甲醇-水板式精馏塔的设计计算
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
甲醇精馏塔设计及相关热量恒算
ɑm=3.84回收甲醇——水洗水精馏塔工艺设计3、利用芬斯克方程计算全回流时两组分溶液体系最少理论板：把芬斯克方程中x W替换为进料组成x F，计算精馏段理论板层数（即进料板）N1=4.2 4、全塔理论板层数计算1、利用Antoine方程计算P=101.3kpa下甲醇、水饱和蒸气压：lgp。
=A-B/(t+C)甲醇： A=16.5723 B=3636.55 C=-34.29水 ： A=16.2884 B=3816.44 C=-46.132、最小回流比R m的计算q=1(饱和液体进料）时，R m=水洗水进塔1585kg/h，甲醇含量9.5%，塔顶采出甲醇含量99.1%，塔釜甲醇含量0.2% x F=0.0558 x D=0.9841 x W=0.001 R m=6.09 取R=1.7R m=10.35利Liddle公式：Y=0.545827-0.591422X+0.002743/XX=(R-Rmin)/(R+1)=0.375 Y=(N-N min)/(N+2)=0.33 N=11.737、以水洗水处理量1600kg/h计，对再沸器、预热器、塔顶冷凝器、塔顶回收液冷凝、塔釜采出冷凝器进行热量恒算a、再沸器热量恒算1、塔内物料平衡2、进料液带入塔内热量：Q f =F*C f*t f =162198.4J/s3、回流液带入塔内热量 Q l =D*R*C 1*t f =73474.8J/sC l =2.495 t f =65 C l 、t f 近似取甲醇的比热和沸点进料液平均比热：C f =0.095C 甲+0.905C 水=4.0104 C 甲=2.49 C 水=4.178、再沸器传热面积的计算（蒸汽压力0.15Mpa，对应温度127℃，残液沸点取100℃）6、再沸器的热负荷Q=1.3（Q v +Q w -Q f -Q l ）=723675J/s 1.3为安全系数7、加热蒸汽消耗量G=Q/r=331.2g/s=1.2t/h泡点温度：t f =91℃汽相流量V=（R+1）D=1710kg/h=1560m 3/h5、塔釜残液带走热量：Q w =W*C w *t w =169918.3J/s C w 、t w 近似取纯水的比热和沸点4、塔顶蒸汽带走热量：Qv=D*（R+1)*Hv=624504.9J/sHv近似取甲醇的蒸汽的焓 1262J/g6、塔径计算D=150.6kg/h，ω空=1.5m/s塔径D=圆整后，取D=7005、采用316L型不锈钢波纹规整填料，型号350X，取等板高度=400mm 填料高度：400*12/100=4.8m平均温差Δtm=127-100=27℃ 取总传热系数K=755w/m2/k再沸器传热面积F m=Q/K/Δtm=35.7m2b、预热器热量恒算水洗水经预热器预热后温度由15℃升至泡点温度91℃，加热蒸汽压力0.15Mpa，对应温度127℃吸收的热量：Qc=F*C f*(t2-t1)=135462.4J/s加热蒸汽消耗量G=Q/r=62g/s=223.2kg/h平均温差Δtm=127-100=27℃ 取总传热系数K=755w/m2/k预热器传热面积F m=Q/K/Δtm=6.65m2c、塔顶冷凝器热量恒算塔顶上升蒸汽温度65℃，冷凝后温度为65℃，冷却水进温32℃，出水温度37℃平均温度Δtm=((65-32)-(65-37))/ln((65-32)/(65-37))=30.4℃塔顶冷凝器传热面积F m=Q/K/Δtm=36.4m2 取总传热系数K=565w/m2/kd、塔顶回收液冷凝器热量恒算塔顶回收液由65℃，冷凝至33℃，采用循环水冷却，进水温度32℃，出水温度37℃冷凝器换热量Q e=D*C甲*（t2-t1）=3336.8J/s平均温度Δtm=((65-37)-(34-33))/ln((65-37)/(33-32))=8.10℃塔顶回收液冷凝器传热面积F m=Q e/K/Δtm=2.6m2 取总传热系数K=160w/m2/ke、塔釜采出冷凝器热量恒算塔釜采出液由100℃，冷凝至40℃，采用循环水冷却，进水温度32℃，出水温度37℃冷凝器换热量Q e=W*C w*（t2-t1）=101951J/s平均温度Δtm=((100-37)-(40-32))/ln((100-37)/(40-32))=61.4℃塔顶回收液冷凝器传热面积F m=Q e/K/Δtm=10.4m2 取总传热系数K=160w/m2/k。
甲醇—水分离板式精馏塔设计
目录设计任务书 (3)1概述 (4)1.1 设计方案的选择 (4)1.2 设计流程说明 (5)2塔的工艺计算 (6)2.1 物性参数 (6)2.2 回收塔的物料衡算 (7)2.2.1 原料液及塔顶和塔底产品的组成 (7)2.2.2 物料衡算 (7)2.3 物料的进料热状况 (7)2.4 理论板层数的求取 (9)2.4.1 求操作线方程 (9)2.4.2 求相对挥发度 (9)2.4.3 逐板法求理论板层数 (9)2.5 实际板层数的求取 (11)2.5.1 塔板效率的估算 (11)2.5.2 实际塔板数的计算 (12)3主要设备工艺尺寸设计 (12)3.1 各设计参数 (12)3.1.1 操作压力的计算 (12)3.1.2 操作温度的计算 (12)3.1.3 平均摩尔质量计算 (12)3.1.4 气相平均密度计算 (13)3.1.5 液相平均密度计算 (13)3.1.6 液相平均表面张力计算 (14)3.1.7 液体平均黏度 (14)3.2 塔体工艺尺寸计算 (14)3.2.1 塔径的计算 (14)3.2.2 塔有效高度的计算 (16)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.3.1 溢流装置的计算 (16)3.3.2 塔板布置 (17)3.4 塔板的流体力学验算 (18)3.4.1 塔板压降 (18)3.4.2 液面落差 (19)3.4.3 液沫夹带 (19)3.4.4 漏液 (19)3.4.5 液泛 (20)3.5 塔板负荷性能图 (20)3.5.1 漏液线 (20)3.5.2 液沫夹带线 (21)3.5.3 液相负荷下限线 (21)3.5.4 液相负荷上限线 (22)3.5.5 液泛线 (22)3.6 接管尺寸的确定 (23)3.6.1 蒸汽管 (24)3.6.2 进料管 (24)3.6.3 塔底出料管 (24)4辅助设备选型与计算 (25)4.1 原料储罐与产品储罐 (25)5设计结果汇总 (26)6设计评述（结论） (27)主要符号说明（附录） (28)参考文献 (30)致谢 (30)附图 (30)设计任务书一、设计题目：甲醇—水分离板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量）36000 吨／年操作周期7200 小时／年进料组成10％（质量分率，下同）塔顶产品组成≥43％塔底产品组成≤0.8%2、操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态自选加热蒸汽：低压蒸汽3、设备型式筛板、浮阀塔板4、厂址安徽地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、塔的工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、设计评述7、工艺流程图及精馏塔工艺条件图1概述甲醇是最简单的饱和醇，也是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。
甲醇精馏塔计算
甲醇精馏塔的工艺计算.1 物料衡算甲醇摩尔质量 M A =32.04kg/kmol 水的摩尔质量 M B =18.02kg/mol4032.040.27274032.046018.02F x ==+9532.040.91439532.04518.02D x ==+3.532.040.02043.596.518.02W x ==+⑵原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量0.272732.04(10.2727)18.0221.84/F M kg kmol =⨯+-⨯= 0.914332.04(10.9143)18.0230.83/D M kg kmol =⨯+-⨯= 0.020432.04(10.0204)18.0218.31/W M kg kmol =⨯+-⨯=年操作时间为8000h 计算原料量为：9.8710/800021.84560.9/kmol h ⨯⨯= 总物料衡算：F=D+W （2.1）560.9/kmol h =D+WF D W x F x D x W =+ （2.2）560.9⨯0.2727=D ⨯0.9143+W ⨯0.0204 联立解得W=402.5/kmol hD=158.4/kmol h第2.3节 精馏装置的热量衡算2.3.1 冷凝器冷凝器热负荷为：(1)()()C V L V L Q R D I I V I I =+⨯-=- （2.3）由于塔顶流出液几乎为甲醇，可按纯甲醇的摩尔焓计算，若回流在饱和温度下进 入塔内，则, V L I I r -= （2.4） 查X-Y 图，当D X =0.9143时，泡点温度为65℃，查的该温度下汽化潜热为 610/kJ kmol故 r=610⨯32.04=19544.4/kJ kmol所以 C Q = V r （2.5）C Q = V r =441.8 ⨯19544.4=8.63⨯610/kJ h由于冷却水进出冷凝器的温度分别为25℃及35℃，所以冷却水消耗量为：21()CC PCQ W t t C =- （2.6）6218.6310() 4.187(3525)C C PC Q W t t C ⨯===-⨯- 2.06510⨯/kg h2.3.2 再沸器再沸器热负荷为：'''()B V L Q V I I =- （2.7）同样，釜液为甲醇溶液，古其焓可以按甲醇的摩尔焓计算'''V L I I r -=查图，W X =0.0204 时，泡点温度为94.95℃，查的该温度下得汽化潜热为：'r =675⨯32.04=21627/kJ kmol所以，''V r =44.18⨯21627=9.55⨯610/kJ h 查的水的汽化潜热为： 11785/kJ kgBQ Wh r=(2.8) B Q Wh r ==639.55100.811011785⨯=⨯/kJ h 第3章 塔板数的确定第3.1节 最小回流比及操作回流比3.1.1 挥发度计算由于甲醇-水溶液属于理想物系，则甲醇-水溶液的 t-x-y 表得：表3.1 甲醇-水物系的气液平衡相图数据如下：甲醇-水的取t=72.15℃时计算相对挥发度A A Ay pp x ︒=(3.1) 0.802101.3147.70.55A A A y p p x ︒⨯===a kP A A p y p = (3.2)0.802101.381.24A A a p y p kP ==⨯=1A ABAp x p p x ︒︒-=- (3.3) 101.30.5514.7744.58110.55A ABa A p x p p kP x ︒︒--⨯===--(1)B B A P P x ︒=- (3.4)(1)44.58(10.55)20.06B B A P P x ︒=-=⨯-=a kP(1)B A x x =- (3.5)(1)10.550.45B A x x =-=-=A BAB B Ap xa P x =(3.6)81.240.453.31520.060.55A BAB B Ap xa P x ⨯===⨯3.1.2 求最小回流比及操作回流比0.2727q F x x ==1(1)q q qax y a x =-- (3.7)3.3150.27270.55431(1)1(3.3151)0.2727q q qax y a x ⨯===--+-⨯故最小回流比为：min D q q qx y R y x -=- (3.8)min 0.91340.55431.2780.55340.2727D q q qx y R y x --===--min 1.4 1.4 1.278 1.789R R ==⨯=3.1.3 求精馏塔的气液相负荷L=R ⨯D=1.789⨯158.4=283.4/kmol hV=(R+1)⨯D=(1+1.789)⨯158.4=441.8/kmol h'L L Fq =+ =283.4+1⨯560.9=844.3/kmol h'V =V =441.8/kmol h3.1.4 求操作线方程精馏段操作线方程D L Dy x x V V=+ (3.9) '283.4158.40.91430.6450.3178441.8441.8D L D y x x x x V V ⨯=+=+=+ 提留段操作线方程'''''W L Wy x x V V=- (3.10)'''''''844.340.250.0204 1.9110.01859441.8441.8W L W y x x x x V V ⨯=-=-=-第3.2节 逐板法求理论塔板层数由于进料采用泡点进料，则：1y =D x(1)yx y a y =+- (3.11)10.9143D y x == 代入 1111(1)y x y a y =+-2223.315(1)y y y =+- 解得： 1x =0.7632代入 20.64150.3278y x =+ 解得： 2y =0.8174代入 2222(1)y x y a y =+-2223.315(1)y y y =+- 解得 2x =0.5745 同理解得，3y = 0.6963 ;3x =0.4088 4y =0.59 ;4x =0.3027 5y = 0.522 ;5x =0.24775F x x <'5x =0.2477 代入 ''6 1.9110.01859y x =- 解得， '6y =0.4548 代入 '66''66(1)y x y a y =+-'6''663.315(1)y y y =+- 解得，'6x =0.2010同理解得，'7y =0.3655 ;'7x = 0.1480 '8y =0.2642 ;'8x =0.09774 '9y =0.1682 ;'9x =0.05750 '10y =0.09131 ;'10x =0.02943 '11y =0.03765 ;'11x =0.01166 '11x <W x 求解的结果为：总理论塔板数： T N =11 块（包括再沸器） 理论进料板数 ：F N =5 块第3.2节 实际板层数的求解精馏段实际板层数：4852%N ==精 块提留段实际板层数：71452%N==提块TTPNEN=（3.12）实际塔板数：112252%TPTNNE===块。
甲醇—水分离板式精馏塔的设计
化工原理课程设计题目甲醇—水分离板式精馏塔的设计系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级2009级2班学生姓名学号 2指导教师职称二〇一一年十二月十日滨州学院课程设计任务书专业 09化工班级化工本二班学生姓名：李建国发题时间： 2011 年 12 月 10 日一、课题名称甲醇——水分离板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水溶液处理量：3500Kg/h原料组成：24%（甲醇的质量分率）料液初温： 20℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：冷液体进料塔顶产品浓度： 97%（质量分率）塔底釜液含甲醇含量不高于1%（质量分率）塔顶：全凝器塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：300天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃设备形式：筛板塔厂址：滨州市三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1 、设计方案的选定2、精馏塔的物料衡算3、塔板数的确定4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算6、塔板主要工艺尺寸的计算7、塔板的流体力学验算8、塔板负荷性能图（精馏段）9、换热器设计10、馏塔接管尺寸计算11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12、绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13、撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14、有关物性数据可查相关手册15、注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书 0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天4.绘制总装置图 2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书 2天6.设计小结及答辩 1天目录摘要 (1)第一章概述 (1)1.1精馏操作对塔设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (1)第二章设计方案的确定 (2)2.1操作条件的确定 (2)2.2确定设计方案的原则 (3)第三章塔的工艺尺寸得计算 (4)3.1精馏塔的物料衡算 (4)3.1.1摩尔分率 (4)3.1.2平均摩尔质量 (5)3.1.3 物料衡算 (5)3.1.4 回收率 (5)3.2塔板数的确定 (5)3.2.1理论板层数N的求取 (5)3.3 精馏塔有关物性数据的计算 (9)3.3.1 操作压力计算 (9)3.3.2 操作温度计算 (9)3.3.3 平均摩尔质量计算 (10)3.3.4 平均密度计算 (10)3.3.5 液体平均表面张力计算 (11)3.3.6 液体平均黏度计算 (12)3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (12)3.4.1 塔径的计算 (13)3.4.2 精馏塔有效高度的计算 (13)3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.5.1 溢流装置计算 (16)3.5.2 塔板布置 (18)3.6 筛板的流体力学验算 (20)3.6.1 塔板压降 (20)3.6.2液面落差 (21)3.6.3 液沫夹带 (22)3.6.4 漏液 (22)3.6.5 液泛 (23)3.7 塔板负荷性能图 (23)3.7.1 漏液线 (24)3.7.2 液沫夹带线 (24)3.7.3 液相负荷下限线 (24)3.7.4 液相负荷上限线 (25)3.7.5 液泛线 (26)第四章塔附属设计 (30)4.1 塔附件设计 (30)4.2 筒体与封头 (32)4.3 塔总体高度设计 (33)4.3.1 塔的顶部空间高度 (33)4.3.2 塔的底部空间高度 (33)4.3.3 塔体高度 (33)4.4 附属设备设计 (33)4.4.1 冷凝器的选择 (33)4.4.2 泵的选择 (34)设计小结 (35)附录 (36)参考文献 (39)摘要化工生产过程中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。
甲醇-水板式精馏塔的设计计算上课讲义
甲醇-水板式精馏塔的设计计算东华大学化工原理课程设计题目甲醇-水混合液板式精馏塔的设计学院化工学院专业班级轻化1101班学生姓名指导教师成绩2014年 6 月27摘要设计选用板式精馏塔作为分离设备采用连续精馏的方法分离甲醇-水混合液。
一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，这就需要对各个部件做出选择并给出合理的工艺尺寸。
因此我们对精馏塔首先进行物料衡算，根据查得的甲醇-水物系平衡数据用作图法求得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，然后确定操作压力，操作温度，平均分子量，平均密度等基本物性参数。
对塔高、塔径、塔板、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图）并确定操作弹性，最后计算接管等一些附件的尺寸。
按任务书的任务顺序完成任务。
关键词：板式精馏塔；连续精馏；图解法AbstractThe design use a type of the plate type column as separation equipment using the method of continuous distillation separation methanol-water mixture. A full plate tower is mainly composed of cylindrical tower body, tower board, liquid pipe down, the overflow weir, the liquid dish and gas and liquid into, export tube components and other parts, this needs of every part to make a choice and give reasonable technology size. So we to, first of all, the material of the column calculation, according to check methanol-water content is balance data obtained by mapping method theory tower number by the board and tower efficiency the determination of the actual tower number plate, then check the operating pressure, operating temperature, average molecular weight, the average density of basic property parameters. High tower, tower of diameter, tower board, overflow device and so on each parts calculation and accounting check (such as load performance chart) and determined the elasticity of operation, finally calculated over the size of the some accessories, etc. According to the task of commitments to complete the task order.Key words: Plate column; Continuous distillation; Graphic method目录摘要 (I)Abstract (II)第1章总论 (4)1.1概述 (4)1.2 塔设备简介 (4)1.2.1塔设备类型 (4)1.2.2筛板塔优点 (4)第2章设计方案确定及流程说明 (5)2.1 进料状况 (5)2.2 加料方式和加料热状况 (6)2.3 塔顶冷凝方式 (6)2.4 回流方式 (6)2.5加热方式 (6)2.6工艺流程简介 (7)第3章精馏塔的设计计算 (7)3.1 物料衡算 (7)3.1.1原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)3.1.2原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 (8)3.1.3全塔物料衡算 (8)3.2 塔板数的确定 (8)3．2.1 理论塔板数的求解 (8)3.2.1.1回流比的确定 (9)3.2.1.2 操作线方程 (9)3.2.1.3 图解法确定理论塔板数 (10)3.2.2全塔效率及实际塔板数 (10)3.2.2.1 全塔效率 (10)3.2.2.2 实际塔板数 (10)3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)3.3.1操作压力 (11)3.3.2操作温度 (11)3.3.3平均摩尔质量 (11)3.3.4液相和气相平均密度 (12)3.3.4.1 液相平均密度 (12)3.3.4.2 气相平均密度 (13)3.3.5液相平均表面张力 (13)3.3.6液相平均粘度 (14)3.4 精馏塔塔体和塔板主要尺寸计算 (15)3.4.1塔高和塔径 (15)3.4.1.1 精馏段 (15)3.4.1.2 提馏段 (16)3.4.2塔板主要工艺尺寸的计算 (17)3.4.2.1 溢流装置 (17)3.4.2.2 塔板板面布置 (20)3.4.2.3 筛孔计算及排列 (20)3.5 塔板的流体力学验算 (21)3.5.1阻力和单板压降校验 (21)3.5.1.1 精馏段 (21)3.5.1.2 提馏段 (22)3.5.2雾沫夹带校验 (23)3.5.2.1 精馏段 (23)3.5.2.2 提馏段 (23)3.5.3漏液校验 (23)3．5.3.1精馏段 (23)3.5.3.2 提馏段 (24)3.5.4液泛校验 (24)3.5.4.1 精馏段 (24)3.5.4.2 提馏段 (24)3.6负荷性能图 (25)3.6.1精馏段负荷性能图 (25)3.6.1.1漏液线（气相负荷下限线） (25)3.6.1.2 液体流量下限线 (25)3.6.1.3 液体流量上限线 (26)3.6.1.4 雾沫夹带线 (26)3.6.1.5液泛线 (27)3.6.1.6 操作弹性 (28)3.6.2提馏段负荷性能图 (28)3.6.2.1 漏液线（气相负荷下限线） (28)3.6.2.2 液体流量下限线 (29)3.6.2.3 液体流量上限线 (29)3.6.2.4 雾沫夹带线 (29)3.6.2.5 液泛线 (29)3.6.2.6 操作弹性 (30)3.7 精馏塔接管尺寸的计算 (30)3.7.1进料管 (30)3.7.2回流管 (31)3.7.3塔顶蒸汽接管 (31)3.7.4釜液排出管 (32)结束语 (32)参考文献 (31)附录Ⅰ符号说明 (32)致谢 (34)第1章总论1.1概述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。
甲醇—水精馏分离板式塔设计
3.3.5 提馏段平均摩尔质量
MVm 25.67 18.08 2 21.88 Kg mol
M
Lm
20.1118.01
2 19.06 Kg
mol
4.精馏塔的塔体工艺尺寸
4.1 精馏段塔径的计算
由上面可知精馏段 L 45 Kmol h V 68 Kmol h
精馏段的气、液相体积流率为
Vs VMVm 3600 Vm 68 28.73 3600 1.01 1.481 m3 s
根据回收率： xD D xF F 99%
则有：
D 23 Kmol h
由总物料衡算： F D W
以及:
xF F xD D W xW
容易得出： W 94 Kmol h , xW 0.0012
2.塔板数的确定
2.1 逐板计算法求取理论板层数 NT
甲醇-水汽液平衡数据：
x
y
x
y
3600 Af
HT Lh
3600 0.0448 0.40 3600 0.0084
21.31s5s 其中 HT 即为板间距
0.40m， Lh 即为每小时的体积流量
验证结果为降液管设计符合要求。 5.1.1.4 降液管底隙高度 ho
10
ho Lh 3600 lw uo 取 uo 0.07 m s ho 0.0084 3600 3600 0.6 0.07 0.020024 m0.02m
故精馏塔有效高度为 Z Z精 Z提 0.8 10.4m
5.塔板主要工艺尺寸
5.1 精馏段塔板工艺尺寸计算
5.1.1 溢流装置计算
9
因塔径
，
所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。( 此种溢流方式液体流径较长， 塔板效率较高，塔板结构简单，加工方便，在直径小于 2.2m 的塔中被广泛使用。) 各项计算如下：
分离甲醇--水混合液的筛板精馏塔的设计计算
化工原理课程设计分离甲醇-水混合液的筛板精馏塔设计潍坊学院小组成员：吴鑫李春阳袁旭目录第一章设计题目 (6)第二章工艺计算 (7)2.1精馏塔的物料衡算 (7)2.2塔板数的确定 (8)N的求取 (9)2.2.1理论板数T2.3工艺条件及有关物性数据计算 (10)2.3.1 图解法求理论塔板数 (10)2.3.2操作压力计算 (11)2.3.3 操作温度计算 (11)2.3.4相对挥发度的计算 (12)2.3.5平均摩尔质量计算 (12)2.3.6平均密度的计算 (13)2.3.7体平均表面张力计算 (15)2.3.8液体平均黏度计算 (16)2.3.9实际塔板数的计算 (17)2.4塔的主要工艺尺寸计算 (18)2.5塔板主要工艺尺寸的计算 (20)2.5.1溢流装置计算 (20)2.5.2塔板板面布置 (21)2.5.3筛孔计算及排列 (21)2.6筛板的流体力学验算 (22)2.6.1液面落差 (23)2.6.2液沫夹带 (23)2.6.3漏液 (23)2.7负荷性能图 (24)2.7.1漏液线（气相负荷下限线） (24)2.7.2 液体流量下限线 (24)2.7.3液体流量上限线 (25)2.7.4 过量液沫夹带线 (25)2.7.5 液泛线 (25)2.7.6塔板工作线 (27)第三章设计总结 (28)第四章附属设备的选型与设计 (30)4.1冷凝器的选择 (30)4.2再沸器的选择 (31)第五章塔附件的设计 (32)5.1接管的计算与选择 (32)5.1.1进料管 (32)5.1.2回流管 (32)5.1.3塔底出料管 (33)5.1.4塔顶蒸汽出料管 (33)5.1.5塔底进气管 (33)5.2 筒体 (33)5.3 封头 (34)5.4法兰的选取 (34)5.5裙座 (34)5.6人孔 (34)第六章塔总高度设计 (35)6.1塔顶部空间高度 (35)6.2塔总体高度计算 (35)第七章设计心得 (36)参考文献 (37)前言精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异对其进行加热，然后进行多次混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分加热汽化以达到分离目的的一种化工单元操作。
化工原理甲醇—水精馏塔设计
沈阳化工大学化工原理课程设计说明书专业: 制药工程班级：制药1102学号：设计时间：2014.5.20----2014.6.20成绩：化工原理课程设计任务书设计题目：分离甲醇-水混合液的填料精馏塔二原始数据及条件生产能力：年生产量甲醇1万吨（年开工300天）原料：甲醇含量为30%（质量百分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶甲醇含量不低于95%，塔底甲醇含量不高于0.3%。
建厂地区：沈阳三设计要求（一）.一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：（1）.前言（2）.流程确定和说明（3）.生产条件确定和说明（4）.精馏塔设计计算（5）.主要附属设备及附件选型计算（6）.设计结果列表（7）.设计结果的自我总结与评价（8）.注明参考和试用的设计资料（9）.结束语（二）．绘制一份带控制点工艺流程图。
（三）．制一份精馏塔设备条件图四．设计日期：2013年5月20日至6月20日前言精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。
填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。
板式塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用。
但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势。
实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。
对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。
精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。
精馏塔的优点：归纳起来，规整填料塔与板式塔相比，有以下优点：1)压降非常小。
气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。
在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5～1/6；2)热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；3)操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负荷调节范围大，适应性强。
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。
甲醇水分离过程板式精馏塔的设计_课程设计任务书 精品
第一章设计任务书1.1 设计题目设计题目：甲醇—水分离过程板式精馏塔的设计设计要求：年产纯度为99.5%的甲醇12000吨，塔底馏出液中含甲醇不得高于0.1%，原料液中含甲醇40%，水60% 。
1.2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0.3Mpa（表压）1.3塔板类型筛孔塔1.4 工作日每年工作日为330天，每天24小时连续运行。
1.5 设计说明书的内容(1) 流程和工艺条件的确定和说明(2) 操作条件和基础数据(3) 精馏塔的物料衡算；(4) 塔板数的确定；(5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；(6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；(7) 塔板主要工艺尺寸的计算；(8) 塔板的流体力学验算；(9) 塔板负荷性能图；(10)主要工艺接管尺寸的计算和选取(11) 塔板主要结构参数表(12) 对设计过程的评述和有关问题的讨论第二章设计原则2.1确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
必须具体考虑如下几点：2.1.1满足工艺和操作的要求⑴首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定。
这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。
⑵其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。
因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。
计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。
再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。
2.1.2满足经济的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。
如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。
分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计
课程设计设计题目分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计学生姓名徐然学号20103281专业班级化学工程与工艺10-2班指导教师姚运金杨则恒2013年7月26日合肥工业大学课程设计任务书目录摘要: (1)关键词: (1)1 引言 (3)2 正文 (6)2.1 物性参数 (6)2.2 最小回流比min R 和操作回流比R (8)2.2.1 物料衡算 (8)2.2.2相对挥发度的确定 (9)2.2.3 Rmin 和R 的确定 (9)2.3 塔板数和塔效率的计算 (11)2.3.1精馏段和提馏段气液流量的确定 (11)2.3.2精馏段及提馏段操作线方程的确定 (11)2.3.3理论板数及全塔效率的确定 (12)2.3.4实际塔板数 N (15)2.4结构设计 (15)2.4.1 塔的工艺条件及物性数据计算 (15)2.4.1.1操作压强m p (15)2.4.1.2温度m t (16)2.4.1.3平均摩尔质量m M (16)2.4.1.4 平均密度m ρ (17)2.4.1.5 液体表面张力m σ (18)2.4.1.6 液体粘度Lm μ (18)2.4.1.7 气液负荷计算 (19)2.4.2 塔和塔板主要工艺尺寸计算 (19)2.4.2.1 塔径 (19)2.4.2.2 溢流装置 (21)2.4.2.3塔板布置 (24)2.4.2.4筛板孔数n 与开孔率ϕ (24)2.4.2.5塔的有效高度Z (25)2.4.2.6 塔实际高度的计算 (25)2.4.3 筛板的流体力学验算 (25)2.4.3.1气体通过筛板压降 (25)2.4.3.2雾沫夹带量e的验算 (27)V2.4.3.3漏液验算 (27)2.4.3.4 泛液验算 (27)2.4.4 塔板负荷性能图 (28)2.4.4.1精馏段 (28)2.4.4.2提馏段 (31)2.4.5 附属设备设计及接管尺寸 (33)2.4.5.1冷凝器的选择 (33)2.4.5.2再沸器的选择 (34)2.4.5.3换热器的选择 (35)2.4.5.4 离心泵的选择 (40)2.4.5.6接管尺寸 (41)2.4.5.7法兰、封头、裙座等 (43)2.5强度设计 (45)2.5.1 质量载荷计算 (45)2.5.2 风载荷 (46)2.5.3 风弯矩 (47)2.5.4 地震载荷的计算 (47)2.5.4.1塔的自震周期 (47)2.5.4.2 地震载荷计算 (48)2.5.5 塔体稳定性校核 (48)2.5.6 裙座的强度及稳定性校核 (49)2.5.6.1 裙座底部0-0截面的强度计稳定性校核 (50)2.5.6.2焊缝强度 (50)2.5.7裙座基础环的设计 (50)2.5.8地脚螺栓的计算 (51)2.6 设计小结 (52)3 课程设计心得 (54)[ 参考文献 ] (55)摘要:现要求设计一筛板式精馏塔，年产量9.5万吨的甲醇-水的分离系统，其中料液的甲醇质量分数70%，设计要求馏出液中甲醇的质量分数不少于99.9%，残液中甲醇质量分数小于0.5%。
精馏塔设计甲醇-水
D=1.8107“31.92551亠(24 300)=78.30729 kmol/h
W二F - D =241.8681 -78.30729 =163.5608 kmol/h
二、塔板数的确定
1相平衡方程的计算：
由《化工原理书》①可查得如下数据:
表1甲醇一水气液平衡数据
温度/C
100
96.4
65432
yq=-23.655xq81.329xq-111.02xq77.091xq-29.127%6.3689xq0.0096 = 0.677069
故最小回流比为：R
「：,0黑一0.蠶皿9424
通常操作回流比为最小回流比的1.1〜2.0倍即R(1.1-2.0)Rmin，这里取2.
操作回流比为：^2Rmin-2 0.880488 =1.798847
2、装置计算13
3、塔板布置1 3
(1)边缘区宽度确定13
六、塔板的流体力学验算14
1、塔板压降14
2、淹塔验算15
七、塔板负荷性能图15
1、雾沫夹带线15
2、液泛线15
3、液相负荷下限线16
八、对设计过程的评述和讨论17
参考文献1 7
摘要
利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能
大连民族学院
化工原理
甲醇—水二元物料板式精馏塔设计
2012年6月
摘要3
绪论4
1、设计方案4
一、精馏塔的物料衡算5
1、原料液及塔顶，塔釜产品的平均摩尔质量5
2、全塔物料衡算5
二、塔板数的确定5
1、相平衡方程的计算：5
2、精馏塔气液相负荷6
3、操作线方程的确定6
甲醇-水板式精馏塔的设计计算
东华大学化工原理课程设计题目甲醇-水混合液板式精馏塔的设计学院化工学院专业班级轻化1101班学生指导教师成绩2014年 6 月27摘要设计选用板式精馏塔作为分离设备采用连续精馏的方法分离甲醇-水混合液。
一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，这就需要对各个部件做出选择并给出合理的工艺尺寸。
因此我们对精馏塔首先进行物料衡算，根据查得的甲醇-水物系平衡数据用作图法求得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，然后确定操作压力，操作温度，平均分子量，平均密度等基本物性参数。
对塔高、塔径、塔板、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图）并确定操作弹性，最后计算接管等一些附件的尺寸。
按任务书的任务顺序完成任务。
关键词：板式精馏塔；连续精馏；图解法AbstractThe design use a type of the plate type column as separation equipment using the method of continuous distillation separation methanol-water mixture. A full plate tower is mainly composed of cylindrical tower body, tower board, liquid pipe down, the overflow weir, the liquid dish and gas and liquid into, export tube components and other parts, this needs of every part to make a choice and give reasonable technology size. So we to, first of all, the material of the column calculation, according to check methanol-water content is balance data obtained by mapping method theory tower number by the board and tower efficiency the determination of the actual tower number plate, then check the operating pressure, operating temperature, average molecular weight, the average density of basic property parameters. High tower, tower of diameter, tower board, overflow device and so on each parts calculation and accounting check (such as load performance chart) and determined the elasticity of operation, finally calculated over the size of the some accessories, etc. According to the task of commitments to complete the task order.Key words: Plate column; Continuous distillation; Graphic method目录摘要 (I)Abstract (II)第1章总论 (5)1.1概述 (5)1.2 塔设备简介 (6)1.2.1塔设备类型 (6)1.2.2 筛板塔优点 (6)第2章设计方案确定及流程说明 (7)2.1 进料状况 (7)2.2 加料方式和加料热状况 (7)2.3 塔顶冷凝方式 (7)2.4 回流方式 (8)2.5加热方式 (8)2.6工艺流程简介 (8)第3章精馏塔的设计计算 (9)3.1 物料衡算 (9)3.1.1 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9)3.1.2 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 (10)3.1.3 全塔物料衡算 (10)3.2 塔板数的确定 (10)3．2.1 理论塔板数的求解 (10)3.2.1.1回流比的确定 (11)3.2.1.2 操作线方程 (11)3.2.1.3 图解法确定理论塔板数 (11)3.2.2 全塔效率及实际塔板数 (12)3.2.2.1 全塔效率 (12)3.2.2.2 实际塔板数 (12)3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (13)3.3.1操作压力 (13)3.3.2 操作温度 (13)3.3.3 平均摩尔质量 (13)3.3.4 液相和气相平均密度 (14)3.3.4.1 液相平均密度 (14)3.3.4.2 气相平均密度 (15)3.3.5 液相平均表面力 (15)3.3.6 液相平均粘度 (16)3.4 精馏塔塔体和塔板主要尺寸计算 (16)3.4.1 塔高和塔径 (16)3.4.1.1 精馏段 (17)3.4.1.2 提馏段 (18)3.4.2 塔板主要工艺尺寸的计算 (19)3.4.2.1 溢流装置 (19)3.4.2.2 塔板板面布置 (21)3.4.2.3 筛孔计算及排列 (22)3.5 塔板的流体力学验算 (22)3.5.1 阻力和单板压降校验 (23)3.5.1.1 精馏段 (23)3.5.1.2 提馏段 (24)3.5.2 雾沫夹带校验 (24)3.5.2.1 精馏段 (25)3.5.2.2 提馏段 (25)3.5.3 漏液校验 (25)3．5.3.1 精馏段 (25)3.5.3.2 提馏段 (25)3.5.4 液泛校验 (25)3.5.4.1 精馏段 (26)3.5.4.2 提馏段 (26)3.6负荷性能图 (26)3.6.1 精馏段负荷性能图 (26)3.6.1.1漏液线（气相负荷下限线） (26)3.6.1.2 液体流量下限线 (27)3.6.1.3 液体流量上限线 (28)3.6.1.4 雾沫夹带线 (28)3.6.1.5液泛线 (28)3.6.1.6 操作弹性 (30)3.6.2 提馏段负荷性能图 (30)3.6.2.1 漏液线（气相负荷下限线） (30)3.6.2.2 液体流量下限线 (31)3.6.2.3 液体流量上限线 (31)3.6.2.4 雾沫夹带线 (31)3.6.2.5 液泛线 (31)3.6.2.6 操作弹性 (32)3.7 精馏塔接管尺寸的计算 (32)3.7.1 进料管 (32)3.7.2 回流管 (33)3.7.3 塔顶蒸汽接管 (33)3.7.4 釜液排出管 (34)结束语 (35)参考文献 (31)附录Ⅰ符号说明 (32)致 (34)第1章总论1.1概述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。
甲醇-水体系浮阀精馏塔的设计
进料流量：F＝210kmol/h进料组成：X f=0.20（摩尔分率）进料热状态：泡点进料要求塔顶产品浓度X D=0.99易挥发组分回收率η≥0.99∴操作压强:P=1atm=0.1MPa=1.013×103KPa1.2 物料的进料热状态：进料热状态有五种。
原则上，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，塔内精馏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=1 。
1.3 回流比的确定：对于一定的分离任务，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,每层塔板的分离效率提高了，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佳回流比。
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=1.6 Rmin3. 理论板数的确定3.1 物料衡算：∵η=DXDFXf∴D=ηFXf/XD=0.99×210×0.20/0.99=42 kmol/h∵F=D+W ∴W=F- D=210-42=168 kmol/h∵FXf = DXD+WXw∴Xw =(FXf-DXD)/W=(210×0.20-42×0.99)/168=0.00253.2 物系相平衡数据a. 基本物性数据b. 常压下甲醇和水的气液平衡表(t—x—y)3.3 确定回流比:根据甲醇—水气液平衡组成表和相对挥发度公式x 1y1xy --=α ，m a =求得：算得相对挥发度α=4.83 ∴平衡线方程为：y=αx1+(α-1)x=4.83x/(1+3.83x)因为泡点进料 所以 x e = X f =0.20 代入上式得 y e = 0.5470 ∴ R min =X D - y ey e - x e=(0.99-0.5470)/(0.5470-0.2)=1.2767∴ R=1.6 R min =1.6*1.2767=2.04273.4理论板数N T 的计算以及实际板数的确定 1）塔的汽、液相负荷L=RD=2.0427×42=85.792 kmol/hV=(R+1)D=(2.0427+1) ×42=127.79 kmol/hV ’=V=127.79 kmol/hL ’=L+F=85.792 kmol/h+210 kmol/h=295.792kmol/h 2）求操作线方程精馏段操作线方程： y=R R+1 x + X DR+1=0.6713x+0.3254提馏段操作线方程为:W X V WX V L y '''-==2.3147x-0.3)逐板计算法求理论板层数 精馏段理论板数：平衡线方程为：y=αx1+(α-1)x =4.83x/(1+3.83x)精馏段操作方程：y=R R+1 x + X DR+1=0.6713x+0.3254 由上而下逐板计算，自X 0=0.99开始到X i 首次超过X q =0.2时止 操作线上的点 平衡线上的点 （X 0=0.99,Y 1=0.99） (X 1=0.95, Y 1=0.99) （X 1=0.95,Y 2=0.97） （X 2=0.87,Y 2=0.97） （X 2=0.87,Y 3=0.91） （X 3=0.67,Y 1=0.91） （X 3=0.67,Y 4=0.78） （X 4=0.42,Y 4=0.78） （X 4=0.42,Y 5=0.61） （X 5=0.24,Y 5=0.61） （X 5=0.24,Y 6=0.49） （X 6=0.17,Y 6=0.49）因为X 6 时首次出现 X i <X q 故第6块理论版为加料版，精馏段共有5块理论板。
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2.1 进料状况
设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下回流至塔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1.7倍。塔釜采用间接蒸汽加热具体如下：塔型的选择本设计中采用筛板塔。筛板塔的优点是结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。压降较低。缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。
东华大学
化工原理课程设计
题 目甲醇-水混合液板式精馏塔的设计
学 院化工学院
专业班级轻化1101班
学生
Hale Waihona Puke 指导教师成 绩2014年6月27
摘要
设计选用板式精馏塔作为分离设备采用连续精馏的方法分离甲醇-水混合液。一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，这就需要对各个部件做出选择并给出合理的工艺尺寸。因此我们对精馏塔首先进行物料衡算，根据查得的甲醇-水物系平衡数据用作图法求得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，然后确定操作压力，操作温度，平均分子量，平均密度等基本物性参数。对塔高、塔径、塔板、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图）并确定操作弹性，最后计算接管等一些附件的尺寸。按任务书的任务顺序完成任务。
1.2.1塔设备类型
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，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。
1.2.2筛板塔优点
而实验表明筛板塔的优点是：结构简单，气体压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率均较泡罩塔高。泡罩塔板由于齿封开度是固定的，因此其对蒸汽负荷变动的适应性能不好。气速小时，气液接触不好；气速大时，又易使蒸汽吹开液体。多孔塔板虽然结构简单，处理能力大，但操作弹性比较小。对于筛板塔来说，塔板上开有许多均布的筛孔，筛孔在塔板上作正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能维持一定厚度的液层。操作时，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层鼓泡而出，气、液间密切接触而进行传质。在正常的操作气速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。所以，筛板塔的效率较高，操作弹性较大，能较好的适应进料量的变化。此外，筛板塔还具有结构简单、处理能力强等优点。由于筛板塔板的蒸汽是水平吸入液层的，因此气液搅动较好、雾沫夹带小、接触时间长、传质效果好、其效率比泡罩塔板约高15%。
关键词：板式精馏塔；连续精馏；图解法
Abstract
The designusea type of theplate typecolumn as separation equipment using the method of continuous distillation separation methanol-water mixture. A full plate tower is mainly composed of cylindrical tower body, tower board, liquid pipe down, the overflow weir, the liquid dish and gas and liquid into, export tube components and other parts, this needs of every part to make a choice and give reasonable technology size. So we to, first of all, the material of the column calculation, according to check methanol-water content is balance data obtained by mapping method theory tower number by the board and tower efficiency the determination of the actual tower number plate, then check the operating pressure, operating temperature, average molecular weight, the average density of basic property parameters. High tower, tower of diameter, tower board, overflow device and so on each parts calculation and accounting check (such as load performance chart) and determined the elasticity of operation, finally calculated over the size of the some accessories, etc. According to the task of commitments to complete the task order.
Key words:Plate column;Continuous distillation;Graphic method
第1章 总论
1.1概述
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精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异对其进行加热，然后进行多次混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分加热汽化以达到分离目的的一种化工单元操作。精馏操作应在塔设备中完成，塔设备提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，因此它在石油化工生产中得到广泛应用。
1.2 塔设备简介