文档介绍：天津农学院
化工原理课程设计任务书
设计题目: 甲醇-水分离过程填料精馏塔设计
系别: 食品科学系
专业: 食品科学与工程
学生姓名: XXX 学号: XXXXXXXXXXXXXX
指导教师: XXXXXXX
化工原理课程设计任书
一、设计题目
在抗生素类药物生产过程中,需要用甲醇洗涤晶体,洗涤过滤后产生废甲醇溶媒,其组成为含甲醇46%、水54%(质量分数),另含有少量的药物固体颗粒。为使废甲醇溶媒重复利用,拟建立一套填料精馏塔,以对废甲醇溶媒进行精馏,得到含水量1%的甲醇溶媒。设计要求废甲醇的处理量为14215吨/年,塔底废水中甲醇含量为1%。
二、操作条件
(1)操作压力常压。
(2)进料热状态自选。
(3)回流比自选。
(4)塔底加热蒸气压力 (表压)。
三、塔板类型
筛板或浮阀塔板(F1型)。
四、工作日
每年工作300天,每天24小时连续运行。
五、厂址
天津地区。
六、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;
七、设计计算
1、设计方案的确定
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加回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热,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。
工艺流程草图:
图1甲醇-水分离工艺流程草图
精馏塔的物料衡算
原料液及塔顶和塔底的摩尔分率
甲醇的摩尔质量=
水的摩尔质量=
原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量
物料衡算
原料处理量 kmol/h
总物料衡算 =D+W
甲醇物料衡算
联立解得 D=
W=
塔板数的确定
理论板层数的求取
相对挥发度的求取
由,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/℃
x
y
温度/℃
x
y
100

表2
温度/℃
挥发度
温度/℃
挥发度

78

66

所以
求最小回流比及操作回流比
泡点进料:
由q线与平衡线的交点e(xe,ye)作图可得:
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)=(,)
故最小回流比为
==
取操作回流比为
R=2==
求精馏塔的气、液相负荷

+=

求操作线方程
精馏段操作线方程为:
=+=+=+ (a)
提馏段操作线方程:
- (b)
采用逐板法求理论板层数
由得
将= 代入得相平衡方程
(c)
联立(a)、(b)、(c)式,可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔顶为全凝
则
由(c)式求得第一块板下降液体组成

利用(a)式计算第二块板上升蒸汽组成为