化 工 原 理 课 程 设 计 说 明 书
题目
学 院 专 业 年 级 设 计 者 指导教师
2012年 6 月 26 日
课程设计任务书
一、 设计题目：
甲醇~水二元混合液连续精馏装置的设计
二、 设计原始数据：
原料液： 甲醇-水双组分混合液 原料液处理量 万吨/年 原料液初温 30 ℃
原料液含甲醇 30 % (质量) 馏出液含甲醇 99.8 % (质量) 甲醇回收率≥ 99.9 % (质量)
三、 设计任务：
完成精馏工艺优化设计，精馏塔设备优化设计和有关附属设备的设计选用，编写设计说明书，绘制精馏塔带控制点工艺流程图、塔板结构图、塔板负荷性能图。
四、 设计任务下达时间：2013年6月19日 设计任务完成时间：
五、 设计者： XXXX 班级：XXXXX
设计指导教师： XXXXXXX
2013年6月12日
目 录
一．流程设计.......................................................
1 工艺流程的选定............................................... 2 流程简图..................................................... 二．工艺计算....................................................... 1 精馏塔的物料衡算............................................. 2 确定最小回流比............................................... 3 不同回流比下的费用计算....................................... 3.1塔板数计算................................................ 3.2塔径计算.................................................. 3.3换热器热量及换热面积计算.................................. 3.4总费用计算................................................ 3.5总费用与回流比关系图及最适回流比选取...................... 三．塔板和塔体主要工艺尺寸的设计计算...............................
1 最优回流比的塔径及主要工艺尺寸核算........................... 2 第1块板的负荷性能曲线计算................................... 3 塔板校核及上机优化........................................... 3.1手算验算第1块塔板....................................... 3.2上机优化3块塔板负荷性能................................. 四．附属设备的设计................................................ 1 塔高计算................................................... 2 泵的设计及选型............................................. 3 换热器的校核及选型.........................................
4 储槽的设计.................................................
5 接管尺寸设计及选型......................................... 五．结果汇总...................................................... 六．参考文献...................................................... 六．心得体会......................................................
一、流程设计
1 工艺流程的选定 1.1精馏塔类型
板式塔和填料塔：板式塔弹性好，结构简单，制造及维修方便，造价低；填料塔生产能力大，分离效率高，压降小，但成本高，维修不便。 本流程选用板式塔，分离甲醇-水混合物。 1.2加料
直接进料和高位槽进料。
本流程选用直接进料，原料槽中的料液经泵压入精馏塔的进料板，节约高位槽的设备费用。 1.3进料热状况
从能量有效利用和分离能力以及气液负荷综合考虑，选择泡点进料。由于难以准确控制于泡点，故选略低于泡点的温度。 1.4塔顶冷凝
全凝器和分凝器：分凝器相当于一块理论塔板，也能起到分离作用，但结构较全凝器复杂，且效果对二元组分不明显。
本流程选用全凝器，泡点冷凝。 1.5回流方式
强制回流和自然回流：强制回流需要泵，成本高。
本流程选用自然回流。 1.6馏出液冷却
馏出液为泡点温度，泡点温度下的产物不稳定，故用换热器将其冷却至45℃ 本流程选用卧式列管换热器，冷却液为30℃水。 1.7塔釜加热方式
直接蒸汽加热和间接蒸汽加热：间接蒸汽加热需设置再沸器，成本高；直接蒸汽加热可以利用压力较低的加热蒸汽以节约操作费用并省掉间接加热设备，但废水处理量大大增加，稳定性下降，塔高增加。 1.8储槽
原料槽2个，产品槽2个，回流槽1个，工作时间8个小时。
1.9泵
泵起输送流体作用，在进料处和回流处各2个，其中一个为备用泵。 2 流程简图 见图1-1
图1-1 工艺流程简图
图2-1 甲醇-水二元体系相平衡图
图2-2 回流比与年总费用关系图
图3-1 第一块板手算性能负荷曲线图
图3-3 第1块塔板优化负荷性能曲线
图3-4 第32块塔板优化负荷性能曲线
图3-5 第33块塔板优化负荷性能曲线
图3-6 第54块塔板优化负荷性能曲线
图3-7 单溢流塔板示意图
化 工 原 理 课 程 设 计 说 明 书
题目
学 院 专 业 年 级 设 计 者 指导教师
2012年 6 月 26 日
课程设计任务书
一、 设计题目：
甲醇~水二元混合液连续精馏装置的设计
二、 设计原始数据：
原料液： 甲醇-水双组分混合液 原料液处理量 万吨/年 原料液初温 30 ℃
原料液含甲醇 30 % (质量) 馏出液含甲醇 99.8 % (质量) 甲醇回收率≥ 99.9 % (质量)
三、 设计任务：
完成精馏工艺优化设计，精馏塔设备优化设计和有关附属设备的设计选用，编写设计说明书，绘制精馏塔带控制点工艺流程图、塔板结构图、塔板负荷性能图。
四、 设计任务下达时间：2013年6月19日 设计任务完成时间：
五、 设计者： XXXX 班级：XXXXX
设计指导教师： XXXXXXX
2013年6月12日
目 录
一．流程设计.......................................................
1 工艺流程的选定............................................... 2 流程简图..................................................... 二．工艺计算....................................................... 1 精馏塔的物料衡算............................................. 2 确定最小回流比............................................... 3 不同回流比下的费用计算....................................... 3.1塔板数计算................................................ 3.2塔径计算.................................................. 3.3换热器热量及换热面积计算.................................. 3.4总费用计算................................................ 3.5总费用与回流比关系图及最适回流比选取...................... 三．塔板和塔体主要工艺尺寸的设计计算...............................
1 最优回流比的塔径及主要工艺尺寸核算........................... 2 第1块板的负荷性能曲线计算................................... 3 塔板校核及上机优化........................................... 3.1手算验算第1块塔板....................................... 3.2上机优化3块塔板负荷性能................................. 四．附属设备的设计................................................ 1 塔高计算................................................... 2 泵的设计及选型............................................. 3 换热器的校核及选型.........................................
4 储槽的设计.................................................
5 接管尺寸设计及选型......................................... 五．结果汇总...................................................... 六．参考文献...................................................... 六．心得体会......................................................
一、流程设计
1 工艺流程的选定 1.1精馏塔类型
板式塔和填料塔：板式塔弹性好，结构简单，制造及维修方便，造价低；填料塔生产能力大，分离效率高，压降小，但成本高，维修不便。 本流程选用板式塔，分离甲醇-水混合物。 1.2加料
直接进料和高位槽进料。
本流程选用直接进料，原料槽中的料液经泵压入精馏塔的进料板，节约高位槽的设备费用。 1.3进料热状况
从能量有效利用和分离能力以及气液负荷综合考虑，选择泡点进料。由于难以准确控制于泡点，故选略低于泡点的温度。 1.4塔顶冷凝
全凝器和分凝器：分凝器相当于一块理论塔板，也能起到分离作用，但结构较全凝器复杂，且效果对二元组分不明显。
本流程选用全凝器，泡点冷凝。 1.5回流方式
强制回流和自然回流：强制回流需要泵，成本高。
本流程选用自然回流。 1.6馏出液冷却
馏出液为泡点温度，泡点温度下的产物不稳定，故用换热器将其冷却至45℃ 本流程选用卧式列管换热器，冷却液为30℃水。 1.7塔釜加热方式
直接蒸汽加热和间接蒸汽加热：间接蒸汽加热需设置再沸器，成本高；直接蒸汽加热可以利用压力较低的加热蒸汽以节约操作费用并省掉间接加热设备，但废水处理量大大增加，稳定性下降，塔高增加。 1.8储槽
原料槽2个，产品槽2个，回流槽1个，工作时间8个小时。
1.9泵
泵起输送流体作用，在进料处和回流处各2个，其中一个为备用泵。 2 流程简图 见图1-1
图1-1 工艺流程简图
图2-1 甲醇-水二元体系相平衡图
图2-2 回流比与年总费用关系图
图3-1 第一块板手算性能负荷曲线图
图3-3 第1块塔板优化负荷性能曲线
图3-4 第32块塔板优化负荷性能曲线
图3-5 第33块塔板优化负荷性能曲线
图3-6 第54块塔板优化负荷性能曲线
图3-7 单溢流塔板示意图