段共10塊理論板(從上往下數(shù),不包括再沸器) 由txy圖作圖可得塔頂 XD= tD=℃塔底 XW= tW=℃進(jìn)料板 XF= tF=℃進(jìn)料板上一板： X= t=℃進(jìn)料板下一板： X= t=℃則塔平均溫度 精餾段平均溫度提餾段平均溫度汽化焓KJ/mol溫度/℃塔頂塔釜進(jìn)料板甲醇352633245834445水423814084041900塔頂（冷凝器）放熱 塔底（再沸器）吸熱 在實(shí)際塔板上，氣液兩相并未達(dá)到平衡，這種氣液兩相間傳質(zhì)的不完善程度用塔板效率來(lái)表示，在設(shè)計(jì)計(jì)算中多采用總板效率求出實(shí)際塔板數(shù)。而總板效率與物系物性、塔板結(jié)構(gòu)和操作條件密切相關(guān)。時(shí)查得純流體物性粘度 xyt/℃ 用內(nèi)插法: 查精餾操作總板效率圖
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