甲醇水筛板精馏塔课程设计
设计甲醇-水溶液的常压筛板精馏塔化工课程设计
目录一、绪论 (4)二、设计方案简介 (6)2.1 设计分析 (6)2.2 设计方案 (6)2.3工艺流程 (6)2.4设计方案概述 (7)三、装置设备的工艺计算 (8)3.1设计题目中的已知条件： (8)3.2物料的衡算 (8)3.3塔板数的确定 (9)甲醇和水的气液平衡数据 (9)3.4 操作线方程 (10)3.5 理论塔板数的确定 (11)3.6实际塔板数 (13)3.7筛板的力学验算 (16)3.8漏液验算 (17)四、精馏塔热量衡算 (18)4.2塔顶蒸汽带出热量Q V (18)4.3塔底产品带出热量Q W (18)4.4进料带入热量Q F (18)4.5回流带入热量Q L (19)4.6塔釜加热量Q B (19)4.7总的热量衡算 (19)五、主要设备尺寸计算 (20)5.1塔和塔板工艺尺寸计算 (20)5.2塔径 (20)5.3精馏塔高度的计算 (21)5.4溢流装置 (21)5.5堰长 (21)5.6堰高 (21)5.7塔板的分块 (22)5.8筛孔计算及其排列 (24)5.9 塔高的计算 (24)六、辅助设备的选择 (25)6.1蒸汽管 (25)6.3进料管 (25)6.4塔釜液出口 (25)6.5间接蒸汽加热管 (26)七、设计结果与参考文献 (27)7.1计算结果总表 (27)7.2 参考文献： (28)八、主要符号说明 (29)九、后记 (30)一、绪论原理精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。
精馏操作按不同方法进行分类。
根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。
若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。
双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。
甲醇水精馏塔化工原理课程设计
甲醇水精馏塔化工原理课程设计本文将介绍一门关于“甲醇水精馏塔化工原理课程设计”的学习内容，该课程设计将涉及到许多重要的化工原理和技术应用方面。
本文将主要从以下几个方面进行介绍：一、课程设计背景甲醇和水是常见的有机溶剂和溶媒，广泛应用于化学工业、食品工业、医药工业等诸多领域。
但甲醇和水的相互溶解度较低，难以用简单的混合物方法来进行分离。
因此，需要采用精馏技术对甲醇水混合物进行分离与提纯，而甲醇水精馏塔就是典型的精馏设备。
本课程设计就是为了让学生深入了解甲醇水精馏塔的化工原理和工艺操作，并掌握甲醇水分离的关键技术。
二、课程设计内容本课程设计的主要内容包括理论学习和实验操作两部分。
具体来说，理论学习将介绍甲醇水混合物的化学性质、相图、相平衡、相接触、塔、节流和板面效应等理论基础知识，并通过相应的实验操作来加深学生的理解。
实验操作将包括设备组装、实验前检查、实验过程控制和实验后数据处理等环节，以培养学生的实验技能和实际操作能力。
三、课程设计任务本课程设计的主要任务是让学生了解甲醇水精馏塔的化工原理和工艺操作，在此基础上能够独立设计和操作精馏设备，实现甲醇和水混合物的高效分离和提纯。
具体而言，学生需要完成以下任务：1. 研究甲醇水混合物的相图，掌握不同温度下甲醇和水的相互溶解度和相变情况；2. 根据甲醇水混合物的相平衡数据，设计合适的塔板数和塔壳直径，以实现甲醇和水的有效分离；3. 设计甲醇水精馏塔的流程图和操作流程，确保操作步骤合理且安全；4. 根据实验数据，计算塔效和塔效影响因素，并分析其影响和解决方法；5. 总结课程设计过程中遇到的问题和方法，撰写相关实验报告和课程设计论文。
四、课程设计意义本课程设计不仅能够深入学习甲醇和水的化学性质和相互关系，也可以了解甲醇水精馏塔的精细操作技术和机理原理，从而加深对化工实践的理解和认识。
同时，学生还可以在实验操作中培养实际能力和团队配合能力，为今后从事化工实践和科研工作奠定坚实基础。
甲醇水溶液板式精馏塔课程设计
原料温度： 20℃ 处理量： 5 万吨/年
原料组成： 甲醇的质量分数 WF=0.55 产品要求： 塔顶甲醇的质量分数 WD=0.97，塔底甲醇的质量分数 WW=0.02 生产时间： 300 天/年 冷却水进口温度：25℃
-9-
加热剂： 单板压降:
0.3MPa 饱和水蒸汽 ≤0.7kPa
生产方式：连续操作，泡点回流 五、 设计说明书内容(指设计说明书正文中包括的主要设计内容，根据目录列出大标 题即可) 6． 设计方案的确定 7． 带控制点的工艺流程图的确定 8． 操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、加热剂、冷却剂、回流比） 9． 塔的工艺计算 (1) 全塔物料衡算 (2) 最佳回流比的确定 (3) 理论板及实际板的确定 (4) 塔径的计算 (5) 降液管及溢流堰尺寸的确定 (6) 浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定 (7) 塔板流动性能的校核（液沫夹带校核，塔板阻力校核，降液管液泛校核，液体 在降液管内停留时间校核，严重漏液校核） (8) 塔板负荷性能图的绘制 (9) 塔板设计结果汇总表 10． 辅助设备工艺计算
化工与制药学院
课程设计说明书
课题名称 甲醇-水溶液板式精馏塔课程设计 专业班级 精细化工 01 学生学号 1206210306 1206210301 1206210322 学生姓名 学生成绩 指导教师 课题工作时间 杜 治 平 2014.12.22—2015.1. 郝张升 陈林周 王曙光
课程设计任务书
专业 化学工程与工艺 年 班级 月 12 精化 01 学生姓名
发题时间：
日化工原理课程设计任务书
一．设计题目：5 万吨/年甲醇-水溶液精馏塔设计 二．设计条件： 原料： 甲醇、 水
原料温度： 20℃ 处理量： 5 万吨/年
大连民族学院甲醇-水板式精馏塔课程设计终极版本
⼤连民族学院甲醇-⽔板式精馏塔课程设计终极版本化⼯原理课程设计甲醇-⽔分离过程板式精馏塔设计3 .⽬录1.设计⽅案的确定说明书及⼯艺流程草图 (5)2. 精馏塔的物料衡算 (6)2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔量2.3 物料衡算3 塔板数的确定 (6)3.1 理论板层数N的求取T3.1.1 相对挥发度的求取3.1.2 求最⼩回流⽐及操作回流⽐3.1.3 求精馏塔的⽓、液相负荷3.1.4 求操作线⽅程3.1.5 采⽤逐板法求理论板层数3.2 实际板层数的求取3.2.1 液相的平均粘度3.2.2 全塔相对挥发度3.2.3 全塔效率E T 和实际塔板数4 .精馏塔的⼯艺条件及有关物性数据的算 (12)4.1 操作压⼒的计算4.2 操作温度计算4.3 平均摩尔质量计算4.4 平均密度计算4.4.1 ⽓相平均密度计算4.4.2 液相平均密度计算4.5 液体平均表⾯张⼒的计算4.6 液体平均粘度5. 精馏塔的塔体⼯艺尺⼨计算 (15)5.1 塔径的计算5.2 精馏塔有效⾼度的计算6. 塔板主要⼯艺尺⼨的计算 (17)6.1 溢流装置计算6.1.1 堰长L w6.1.2 溢流堰⾼度W h6.1.3 ⼸形降液管宽度W d和截⾯积A f6.1.4 降液管底隙⾼度h06.2 塔板布置及浮阀数⽬与排列6.3 浮阀塔的型号选取7 .塔板的流体⼒学验算 (22)7.1 塔板压降7.1.1 ⼲板阻⼒h c计算7.1.2 板上充⽓液层阻⼒h1计算7.1.3 液体表⾯张⼒所的阻⼒hσ的计算7.2 淹塔7.3 液沫夹带8.塔板负荷性能图 (24)8.1 雾沫夹带线8.2 液泛线8.3 液相负荷上限线8.4 漏液线8.5 液相负荷下限线8.6 塔板负荷性能图9.设计过程评述和有关问题的讨论 (27)10.主要符号说明 (28)1.设计⽅案的确定说明书及⼯艺流程草图本设计任务为分离甲醇 -⽔混合物。
甲醇水筛板精馏塔课程设计
甲醇水筛板精馏塔课程设计《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计姓名：潘永春班级：化工101 学号：xx054052 指导教师：朱宪荣课程设计时间xx、6、8xx、6、20 化工原理课程设计任务书专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春学号 xx0054052 指导教师朱宪荣设计日期：xx 年6月8日至 xx年6月20日一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：1、设计任务生产能力（进料）413、34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0、4634 水0、5366（质量分率下同）进料密度233、9Kg/m3 平均分子量22、65塔顶产品组成 >99%塔底产品组成 <0、04%2、操作条件操作压力1、45bar （表压）进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。
3、设备形式筛板式或浮阀塔4、厂址齐齐哈尔地区三、图纸要求1、计算说明书（含草稿）2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）一、前言51、精馏与塔设备简介52、体系介绍53、筛板塔的特点64、设计要求:6二、设计说明书7三、设计计算书81、设计参数的确定81、1进料热状态81、2加热方式81、3回流比（R）的选择81、4 塔顶冷凝水的选择82、流程简介及流程图82、1流程简介83、理论塔板数的计算与实际板数的确定93、1理论板数计算93、1、1物料衡算93、1、2 q线方程93、1、3平衡线方程103、1、4 Rmin和R的确定103、1、5精馏段操作线方程的确定103、1、6精馏段和提馏段气液流量的确定103、1、7提馏段操作线方程的确定103、1、8逐板计算103、1、9图解法求解理论板数如下图:123、2实际板层数的确定124精馏塔工艺条件计算124、1操作压强的选择124、2操作温度的计算134、3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算134、3、1 密度及流量134、3、2液相表面张力的确定：144、3、3 液体平均粘度计算154、4塔径的确定154、4、1精馏段154、4、2提馏段174、5塔有效高度174、6整体塔高175、塔板主要工艺参数确定185、1溢流装置185、1、1堰长lw185、1、2出口堰高hw185、1、3弓形降液管宽度Wd和面积Af185、1、4降液管底隙高度h0195、2塔板布置及筛孔数目与排列195、2、1塔板的分块195、2、2边缘区宽度确定195、2、3开孔区面积Aa计算195、2、4筛孔计算及其排列206、筛板的力学检验206、1塔板压降206、1、1干板阻力hc计算206、1、2气体通过液层的阻力Hl计算216、1、4气体通过每层塔板的液柱高hp216、2 筛板塔液面落差可忽略216、3液沫夹带216、4漏液226、5液泛227、塔板负荷性能图227、1漏液线227、2液沫夹带线237、3液相负荷下限线247、4液相负荷上限线247、5液泛线247、6操作弹性258、辅助设备及零件设计268、1塔顶冷凝器（列管式换热器）268、1、1方案Ⅰ：垂直管268、1、2方案Ⅱ：水平管298、2各种管尺寸的确定308、2、1进料管308、2、2釜残液出料管308、2、3回流液管318、2、4再沸器蒸汽进口管318、2、5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管318、2、6冷凝水管328、3冷凝水泵329、设计结果汇总3310、参考文献及设计手册35四、设计感想35 一、前言1、精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。
基于AspenPlus的甲醇与水筛板板精馏塔设计书
基于AspenPlus的甲醇与水筛板板精馏塔设计书第一章流程确定和说明1.1塔板类型1）精馏塔的塔板类型有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
筛板塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点；2）本设计采用筛板精馏塔；3）加料方式本精馏塔加料选择泵接加料，结构简单，安装方便，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
1.2进料状况本精馏塔选择泡点进料，常温原料经换热后进料。
1.3塔顶冷凝方式甲醇与水不反应，且容易冷凝，故本精馏塔塔顶选择全凝器，可用水冷凝。
1.4塔釜加热方式塔釜使用200℃的饱和蒸汽间接加热。
1.5回流比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1.2〜2倍，本设计规定回流比取最小回流比的1.5倍。
1.6回流方式本设计处理量大，所需塔板数多，塔较高，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。
1.7操作压力甲醇-水在常压下相对挥发度较大，因此在常压下也比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
1.8工艺流程确定如图1是甲醇-水工艺流程草图：图1.甲醇-水分离工艺流程第二章 塔板工艺设计2.1精馏塔全塔物料衡算2.1.1设计要求及条件表1.设计要求及条件处理量（万吨/年）X D （质量分数，％） X F （质量分数，％）XW （质量分数，％）R/Rmin4.598.5450.31.52.1.2原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率已知：甲醇的摩尔质量M A =32.04Kg /Kmol , 水的摩尔质量M B =18.02Kg /Kmol 。
原料液组成可（摩尔分数，下同）0.45/32.04 0.45/32.04 + 0.55/18.02塔顶组成0.985/32.040.985/32.04 + 0.015/18.02塔底组成0.003/32.040.003/32.04 + 0.997/18.022.1.3原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M = 0.3151 x 32.04 + (1-0.315D x 18.02 = 22.44kg/km )l F M = 0.9736 x 32.04 + (1 - 0.9736) x 18.02 = 31.67kg/kmDl D M = 0.0017 x 32.04 + (1 -0.0017)x 18.02 = 18.04kg/kmol W2.1.4 全塔物料衡算一年以300天，一天以24小时计，计算可得进料流率：4.5x 104 x 103 x l n.45/32.04 + (1 -0.45)/18.021 f 一 1Z1F = 4.5万吨/年=-- ----- ----- 二 278.54km )l/h=0.3151二 0.9736= 0.001689300x24全塔物料衡算式：Fx = Dx + Wx联立代入求解：D=89.82kmol/h, W=188.72kmol/h2.1.5 塔顶回收率2.2利用Aspen Plus 模拟进行塔工艺计算过程2.2.1 常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系2.2.2 甲醇-水精馏塔的简捷计算DSTWU 简捷塔模块的任务是从反应混合物中从塔顶分离甲醇。
甲醇水连续精馏塔课程设计
甲醇水连续精馏塔课程设计
甲醇水连续精馏塔课程设计需要依据具体的设计要求和实验条件进行设计和实验。
以下是一个可能的课程设计方案，供参考：
实验目的：
通过甲醇水连续精馏塔的设计和实验，掌握连续精馏的基本原理和方法，了解塔内操作和控制，熟悉实验操作和数据处理方法。
实验仪器和设备：
甲醇水连续精馏塔、加热器、冷却器、计量泵、温度传感器、压力传感器等。
实验步骤：
（1）进行塔的预热和准备工作，包括塔的清洗和检查、加热器和冷却器的设置等。
（2）调整塔的进料和出料流量、温度和压力等操作参数，开始实验。
（3）收集塔内物料的流量、温度和压力等数据，根据实验数据进行分析和处理。
（4）根据实验结果，进行调整和优化塔的操作参数和流程，改善塔的性能和效果。
实验要点：
（1）注意安全，遵守实验操作规程，避免发生事故和危险。
（2）严格控制塔内的操作参数，保证塔的稳定和可控。
（3）采用适当的数据采集和处理方法，对实验结果进行分析和评估。
（4）根据实验结果，进行调整和优化，改善塔的性能和效果。
实验结果：
根据实验数据和分析结果，可以得到塔内物料的分离效果和效率，评估塔的性能和优化方案。
以上是一个简要的甲醇水连续精馏塔课程设计方案，具体实验操作和数据处理方法需要根据实验条件和要求进行设计和调整。
在进行实验时，需要注意安全和质量，遵守实验规程和操作要求，保证实验的稳定和可控。
化工原理甲醇-水板式精馏塔设计
（1）生产能力：3万吨/年，年开工300天
（2） 进料组成：甲醇含量65%（质量分数）
（3） 采用间接蒸汽加热并且加热蒸汽压力：0.3MPa
（4） 进料温度：采用泡点进料
（5） 塔顶馏出液甲醇含量99%（质量分数）
（6） 塔底轻组分的浓度≤1%（本设计取0.01）
（7） 塔顶压强常压
11.171
49
11.745
50
12.344
51
12.97
52
13.623
53
14.303
54
15.012
55
15.752
56
16.522
57
17.324
58
18.159
59
19.028
60
19.932
61
20.873
62
21.851
63
22.868
64
23.925
65
25.022
66
26.163
67
即：
同理可以求得
如此重复，直至
此后，改用提馏段操作线方程，
即： ，求出
同理可得：
如此重复计算，直至计算到
计算结果见下表：
逐板计算法的理论塔板数
y y的值
x x的值
y1
0.982
Xd
0.982
y2
0.960182532
x2
0.935523207y3 Nhomakorabea0.922159507
x3
0.865110198
y4
0.864902729
式中：D——塔径，m
——气体体积流量，
甲醇水筛板精馏塔课程设计
化学与化学工程学院《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计姓名：潘永春班级：化工101学号：2010054052指导教师：朱宪荣课程设计时间2013、6、8——2013、6、20化工原理课程设计任务书专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春学号20100054052 指导教师朱宪荣设计日期：2013 年6月8日至2013年6月20日一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：1、设计任务生产能力（进料）413.34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同）进料密度233.9Kg/m3 平均分子量22.65塔顶产品组成>99%塔底产品组成<0.04%2、操作条件操作压力 1.45bar （表压）进料热状态汽液混合物液相分率98%冷却水20℃直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。
3、设备形式筛板式或浮阀塔4、厂址齐齐哈尔地区三、图纸要求1、计算说明书（含草稿）2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）一．前言 51.精馏与塔设备简介 52.体系介绍 53.筛板塔的特点 64.设计要求: 6二、设计说明书7三．设计计算书8 1.设计参数的确定81.1进料热状态 81.2加热方式81.3回流比（R）的选择 81.4 塔顶冷凝水的选择82.流程简介及流程图82.1流程简介83.理论塔板数的计算与实际板数的确定93.1理论板数计算93.1.1物料衡算93.1.2 q线方程93.1.3平衡线方程103.1.4 Rmin和R的确定103.1.5精馏段操作线方程的确定103.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定 103.1.7提馏段操作线方程的确定103.1.8逐板计算103.1.9图解法求解理论板数如下图: 123.2实际板层数的确定124精馏塔工艺条件计算124.1操作压强的选择124.2操作温度的计算134.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算134.3.1 密度及流量 134.3.2液相表面张力的确定：144.3.3 液体平均粘度计算154.4塔径的确定 154.4.1精馏段154.4.2提馏段174.5塔有效高度 174.6整体塔高175.塔板主要工艺参数确定185.1溢流装置185.1.1堰长lw 185.1.2出口堰高hw 185.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af 185.1.4降液管底隙高度h0195.2塔板布置及筛孔数目与排列 195.2.1塔板的分块195.2.2边缘区宽度确定 195.2.3开孔区面积Aa计算195.2.4筛孔计算及其排列206.筛板的力学检验206.1塔板压降206.1.1干板阻力h c计算206.1.2气体通过液层的阻力Hl计算216.1.4气体通过每层塔板的液柱高h p21 6.2 筛板塔液面落差可忽略 216.3液沫夹带216.4漏液226.5液泛227.塔板负荷性能图227.1漏液线227.2液沫夹带线 237.3液相负荷下限线247.4液相负荷上限线247.5液泛线247.6操作弹性258. 辅助设备及零件设计268.1塔顶冷凝器（列管式换热器）268.1.1方案Ⅰ：垂直管 268.1.2方案Ⅱ：水平管 298.2各种管尺寸的确定308.2.1进料管308.2.2釜残液出料管308.2.3回流液管318.2.4再沸器蒸汽进口管318.2.5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管318.2.6冷凝水管328.3冷凝水泵329.设计结果汇总3310. 参考文献及设计手册35四．设计感想35一．前言1.精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。
甲醇水精馏塔的设计方案
1.1课程设计甲醇-水分离板式精馏塔的设计系别：专业（班级）：作者（学号）：指导教师：完成日期：甲醇-水分离板式精馏塔的设计(一)设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，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微粒。
为使废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套板式精馏塔，设计要求废甲醇溶媒的处理量为5万吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。
馏出液组成为含水2%，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
（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) 全塔效率：Et=56%5）单板压降：<0.7KPa（三）塔板类型筛孔板（四）工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行（五）设计内容1、设计说明书的内容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；5) 塔板主要工艺尺寸的计算；6) 塔板的流体力学验算；7) 塔板负荷性能图；8) 精馏塔接管尺寸计算；9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2、设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。
目录1 设计方案的确定 (1)2 精馏塔的物料衡算 (1)2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (1)2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (1)2.3 物料衡算 (1)3 塔板数的确定 (2)N的求取 (2)3.1 理论板层数T3.1.1 相对挥发度的求取 (2)3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (2)3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (3)3.1.4 求操作线方程 (3)3.1.5 采用逐板法求理论板层数 (3)3.2 实际板层数的求取 (4)3.2.1 液相的平均粘度 (4)3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (5)3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (5)4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)4.1 操作压力的计算 (5)4.2 操作温度计算 (6)4.3 平均摩尔质量计算 (6)4.4 平均密度计算 (7)4.4.1 气相平均密度计算 (7)4.4.2 液相平均密度计算 (7)4.5 液体平均表面张力的计算 (7)4.6 液体平均粘度 (8)5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)5.1 塔径的计算 (8)5.2 精馏塔有效高度的计算 (9)6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9)6.1 溢流装置计算 (9)l (10)6.1.1 堰长Wh (10)6.1.2 溢流堰高度W6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................................ 10 6.1.4 降液管底隙高度0h . (11)6.2塔板布置 ..................................................................................................................... 11 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................................... 11 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................................. 11 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................................. 11 6.2.4 筛孔计算及排列 ............................................................................................. 11 7塔板的流体力学验算 ............................................................................................................. 12 7.1 塔板压降 (12)7.1.1 干板阻力c h 计算 ............................................................................................ 12 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ........................................................................ 12 7.1.3液体表面张力的阻力h 计算 (13)7.2 液面落差 ..................................................................................................................... 13 7.3 液沫夹带 ..................................................................................................................... 13 7.4 漏液 ............................................................................................................................. 13 7.5 液泛 ............................................................................................................................. 14 8 塔板负荷性能图 (14)8.1 漏液线 ......................................................................................................................... 14 8.2 液沫夹带线 ................................................................................................................. 15 8.3 液相负荷下限线 ......................................................................................................... 16 8.4 液相负荷上限线 ......................................................................................................... 16 8.5 液泛线 ......................................................................................................................... 17 9 筛板塔设计计算结果 ............................................................................................................. 18 10 精馏塔接管尺寸计算 . (20)10.1 塔顶蒸气出口管的直径V d ................................................................................... 20 10.2 回流管的直径R d ................................................................................................... 20 10.3 进料管的直径F d ................................................................................................... 20 10.4 塔底出料管的直径W d (21)11 对设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)12 设计图纸 ................................................................................................................................ 21 13 参考文献 ................................................................................................................................ 21 14主要符号说明 (22)2 设计方案的确定本设计任务为分离甲醇－水混合物。
甲醇-水筛板精馏塔的设计3-下发
化工原理课程设计任务书(一)设计题目甲醇-水筛板精馏塔的设计（4）(二)设计任务及操作条件1、原料液中含甲醇27%（质量分数），其余为水；2、产品中甲醇的含量不得低于89%（质量分数）；3、馏出液中甲醇的回收率96%；4、混合液处理量为5000kg/h。
5、操作条件：①精馏塔顶压强：4kPa（表压）②进料热状态：q=1③R=(1.1-2.0) Rmin④加热状态：低压蒸气⑤单板压降≯0.7kPa(三)设备类型设备类型为筛板塔(四)设计内容1、设计方案的确定及流程说明；2、塔的工艺计算；3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计；4、绘制t-x-y相平衡图、塔板负荷性能图、塔板结构示意图、工艺流程图；5、编写设计说明书，包括设计结果汇总、设计评价和致谢等。
设计任务书 (1)第一章总论 (3)第一节概述及设计原则 (3)第二节设计方案简介 (3)第三节进料状态和回流比的选择 (4)第二章精馏塔的工艺设备计算 (5)第一节总体设计计算 (5)第二节塔的工艺条件及物性数据计算 (7)第三节塔和塔板工艺计算 (9)第四节筛板流体力学验算 (9)第五节筛板流体力学验算 (12)第六节塔板负荷性能图 (14)第三章辅助设备选择 (17)第一节冷凝器 (17)第二节再沸器 (17)第四章设计结果 (19)第一节设计结果汇总 (19)第二节主要符号说明及主要参考资料 (20)第三节设计评价及致谢 (22)附录 (23)参考资料 (27)第一章：总论第一节概述及设计原则一．概述气液传质设备种类繁多，但基本上可以分为两大类：逐级接触式和微分接触式。
板式塔便是一种应用极为广泛的逐级接触式气液传质设备。
它大致可分为两类，一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、舌形、S形、多降液管塔板等；另一类是无降液管塔板，如穿流式筛板(栅板)、穿流式波纹板等。
筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，上升气流经筛孔分散，鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层(或喷射的液滴群)。
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化学与化学工程学院《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计姓名：潘永春班级：化工101学号：2010054052指导教师：朱宪荣课程设计时间2013、6、8——2013、6、20化工原理课程设计任务书专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春学号20100054052 指导教师朱宪荣设计日期：2013 年6月8日至2013年6月20日一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：1、设计任务生产能力（进料）413.34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同）进料密度233.9Kg/m3 平均分子量22.65塔顶产品组成>99%塔底产品组成<0.04%2、操作条件操作压力 1.45bar （表压）进料热状态汽液混合物液相分率98%冷却水20℃直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。
3、设备形式筛板式或浮阀塔4、厂址齐齐哈尔地区三、图纸要求1、计算说明书（含草稿）2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）一．前言 51.精馏与塔设备简介 52.体系介绍 53.筛板塔的特点 64.设计要求: 6二、设计说明书7三．设计计算书8 1.设计参数的确定81.1进料热状态 81.2加热方式81.3回流比（R）的选择 81.4 塔顶冷凝水的选择82.流程简介及流程图82.1流程简介83.理论塔板数的计算与实际板数的确定93.1理论板数计算93.1.1物料衡算93.1.2 q线方程93.1.3平衡线方程103.1.4 Rmin和R的确定103.1.5精馏段操作线方程的确定103.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定 103.1.7提馏段操作线方程的确定103.1.8逐板计算103.1.9图解法求解理论板数如下图: 123.2实际板层数的确定124精馏塔工艺条件计算124.1操作压强的选择124.2操作温度的计算134.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算134.3.1 密度及流量 134.3.2液相表面张力的确定：144.3.3 液体平均粘度计算154.4塔径的确定 154.4.1精馏段154.4.2提馏段174.5塔有效高度 174.6整体塔高175.塔板主要工艺参数确定185.1溢流装置185.1.1堰长lw 185.1.2出口堰高hw 185.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af 185.1.4降液管底隙高度h0195.2塔板布置及筛孔数目与排列 195.2.1塔板的分块195.2.2边缘区宽度确定 195.2.3开孔区面积Aa计算195.2.4筛孔计算及其排列206.筛板的力学检验206.1塔板压降206.1.1干板阻力h c计算206.1.2气体通过液层的阻力Hl计算216.1.4气体通过每层塔板的液柱高h p21 6.2 筛板塔液面落差可忽略 216.3液沫夹带216.4漏液226.5液泛227.塔板负荷性能图227.1漏液线227.2液沫夹带线 237.3液相负荷下限线247.4液相负荷上限线247.5液泛线247.6操作弹性258. 辅助设备及零件设计268.1塔顶冷凝器（列管式换热器）268.1.1方案Ⅰ：垂直管 268.1.2方案Ⅱ：水平管 298.2各种管尺寸的确定308.2.1进料管308.2.2釜残液出料管308.2.3回流液管318.2.4再沸器蒸汽进口管318.2.5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管318.2.6冷凝水管328.3冷凝水泵329.设计结果汇总3310. 参考文献及设计手册35四．设计感想35一．前言1.精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。
例如，设计所选取的甲醇-水体系，加热甲醇（沸点64.5℃）和水（沸点100.0℃）的混合物时,由于甲醇的沸点较水为低,即甲醇挥发度较水高,故甲醇较水易从液相中汽化出来。
若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将甲醇和水分离。
这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。
在工业中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。
蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。
按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。
按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。
此外，按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏。
工业中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即苯-甲苯体系。
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液成两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。
筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。
五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。
筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。
本设计讨论的就是筛板塔。
2.体系介绍甲醇－水体系汽液平衡数据(101.325kPa)：x 0 0.0531 0.0767 0.0926 0.1257 0.1315 0.1674 0.1818 0.2083 0.2319y 0 0.2834 0.4001 0.4353 0.4831 0.5455 0.5585 0.5775 0.6273 0.6485t/℃100 92.9 90.3 88.9 86.6 85.0 83.2 82.3 81.6 80.2x 0.2818 0.2909 0.3333 0.3513 0.4620 0.5292 0.5937 0.6849 0.7701 0.8741 1.00y 0.6775 0.6801 0.6918 0.7347 0.7756 0.7971 0.8183 0.8492 0.8962 0.9194 1.00t/℃78.0 77.8 76.7 76.2 73.8 72.7 71.3 70.0 68.0 66.9 64.7 甲醇、水密度、粘度、表面张力在不同温度下的值：50 60 70 80 90 1ρ甲醇760 751 743 734 725 7ρ水988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 9µ甲醇0.350 0.306 0.277 0.251 0µ水0.479 0.414 0.362 0.321 0σ甲醇18.76 17.82 16.91 15.82 1σ水66.2 64.3 62.6 60.7 53.筛板塔的特点筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小，分为小孔径筛板(孔径为3—8mm)和大孔径筛板(孔径为10—25mm)两类。
工业应用小以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合(如分离粘度大、易结焦的物系)。
筛板的优点足结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。
其缺点是筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。
应予指出，尽管筛板传质效率高，但若设计和操作不当，易产生漏液，使得操作弹性减小，传质效率下降．故过去工业上应用较为谨慎。
近年来，由于设计和控制水平的不断提高，可使筛板的操作非常精确，弥补了上述不足，故应用日趋广泛。
在确保精确设计和采用先进控制手段的前提下，设计中可大胆选用。
4.设计要求:设计条件：体系：甲醇-水体系P=145kpa（表压）进料组成0。
4634 馏出液组成》0.99釜液组成《0.004 （以上均为质量分率）加料热状况q=1.0塔顶全凝器泡点回流回流比R=(1.1—2.0)R min单板压降≤0.7kPa二、设计说明书（1）设计单元操作方案简介蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。
连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续蒸馏为主。
间歇蒸馏具有操作灵活、适应性强等优点，但适合于小规模、多品种或多组分物系的初步分离。
故分离苯-甲苯混合物体系应采用连续精馏过程。
蒸馏是通过物料在塔内的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离的，热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却剂中的冷却介质将余热带走。
塔顶冷凝装置可采用全凝器、分凝器-全凝器两种不同的设置。
工业上以采用全凝器为主，以便准确控制回流比。
（2）筛板塔设计须知（1）筛板塔设计是在有关工艺计算已完成的基础上进行的。
对于气、液恒摩尔流的塔段，只需任选其中一块塔板进行设计，并可将该设计结果用于此塔段中。
例如，全塔最上面一段塔段，通常选上面第一块塔板进行设计；全塔最下面一段塔段，通常选最下面一块塔板进行设计。
这样计算便于查取气液相物性数据。
（2）若不同塔段的塔板结构差别不大，可考虑采用同一塔径，若不同塔段塔板的筛孔数、空心距与筛孔直径之比t/d0可能有差异。
对筛孔少、塔径大的塔段，为减少进塔壁处液体“短路”，可在近塔壁处设置挡板。
只有当不同塔段的塔径相差较大时才考虑采用不同塔径，即异径塔。
（3）筛板塔的设计程序（1）选定塔板液流形式、板间距HT、溢流堰长与塔径之比lw/D、降液管形式及泛点百分率。
（2）塔径计算。
（3）塔板版面布置设计及降液管设计。
（4）塔板操作情况的校核计算——作负荷性能图及确定确定操作点。
三．设计计算书1.设计参数的确定1.1进料热状态泡点进料时，塔的操作易于控制，不受环境影响。
饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。
此外，泡点进料，提馏段和精馏段塔径大致相同，在设备制造上比较方便。
冷液进塔虽可减少理论板数，使塔高降低，但精馏釜及提馏段塔径增大，有不利之处。
所以根据设计要求，泡点进料，q＝1。
1.2加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于甲醇-水体系中，甲醇是轻组分由塔顶冷凝器冷凝得到，水为重组分由塔底排出。
所以本设计应采用再沸器提供热量，采用直接（低压）水蒸汽加热。
1.3回流比（R）的选择实际操作的R必须大于R min，但并无上限限制。