6万吨年甲醇水溶液浮阀精馏塔设计化工原理毕业论文.docx

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1、（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）中南民族人名化工原理课程设计题目6万吨年甲醇-水溶液浮阀精储塔设计学院化学与材料科学学院专业化学工程与工艺学生姓名李小平指导教师金士威完成日期：2021年6月14日课程设计任务书课程名称化工原理课程设计课程代码设计时间指导教师金士威专业化学工程与工艺班级1201班一、课程设计任务（题目）及要求1 .设计题目：6万吨年甲醇-水溶液浮阀精储塔设计2 .设计任务（含实验、分析、计算、绘图、论述等内容）精储塔的物料衡算塔板数确实定精健塔的工艺条件及有关物性数据的计算塔体工艺尺寸计算塔板工艺尺寸的计算筛板的流体力学验算关于塔板负荷性能图的计算提储段塔板负

2、荷性能计算冷凝器的选取再沸器的选取接管管径的计算与选型塔顶、塔底空间确实定塔顶封头确实定塔底空间裙座的选取人孔的选取泵的选型塔高的计算原料：甲醇-水溶液原料温度：30C处理量：6万吨年原料组成（甲醇的质量分数）：40%产品要求：塔顶产品中甲醇的质量分数：99%塔釜产品中甲醇残留量（质量分数）2%生产时间：300天（7200h）冷却水进口温度：30Cpa（表压）饱和水蒸汽4设计要求（1）学生应在老师指导下独立完成，题目不可更换。（2）查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。（3）最后提交的课程设计成果包括：a）课程设计说明书纸质文件及电子文件。b）课程设计相关设计图纸质文件及电子文件。二、对

3、课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1、分析课程设计题目的要求；2、写出详细设计说明；3、写出详细计算过程、经验值的取舍依据；4、设计完成后提交课程设计说明书及相关设计图；5、设计说明书应内容充实、写作标准、工程填写正确完整、书面整洁、版面编排、图表绘制符合要求。6、计算过程使用的符号符合参考资料中的要求，设计内容按参考资料设计例如执行。理论塔板数的求取用逐板计算法。4和Wd的求取按自己推导的公式进行。三、主要参考资料1贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社,2002年6月.2陈敏恒，潘鹤林.化工原理（少学时）.华东理工大学出版社，2021年8月.化

4、工原理第三版上册化学工业出版社2006化工原理第三版下册化学工业出版社2006.化学化工物性数据手册（有机卷）化学工业出版社华东理工大学化工原理教研室编化工过程设备及设计华南理工大学出版社大连理工大学王国胜主编化工原理课程设计大连理工大学出版社网化学工程师手册机械工业出版社化工工艺制图周大军、揭嘉化工工业出版社200610化工工艺设计手册中国石化集团上海工程化学工业出版社2003.8指导教师签字:课程设计任务书1目录3前言6第一章总体操作方案确实定71.1 操作压强的选择：71.2 物料的进料热状态：71.3 回流比确实定：71.4 塔釜加热方式：81.5 回流的方式方法:8第二章精储的工艺流

5、程图确实定9第三章理论板数确实定101.6 全塔物MW算101.7 平衡数据101.8 流比111.9 数MT的计算以及实际板数确实定11塔的汽、液相负荷11求操作线方程11逐板计算法求理论板层数123.5实际板数确实定12总板效率ET的计算13实际塔板层数B第四章塔体主要工艺尺寸确实定14列出各设计参数14操作压力14温度匕14平均摩尔质量计算14汽相密度:15液相密度15液体外表张力16液体粘度HL174.2精t8段塔径塔板的实际计算191.1.1 2.1精一段汽、液相体积流率为：191.1.2 塔径塔板的计算191.1.3 塔板流体力学的验算231.1.4 塔板负荷性能图及操作弹性25提

6、馆段塔径塔板的实际计算291.1.1 3.1提词段汽、液相体积流率为：291.1.2 塔径塔板的计算291.1.3 塔板流体力学的验算321.1.4 塔板负荷性能图及操作弹性34第五章浮润塔板工艺设计计算结果38第六章辅助设备及零件设计396.1 附属设备设计39冷凝器的选择396.1.2再沸器的选择406.2 塔附件设计416.2.1接管416.2.2泵436.2.3预热器456.2.4法兰456.2.5筒体与封头46除沫器466.2.8吊柱476.2.9人孔48塔总体高度的设计486.3.1塔的顶部空间高度486.3.2塔的底部空间高度486.3.3塔体高度48收获和体会50致谢51参考文

7、献52成三F定表536万吨年甲醇-水溶液浮阀精储塔设计摘要在化工、石油、医药、食品等生产中，常需将液体混合物别离以到达提纯或回收有用组分的目的，而蒸馈就是其中一种方法。随着化学工业的开展，蒸储技术、设备及理论也有了很大的开展。蒸馆情操作的理论依据是借混合液中各组分挥发性的差异而到达别离的目的。在操作中进行屡次的气体局部冷凝或液体局部气化称为精情。习惯上，混合物中的易挥发组分称为轻组分，难挥发组分成为中组分。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析别离过程中的各种参数是非常重要的。关键词：精储；甲醇-水体系；浮阀塔60000tonsyearmethanolaqueou

8、ssolution-floatvalvecolumndesignAbstractInthechemical,petroleum,pharmaceutical,foodandotherproduction,oftenneedaliquidmixtureseparationtoachievepurificationorrecycledusefulcomponentspurpose,andthedistilIationisoneofthemethods.AIongwiththedevelopmentofchemicalindustrydistillationtechnology,equipmenta

9、ndtheoryalsothedistillationoperationwasborrowedbetweeneachcompositionofvolatiledifferencesandtoachievethepurposeofseparation.Intheoperationofgaspartofmultiplecondensingorliquidpartgasificationcalleddistillation.Therefore,graspsthegas-liquidbalancerelationship,familiarwithallkindsoftoweroperationchar

10、acteristicsofselection,designandanalysisofvariousparametersseparationprocessisveryimportant.Keywords：distillation；Themethanol-watersystem；Floatvalvetower前言化学工业中塔设备是化工单元操作中重要的设备之一，化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精储、萃取、增湿、减湿等单元操作中，精储操作是最根本的单元操作之一，它是根据混合液中各组分的挥发能力的差异进行别离的。塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表那么

11、为填料塔。一般，与填料塔相比，板式塔具有效率高、处理量大、重量轻及便于检修等特点，但其结构较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。浮阀塔的特点：1 .生产能力大，由于塔板上浮阀安排比拟紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%40%,与筛板塔接近。2 .操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。3 .塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。4 .气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。5 .塔

12、的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%80%,但是比筛板塔高20%30。但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断开展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比拟完整，因此设计浮阀塔比拟适宜。本次设计就是针对甲醇一水体系，而进行的常压浮阀精懦塔的设计及其辅助设备的选型。由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各位老师指出，以便订正。2021年5月第一章总体操作方

13、案确实定1.1 操作压强的选择：精馆可以常压，加压或减压条件下进行。确定操作压力时主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑的。对于沸点低，常压下为气态的物料必须在加压条件下进行操作。在相同条件下适当提高操作压力可以提高塔的处理能力，但是增加了塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度液会下降。对于热敏性和高沸点的物料常用减压蒸馈。降低操作压力，组分的相对挥发度增加，有利于别离。减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低位的加热剂。但是降低压力也导致了塔直径的增加和塔顶冷凝温度的降低，而且必须使用抽真空设备，增加了相应的设备和操作费用。本次任务是甲醇和水体系，甲醇-水这一类的

14、溶液不是热敏性物料，且沸点又不高，所以不需采用减压蒸储。这类溶液在常压下又是液态，塔顶蒸气又可以用普通冷却水冷凝，因而也不需采用加压蒸储。所以为了有效降低设备造价和操作费用对这类溶液可采用常压蒸馆。103KPa1.2 物料的进料热状态：进料热状态有五种。原那么上，在供热一定的情况下，热量应尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷也进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温的影响，常采用泡点进料。这样，塔内精储段和提留段上升的气体量变化较小，可采用相同的塔径，便于设计和制造。但将原料预热到泡点，就需要增设一个预热器，使设备费用增加。综合考虑各方面因素，决定采用泡点进料，即q=l。1.

15、3 回流比确实定：对于一定的别离任务，采用较大的回流比时，操作线的位置远离平衡线向下向对角线靠拢，在平衡线和操作线之间的直角阶梯的跨度增大,每层塔板的别离效率提高了，所以增大回流比所需的理论塔板数减少，反之理论塔板数增加。但是随着回流比的增加，塔釜加热剂的消耗量和塔顶冷凝剂的消耗量液随之增加，操作费用增加，所以操作费用和设备费用总和最小时所对应的回流比为最正确回流比。本次设计任务中，综合考虑各个因素，采用回流比为最小回流比的1.6倍。即：R=l.6RBin1.4 塔釜加热方式：塔釜可采用间接蒸汽加热或直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是，可利用压强较低的加热蒸汽，并省掉间接加热设备，以节省操作费用和设备费用。但直接蒸汽加热，只适用于釜中残液是水或与水不互溶而易于别离的物料，所以通常情