化工原理课程设计之甲醇—水连续精馏筛板塔的设计
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。
化工原理课程设计之甲醇水连续筛板塔设计
化工原理课程设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计姓名胡士彭学号200907120237年级2009级专业化学工程与工艺系（院）化学化工学院指导教师杨兰2012年5月（一）设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计（二）设计任务及操作条件1) 进料：甲醇含量为42 %（质量百分率，下同）的常温液体；2) 产品的甲醇含量为90%；3) 残液中甲醇含量为1%；4) 年处理甲醇-水混合液：30000吨（开工率300 天/年）；5) 操作条件a) 塔顶压力：常压b) 进料热状态：泡点进料c) 回流比：R=2.7Rmin d) 加热方式：间接蒸汽e) 单板压降：≤0.7kPa （三）板类型筛板塔（四）厂址临沂地区（五）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；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。
本设计主要符号说明：英文字母A a---- 塔板的开孔区面积，m2 △P P----气体通过每层筛板的压降A f---- 降液管的截面积, m2 t----筛孔的中心距A o---- 筛孔区面积, m2u’o----液体通过降液管底隙的速度A T----塔的截面积m2 W c----边缘无效区宽度C----负荷因子无因次W d----弓形降液管的宽度C20----表面张力为20mN/m的负荷因子W s----破沫区宽度d o----筛孔直径Z----板式塔的有效高度D----塔径m 希腊字母e v----液沫夹带量kg液/kg气θ----液体在降液管内停留时间E T----总板效率μ----粘度R----回流比ρ----密度Rmin----最小回流比σ----表面张力M----平均摩尔质量kg/kmol φ----液体密度校正系数、开孔率t m----平均温度℃下标g----重力加速度9.81m/s2 max----最大的F o----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2) min----最小的hl----进口堰与降液管间的水平距离m L----精馏段液相的h c----与干板压降相当的液柱高度m V----精馏段气相的、h d----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m L'----提馏段液相的h f----塔板上鼓层高度m V'----提馏段气相的h L----板上清液层高度mh1----与板上液层阻力相当的液注高度mho----降液管的义底隙高度mh ow----堰上液层高度mh W----出口堰高度mh’W----进口堰高度mhσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH d----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH T----塔板间距mK----稳定系数l W----堰长mq v,L,h----液体体积流量m3/hq v,v,h----气体体积流量m3/h目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (5)三、塔板数的确定 (5)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算错误！未定义书签。
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。
分离甲醇—水混合液的连续筛板精馏塔设计word版
《化工原理课程设计》说明书设计题目：分离甲醇—水混合液的连续筛板精馏塔设计学院：化工与药学院专业：化学工程与工艺年级班别：09级化工工艺2班学号：学生姓名：时间：2011 年12月31日前言化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。
精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。
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、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计苯-甲苯物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。
在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。
通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
关键词：甲醇水精馏段提馏段目录一、甲醇－水连续精馏塔设计条件 (4)二、设计方案的确定 (4)三、精馏塔的物料衡算 (5)四、塔板数的确定 (5)⑴理论塔板层数Nt的求取 (5)⑵塔板效率和实际塔板数: (7)五、物性数据的计算 (7)⑴平均摩尔质量计算 (7)⑵操作温度计算 (8)⑶平均密度计算 (9)六、平均黏度的计算 (11)七、表面张力 (13)八、塔和塔板工艺尺寸计算 (13)九、塔板主要工艺尺寸的计算 (16)⑴溢流装置 (16)⑵塔板布置 (19)十、筛板的流体力学验算 (21)⑴塔板压降 (21)⑵液面落差 (23)⑶液沫夹带 (23)⑷漏液 (23)十一、塔板负荷性能图 (25)十三、辅助设备的计算及选型 (34)⑴原料贮罐 (34)⑵产品贮罐 (35)⑶塔顶全凝器 (36)⑷塔底再沸器 (37)⑸精馏塔 (38)⑹管径的设计 (38)⑺泵的计算及选型 (39)十三、设计评述 (40)十四、参考文献 (41)十五、设计附图 (42)一、甲醇－水连续精馏塔设计条件（1）生产能力：25000吨/年，年开工300天（2）进料组成：甲醇含量45%（质量分数）（3）采用间接蒸汽加热并且加热蒸汽压力：5 kgf/cm2（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）塔釜轻组分的浓度≤2%（本设计取0.01）（7）塔顶压强常压（8）单板压降≤0.7Kpa（9）冷却水进口温度25℃二、设计方案的确定本设计任务为甲醇-水的精馏。
分离甲醇—水混合液的筛板精馏塔化工原理课程设计大学论文
化工原理课程设计说明书设计题目：分离甲醇—水混合液的筛板精馏塔设计时间：专业名称：学生姓名：设计成绩：化工原理课程设计任务书一、设计题目分离甲醇——水混合液的筛板精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理甲醇——水混合液 8.3 万吨（年开工300天）原料：轻组分含量为 40% （质量百分率，下同）的常温液体分离要求：塔顶轻组分含量不低于 93%塔底轻组分含量不高于 24%建厂地区：沈阳市三、设计要求：1、编制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>.精馏塔的设计计算<5>.主要附属设备及附件的选型计算<6>.设计结果列表<7>.设计结果的自我总结评价与说明<8>.注明参考和使用的设计资料2、编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。
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。
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，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，精馏过程中气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物个各组分的挥发度不同，使易挥发组分由液相向气相转移，实现原料液中各组分的分离。
本设计的题目是甲醇-水二元物系板式精馏塔的设计。
采用板式塔分离甲醇-水的液相混合物。
板式塔与填料塔相比用于精馏装置有诸多优势。
板式塔是逐级接触，混合物浓度呈阶跃式变化。
板式塔主要功能：在每块踏板上气液两相若保持充分接触，可为传质过程提供足够大且不断更新的相际接触面，减小传质阻力;在塔内使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质阻力。
板式塔可方便地住塔板安装冷却盘管。
甲醇—水连续精馏筛板塔的设计
目录设计任务书 3 设计说明书41 概述 42 设计方案确定 53 设计计算 (5)3.1 精馏塔的物料衡算 53.1.1原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 53.1.2塔顶产品产量、釜残液量及进料流量计算63.2 塔板数的确定63.2.1、理论板层数N的求取6T3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算93.3.1操作压力计算93.3.2操作温度计算103.3.3平均摩尔质量计算103.3.4平均密度计算113.3.5体积流率计算123.3.6液体平均表面张力的计算123.3.7液体平均粘度计算133.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算133.4.1塔径的计算133.4.2塔高的计算153.5 塔板主要工艺尺寸计算153.5.1精馏段计算163.5.2提馏段计算173.6 筛板的流体力学验算193.6.1精馏段流体力学验算193.6.2提馏段流体力学验算213.7塔板负荷性能图233.7.1精馏段负荷性能图23 4附属设备的选型26 5所设计筛板的主要结果汇总29 6设计评述30 7参考文献 31设计任务书一、设计题目 甲醇—水连续精馏筛板塔的设计 二、设计任务（1）原料液中甲醇含量：质量分率=30%（质量），其余为水。
（2）塔顶产品中甲醇含量不得低于97%（质量）。
（3）残液中甲醇含量不得高于0.8%（质量）。
（4）生产能力：56200t/y 甲醇产品，年开工320天。
三、操作条件（1）精馏塔顶压强：4.0KPa （表压） （2）进料热状态：泡点进料 （3）回流比：R =1.2min R （4）单板压降压：≯0.7KPa （5）冷凝器冷却剂：水，冷却剂温度：1t =25 C ︒；2t =40 C ︒（6）再沸器加热剂：饱和水蒸气，加热剂温度：P =3at （表压）热损失：1Q =5%B Q 四、要求（1）对精馏过程进行描述 （2）对精馏过程进行物料衡算和热量衡算 （3）对精馏塔进行设计计算 （4）对精馏塔的附属设备进行选型 （5）画一张精馏塔的装配图 （6）编制设计说明书 五、设计说明书的要求（1）目录（2）设计题目及原始数据（任务书）（3）简述精馏过程的生产流程及特点（4）精馏过程有关计算（物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径、塔板设计、接管设计等）（5）附属设备的选型（裙座、再沸器、冷凝器等）；（6）设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）（7）设计评述（8）参考文献。
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-水溶液连续板式精馏塔设计
甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计《化工原理课程设计》报告15000吨/年甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计学号：0820020063专业生物工程班级08（2）设计者姓名设计单位生命科学学院指导老师完成日期2010-12-26一、前言甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。
主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。
甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。
在甲醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，还伴随着一系列副反应。
所得产品除甲醇外，还有水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸、有机胺、高级醇、硫醇、甲基硫醇和羰基铁等几十种有机杂物。
甲醇作为有机化工的基础原料，用它加工的产品种类很多，因此对甲醇的纯度均有一定的要求。
粗甲醇通过精馏，可根据不同要求，制得不同纯度的精甲醇，使各类杂物降至规定指标以下，从而确保精甲醇的质量。
塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。
它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。
塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。
在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。
目录一．概述 (4)1. 对塔设备的要求 ...............................................................................2. 板式塔类型................................................................................................................... 2.1 板式塔类型................................................................................................................. 2. 2板式塔类型................................................................................................................. 2. 3板式塔类型................................................................................................................. 二．流程的确定及说明....................................................................................................1. 塔型选择.......................................................................................................................2.操作条件的确定........................................................................................................... 3．操作流程...................................................................................................................... 三．塔的工艺计算............................................................................................................1.查阅文献，整理有关物性数据 .....................................................................................2.全塔的物料衡算.............................................................................................................3. 塔理论板数的确定.......................................................................................................四、塔的工艺条件及有关物性数据计算 ........................................................................1. 操作压强.......................................................................................................................2. 操作温度.......................................................................................................................3. 平均分子量...................................................................................................................4. 平均密度.......................................................................................................................5. 液体表面张力...............................................................................................................3. 塔理论板数的确定.......................................................................................................五、精馏塔的气液相负荷 ................................................................................................六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ....................................................................................1.塔径的计算.....................................................................................................................2. 溢流装置.......................................................................................................................3. 塔板布置.......................................................................................................................4. 筛孔数与开孔率...........................................................................................................5.塔的精馏段有效高度 .....................................................................................................七、筛板流体力学验算....................................................................................................1. 气体通过筛板压降相当的液柱高度 ...........................................................................2. 雾沫夹带量的验算.......................................................................................................3. 漏液的验算...................................................................................................................4. 液泛验算.......................................................................................................................八、塔板负荷性能图........................................................................................................九、板式塔的结构与附属设备设计 ................................................................................1.塔体结构.........................................................................................................................2.塔板结构.........................................................................................................................十、辅助设备设计或选型 ..............................................................................................1.冷凝器.............................................................................................................................2.再沸器.............................................................................................................................3.接管管径的计算和选择 ................................................................................................. 十一、设计结果一览表....................................................................................................一、概述1．对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。
甲醇水筛板精馏塔课程设计报告
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。
化工原理课程设计甲醇和水筛板精馏塔分离
设计计算<一>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，将原料液通过预加热器至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离系，最小回流比，故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
<二>精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量 M 甲醇=32.04kg/ kmol 水的摩尔质量 M 水=18.02kg/kmolX F =0.432.04=0.2730.40.6+32.0418.02X D =0.999732.04=0.99470.99970.0003+32.0418.02X W =0.00532.04=0.0028180.0050.995+32.0418.022、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.273×32.04+（1—0.273）×18.02=21.85kg/kmol M D =0.9947×32.04+(1—0.9947）×18.02=31.96kg/kmol M W =0.002818×32.04+(1—0.002818)×18.02=18.06kg/kmol 3、物料衡算 原料处理量：F=210000000=115.573302421.85⨯⨯⨯kmol/h总物料衡算：F=D+W 115.57=D+W甲醇物料衡算：FX F =DX D +WX W 115.57×0.273=D×0.9947+W×0.002818 联立解得 D=31.48kmol/h w=84.09kmol/h <三>塔板数的确定 1、理论板数的求取 ①由 y=1+(-1)xxαα及甲醇—水在不同温度下的汽—液平衡组成温度 液相 气相 a 温度 液相 气相 a 92.9 0.0531 0.2834 7.05 81.6 0.2083 0.6273 6.4 90.3 0.0767 0.4001 8.03 80.2 0.2319 0.6485 6.11 88.9 0.0926 0.4353 7.55 78 0.2818 0.6775 5.35 86.6 0.1257 0.4831 6.5 77.8 0.2909 0.6801 5.18 85 0.1315 0.5455 7.93 76.7 0.3333 0.6918 4.49 83.2 0.1674 0.5586 6.29 76.2 0.3513 0.7347 5.11 82.3 0.1818 0.5775 6.15 73.8 0.462 0.7756 4.02 72.7 0.5292 0.7971 3.49 68 0.7701 0.8962 2.57 71.3 0.5937 0.8183 3.08 66.9 0.8741 0.9194 1.6470 0.6849 0.8492 2.59am=1919......3.2.1a a a a =4.83 得到相平衡方程 y=4.83=1+(-1)x 1+3.83x xxαα因为泡点进料，所以q=1 且Xq=XF=0.273 且q 点过相平衡线 则y q=4.83=0.6451+3.83qqx x =0.645Rmin=D q q qx y y x --=0.94取操作回流比 min 2.0 1.88R R ==2、求精馏塔的气液相负荷==RD L 1.88×31.48=59.18kmol/h V=(R+1)D =2.88×31.48=90.66kmol/h =L+F=59.18+115.57=174.75kmol/h=V=90.66kmol/h 3、求操作线方程精馏段操作线方程 1n y +=1RR ++1D x R +=0.6528Xn+0.3454提馏段操作线方程 1W n n Wx Ly x V V+=-=1.927Xn-2.614×10-35、逐板计算法求理论板数因为塔顶为全凝器 10.9947D y X == 通过相平衡方程求 X 1=11=0.97494.83-3.83y y再通过精馏段操作线方程 y 2=0.6528X 1+0.3454=0.9818 ，如此反复得当X 6<Xq后，改用相平衡方程与提馏段操作方程yn+1=1.927Xn-12.614×10-3计算.如此反y 12=7.88×10-3x 12=1.64×10-3<0.002818可得到进料板位置 N F=6总理论板数N T =12<包括再沸器> 2、实际板层数的求取精馏段实际板层数：N 精=50.6=8.3≈9 提馏段实际板层数：N 提=60.6≈10（不包括再沸器）<四>精馏塔工艺条件及有关物性数据的计算 1、 操作压力计算塔顶操作压力 P D =101.3+4=105.3KPa 每层塔板压力降 P=0.7KPa进料板压力 P F =105.3+0.7×9=111.6KPa 塔底压力 Pw=P F +0.7×10=118.6KPa精馏段平均压力 Pm=105.3+111.6=108.452KPa提馏段平均压力 P m ′=111.6+120=115.12KPa2、 操作温度计算（内插法得）根据甲醇-水的气-液平衡组成表，再通过内插法得： 塔顶温度 t D =64.79℃ 进料板温度 t F =78.3℃ 塔釜温度 t w =99.6℃精馏段平均温度 t m =+64.79+78.3==71.5422D F t t ℃ 提馏段平均温度 t m ′=+78.3+99.6==88.9522F W t t ℃3、 平均摩尔质量的计算塔顶平均摩尔质量计算由X D =y 1=0.9947 通过相平衡方程求得 X 1=0.9749M VDM =y 1M 甲+（1-y 1）M 水=0.9947×32.04+(1-0.9947) ×18.02=31.97Kg/Kmol M LOM =X 1M 甲+（1-X 1）M 水=0.9749×32.04+(1-0.9749) ×18.02=31.69 Kg/Kmol 进料板平均摩尔质量计算通过逐板计算得进料板y F =0.5603，再通过相平衡方程得X F =0.2087 M VFM = y F M 甲+（1-y F ）M 水=0.5603×32.04+（1-0.5603）×18.02=25.87Kg/Kmol M LFM =X F M 甲+（1-X F ）M 水=0.2087×32.04+（1-0.2087×18.02）=20.95Kg/Kmol塔釜平均摩尔质量的计算由X w =0.002818 查平衡曲线得 y w =0.01346M VWM =y w M 甲+（1-y w ）M 水=0.01346×32.04+（1-0.01346）×18.02=18.21Kg/Kmol M LWM =X W X 甲+（1-X W ）M 水=0.002818×32.04+（1-0.002818）×18.02=18.06Kg/Kmol 精馏段平均摩尔质量M VM =VDM VFM (M +M )31.97+25.87==28.92/22Kg KmolM LM =LDM LFM (M +M )31.69+20.95==26.32/22Kg Kmol提馏段平均摩尔质量M VM ′=VDM VFM (M +M )25.87+18.21==22.04/22Kg KmolM LM ′=LFM LWM (M +M )20.95+18.06==19.50/22Kg Kmol4、平均密度计算⑴气相平均密度计算由理想气体状态方程计算 即 精馏段VM =m vm P M 108.4528.92==1.0948.314(71.54+273.15)m RT ⨯⨯Kg/m提馏段vm ′=m vm P M 115.122.04==0.84278.314(88.95+273.15)m RT ''⨯'⨯ ⑵液相平均密度计算 液相平均密度按下式计算 即i 1a =m i∑ρL ρ塔顶液相平均密度的计算 由t D =64.79℃ 查手册得 甲=747.168Kg/m水=980.613Kg/mLPM =11==747.70.9970.003++746.168980.613甲水D wωωρρKg/m进料板液相平均密度计算 由t F =78.3℃ 查手册得 甲=735.53 Kg/m 水=972.82 Kg/m进料板液相的质量分率F x 0.208732.04===0.3192x +(1-x )M 0.208732.04+0.791318.02F F M aA M ⨯⨯⨯甲甲水LFM =11==881.91-0.31920.6808++735.53972.82甲水A A ααρρKg/m提馏段液相平均密度计算 由t w =99.6℃ 查手册得 甲=716.36Kg/m 水=958.176Kg/mLWM =11==957.061-0.0050.995++716.36958.676甲水w w ωωρρKg/m精馏段液相平均密度为LM =747.7881.91814.822LDM LFM ρ+ρ+==Kg/m 提馏段液相平均密度LM′=881.91+957.06919.4822LFM LWM ρ+ρ==Kg/m 5、液体平均表面张力的计算 液相平均表面张力依下式计算 即LM =X ii塔顶液相平均表面张力的计算 由t D =64.79℃查手册得甲=18.31mN/m水=65.29Mn/mLOM =X D甲+（1-X D ）水=0.9947×18.31+0.0053×65.29=18.56mN/m进料板液相平均表面张力的计算 由t F =78.3℃ 查手册得 甲=17.0647mN/m水=62.889mN/mLFM =X F甲+（1-X F ）水=0.2087×17.0647+0.7913×62.889=53.32mN/m塔釜液相平均表面张力的计算 由tw=99.6℃ 查手册得 甲=14.93mN/m 水=58.9mN/mLWM =X w甲+(1-X w )水=0.002818×14.93+（1-0.2087）×62.889=53.32mN/m精馏段液相平均表面张力为LM =18.5653.3235.9422L LFM OM δ+δ+==mN/m提馏段液相平均表面张力为L M′=53.3258.7856.0522LFM LW M δ+δ+==mN/m 6、液体平均粘度计算 液相平均粘度以下式计算，即LM=X i i塔顶液相平均粘度计算 由t D =64.79℃查手册得甲=0.3289mpa.s水=0.4479mpa.sLDM =X D甲+（1-X D ）水=0.9947g （0.3289）+（1-0.9947）（0.4479）= —0.4825LDM =0.3292mpa.s进料板液相平均粘度计算 由t F =78.3℃查手册得甲=0.28193mpa.s水=0.37084mpa.sLFM =X F甲+（1-X F ）水=0.2087(0.28193)+(1-0.2087)(0.37084)=—0.4557LFM =0.35mpa.s由t w =99.6℃ 查手册得甲=0.226mpa.s 水=0.289mpa.sLWM =X w 甲+(1-X w )水=0.002818lg(0.226)+(1-0.002818)(0.289)=-0.5394LWM =0.2888mpa.s精馏段液相平均黏度为LM =+0.32920.350.339722LDM LFM μμ+==mpa.s 提馏段液相平均黏度为L M′=0.28880.350.319422LFM LW M μ+μ+==mpa.s <五>精馏塔的塔体工艺尺寸计算1、 塔径的计算精馏段的气液相体积流率为 Vs=90.6628.92==0.665736003600 1.094vm vm VM ⨯⨯ρm/sLs=59.1826.32==0.00053136003600814.8lm lm LM ⨯⨯ρm/s提馏段的气液相体积流率为V s ′=90.6622.04==0.6586360036000.8427vm vm VM '⨯'⨯ρm /sL s ′=174.7519.50==1.02936003600919.48lm lm LM '⨯'⨯ρ×10-3 精馏段 u max =-L VVc ρρρ式中C 由C 20求取，C 20可通过查图（P 129页）筛板塔的泛点关联图的横坐标 0.000531814.8=0.6657 1.094sL sV L V ρρ 取板间距H T =0.35m （通过筛板塔的的泛点关联图）（书P 129 图10-42）得到C 20=0.068 C=C 20（20dL ）0.2=0.068×(35.9420) 0.2=0.07646 最大空塔气速u max =-814.8-1.094=0.0746=2.085/1.094L V V cm s ρρρ 取安全系数为0.8，则空塔气速u=0.8u max =0.8×2.085=1.668m/s 440.6657==0.7133.14 1.668s V m u π⨯⨯ 按标准塔径圆整后 D=0.8m （据书P 129 表10-1）塔截面积为A T = 3.140.8==0.502444D π⨯²²m ² 实际空塔气速 u=0.6657==1.325/0.5024s T V m s Amax 1.325==0.632.085u u 实(安全系数在允许范围内，符合设计要求) 提馏段同理查阅得C201.0291030.6586⨯-=0.05161查表得H T =0.35m C 20′=0.07 C ′=C20′(20L δ')0.2=0.07(56.0520)0.2=0.08602 Umax ′=C同上取安全系数0.8 u ′=0.8Umax ′=0.8×2.84=2.272m/s D ′=圆整取D ′=0.8m 同上A T ′=0.5024㎡ 实际空塔气速u ′=T 0.65861.313A 0.5024s V '==' max 1.313==0.462.84u U ''（符合安全系数范围，设计合理）2、精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精=（N 精-1）H T =（9-1）×0.35=2.8m 提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =（10-1）×0.35=3.15m 在加料板上设一人孔，其高度为0.7m故精馏塔的有效高度为Z=Z 精+Z 提+0.7=2.8+3.15+0.7=6.65m <六>塔板主要工艺尺寸的计算 1、溢流装置计算因塔径D=0.8，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘 ⑴堰长l w 取l w=0.6D=0.48m ⑵溢流堰高度h w 由h w =h L —h ow选用平直堰，堰上液层高度h ow =2.84()/31000hwL E l ² 取E=1.03 h ow =2.840.00053136001.03()/3=7.3510000.48⨯⨯⨯²mmh ow ′=2.840.00102936001.03()/3=11.3110000.48⨯⨯⨯²mm 取板上清液高度为h L =60mm h w =60-7,35=0.05265m h w ′=60-11.31=0.04869m ⑶弓形降液管宽度w d 和截面积A f 由=0.6lw D 查图（P127页 弓形降液管的宽度与面积图）得=0.052f T A A =0.1d w D所以A f =0.052A T =0.052×0.5024=0.02612㎡W d =0.1D=0.1×0.8=0.08m所以依式计算液体在降液管中的停留时间精馏段：=360036000.026120.35==17.2170.0005313600f T h A H s L ⨯⨯⨯> 3~5s （故设计合理） 提馏段：′=360036000.026120.35==8.8840.0010293600f T h A H s L '⨯⨯'⨯ >3~5s(故设计合理)⑷降液管低隙高度h 。
甲醇—水连续填料精馏塔 设计
甲醇—水连续填料精馏塔设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：化工原理课程设计说明书设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔设计者：专业：化工工艺学号：指导老师：2005年07月20日目录一、前言 (3)二、工艺流程说明 (4)三、精馏塔的设计计算1。
由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率 (5)2。
全塔物料衡算 (5)3。
采用图解法,求解R Min,R (5)4.填料塔压力降的计算 (6)5.D、Z、P计算 (7)6。
计算结果列表 (14)四、辅助设备的选型计算7。
储槽的选型计算……………………………………………(15)8。
换热器的选型计算…………………………………………（16)9。
主要接管尺寸的选型计算…………………………………（19)10。
泵的选型计算……………………………………………（21）11.流量计选取………………………………………………(21）12.温度计选取………………………………………………(22）13.压力计选取………………………………………………(22）五、设备一览表 (23)六、选用符号说明 (24)七、参考文献 (25)八、结束语 (25)前言甲醇俗称木醇，木精，是一种大宗有机化学品，它不仅容易运输和储藏，而且可以作为很多有机化学品的中间原料。
由它可以加工成的有机化学品有100余种，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业.随着近年来技术的发展和能源结构的改变,甲醇开辟了新的用途.甲醇是较好的人工合成蛋白质的原料,目前，世界上已经有30万吨的甲醇制蛋白质的工业装置在运行。
甲醇是容易运输的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
用孟山都法可以将甲醇直接合成醋酸。
随着近年来碳一化学工业的发展,甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。
甲醇-水精馏塔
合肥学院Hefei University化工原理课程设计题目: 甲醇—水连续精馏塔的设计系别: 生物与环境工程系专业: 14生工（2）班学号:姓名:指导教师: 于宙老师2016年 12 月 18 日目录一、前言............................................. 错误!未定义书签。
1.1精馏塔对塔设备的要求...................................... - 5 -1.2常用板式塔类型及本设计的选型.............................. - 6 -二、设计任务书要求及流程的确定和说明............................. - 8 -2.1设计名称.................................................. - 8 -2.2设计条件.................................................. - 8 -2.3设计任务.................................................. - 8 -2.4设计思路................................................. - 10 -2.5设计流程................................................. - 10 -三、精馏塔的工艺计算............................................ - 10 -3.1精馏塔的物料衡算......................................... - 10 -R ......................................... - 11 -3.2求最小回流比min3.3理论板数NT的计算以及实际板数的确定...................... - 14 -3.4全塔效率................................................ - 14 -3.5实际塔板数N............................................. - 15 -四、塔的工艺条件及有关物性数据计算.............................. - 15 -4.1操作压强m P............................................... - 15 -4.2操作温度m t............................................... - 16 -M............................................ - 16 -4.3平均分子量mρ.............................................. - 16 -4.4 平均密度mσ.......................................... - 18 -4.5 液体表面张力mμ............................................. - 19 -4.6 液体粘度Lm4.7精馏塔的气液相负荷....................................... - 20 -五、主要工艺尺寸计算......................................... - 20 -5.1塔径..................................................... - 20 -5.2溢流装置的确定........................................... - 22 -5.3塔板布置................................................. - 24 -5.4浮阀数目及排列........................................... - 24 -5.5精馏塔有效高度的计算..................................... - 27 -六、流体力学校核................................................ - 28 -6.1气相通过浮塔板的压力降................................... - 28 -6.2液泛的验算............................................... - 30 -6.3雾沫夹带V e的验算......................................... - 31 -6.4漏液验算................................................. - 33 -七、塔板负荷性能图.............................................. - 33 -7.1以精馏段为例............................................. - 33 -7.2以提馏段为例............................................. - 36 -7.3负荷性能图及操作弹性..................................... - 38 -八、塔附件设计.................................................. - 40 -8.1接管..................................................... - 40 -8.2人孔..................................................... - 42 -8.3视镜..................................................... - 42 -8.4支座..................................................... - 42 -8.5塔盘..................................................... - 43 -8.6除沫器................................................... - 43 -8.7法兰的选取............................................... - 43 -九、主要辅助设备的计算及选型.................................... - 43 -9.1原料液加热器............................................. - 43 -9.2釜液再沸器............................................... - 44 -9.3馏出蒸汽冷凝器........................................... - 45 -9.4产品冷却器............................................... - 46 -十塔体附件工艺尺寸的确定...................................... - 47 -10.1筒体工艺尺寸的确定...................................... - 47 -10.2封头的设计.............................................. - 47 -10.3裙座.................................................... - 48 -十一设计结果.................................................. - 48 -物料衡算结果表10 ............................................ - 48 -精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果......................... - 49 -浮阀塔板工艺设计结果......................................... - 50 -十二、结束语.................................................... - 51 -参考文献........................................................ - 52 -十三、附录...................................................... - 54 -致谢.............................................. 错误!未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精馏段的平均表面张力为 μlm=0.353 mPa•s 4.6 塔和塔板工艺尺寸计算 VS= 3600
VM Vm
Lm
137.71 28.01 1.005 m3/s 3600 1.006
LS= 3600 可得：
LM Lm
Lm
91.06 25.28 0.000766 m3/s 3600 834.72
Vm
Pm MVm 109.875 28.01 1.066 kg/m3 RTm 8.314 (73.88 273.15)
4.5.2.2 液相
LM= LFM
1 0.195 0.805 734.85 970.5
913.38kg / m3
(1) 塔顶 因为塔顶 查手册得 代入公式得 （2） 进料板 由图 2 可知： X 进料板=0.120， 查气液相平衡数据可知：T 进料板=82℃ 所以，进料板 T=65.76℃
当
xw=0.0024 时，
Tw=99.64℃
平均温度： tm=（65.76+99.64）/2=82.7℃ 当 t=82.7℃时，
lg pA A B 1574.99 7.19736 2.2994 t C 82.7 238.86
求得，pA=199.25kPa
而
lg pB A
y L w 39.04 20.00 x xD x 0.965 0.661x 0.327 V V 59.04 5.04
提留段操作线方程：
y L w 325.44 87.73 x xw x 0.0024 2.363 x 0.003 V V 137.71 137.71
B 1657.46 7.07406 1.7226 t C 82.7 238.86
求得，pB =52.794 kPa a=pA/ pB =199.25/52.794=3.774 求得 a=3.72
当进料液黏度在 82.7 时 μL=xFμA+(1-xA)μB=0.194×0.48+（1-0.194）×0.3447=0.37095 aμL=1.4000 用 O`connell 法 ET=0.49×(aμL)-0.245=0.45 实际板 NP=
35000 1000 234.38 kg/kmol 7200 20.74
F=D+W xD =0.965
由
DxD D 0.965 99% FxF F 0.194
得 D=46.65kmol/h 代入上式得：W=F-D =187.73kmol/h 甲醇物料衡算 xw =0.0024 4.4 塔板数的确定 1 理论塔板层数 Nt 的求取 可利用图解法求理论板层数 ①由手册查得水-甲醇物系的气液平衡数据，绘出 x-y 图，见图 2。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图（二）中对角线上，自点（0.194， 0.194 ）作垂线即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为 yq=0.574 xq=0.194 故最小回流比为 Rmin=
因塔径 D=1.0m<2.2m，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘. 4.6.3.1 堰长 取溢流堰长 LW=0.66×D=0.66m 4.6.3.2 堰高 由 hW＝hL-hOW 选用平直堰，堰上液层高度 hOW 由式计算，即 how= 取 E=1 how=
2.84 0.000766 3600 ×( )2/3=0.007m 0.66 1000
4.5.2 平均密度 因为 PD=1.03atm=101.325+4=105.325kPa
单板压降 ΔP=70mm 液柱=0.070×1×103×10×13=9100Pa=9.1 kPa PF=PD+0.70×13=114.425kPa 精馏段平均压力 Pm=(105.325+114.425)/2=109.875KPa 4.5.2.1 气相 Pm= 109.875 kPa
３ 设计方案的确定
本设计任务为甲醇的精馏。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 分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属易 挥发物系，最小回流比较小，塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷 却后送至储罐。 4 主要工艺计算 4.1 原料及塔顶、塔底产品的摩尔分率
X i i
分别进行计算
σA=18.00mN/m
σB=65.28mN/m
σLDm =0.965×18.00+0.035×65.28=19.651mN/m 4.5.3.2 进料板 由 tF=82.00℃，查手册得 σA=16.8mN/m σB=62.22mN/m
σLFm=0.12×16.8+0.88×62.22=56.77mN/m 4.5.3.3 平均表面张力 精馏段液相平均表面张力为： σLm=(19.65+56.77)/2= 38.21mN/m 4.5.4 液体平均粘度的计算
1 3 9 1 3 . 3 kg 8 m / 0.195 0.805 734.85 970.5
精馏段液相平均密度为
LM=0.5×( LDM+ LFM)=0.5×(756.06 +913.38)=834.72 ㎏/m3
4.5.3 表面张力 由公式 σm= 4.5.3.1 塔顶 由 tD=65.76℃，查手册得
0.3 32.04 x F= = 0.194 0.3 0.3 32.04 18.02 0.98 32 .04 0.965 xD= 0.98 0.02 32 .04 18 .02
xw=
0.01FX f w
0.0024
图1
精溜塔工艺流程图
4.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF=0. 194×32.04+(1-0.194)×18.02=20.74kg/kmol MD=0.965×32.04+0.035×18.02=31.55 kg/kmol MW=0.0024×46+(1-0.0024)×18.02=18.10 kg/kmol 4.3 物料衡算 原料处理量 总物料衡算 又∵ xF=0.194 F=
甲醇生产过程精馏塔的设计
1 甲醇－水连续精馏塔设计条件 （１） 生产能力：35000 吨/年，年开工 7200 小时 （２） 料液组成：甲醇含量 30%（质量分数） （３） 采用间接蒸汽加热 （４） 采用泡点进料 （５） 塔顶馏出液甲醇含量 98%（质量分数） （６） 塔顶易挥发组分 99%（质量分数） （７） 塔顶压强 1.05atm（绝对压强） （８） 单板压降≤70Kpa 液柱 （９） 加热蒸气压力：0.5Mpa（表压） ２ 主要使用数据 表1 x 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 y 0.000 0.134 0.234 0.304 0.365 0.418 甲醇水溶液汽液相平衡数据（摩尔） x 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 y 0.517 0.579 0.665 0.729 0.779 0.825 x 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00 y 0.870 0.915 0.958 0.979 1.000
AT
4
D2
4
1.02 0.785m / s
umax 0.0740
834.72 1.066 1.196m / s 1.066
取安全系数为 0.7，则空塔气速为 u=0.7umax=0.7×2.069=1.4486m/s D=
4Vs 4 1.292 1.0656m u 1.4486
NT 10.5 23 块 ET 0.45
精馏段实际层数 N 精=6/0.45=13 块 提馏段实际层数 N 提=4.5/0.45=10 块 4.5 物性数据计算 4.5.1 平均分子量 4.5.1.1 塔顶
xD=y1=0.965,查平衡曲线 x1=0.916 气相 液相 MVDM=0.965×32.04+0.035×18.02=31.55 ㎏/kmol MJDM=0.916×32.04+0.084×18.02=30.86 ㎏/kmol
A=749.85 ㎏/m3； LDM= 756.06 ㎏/m3
B=980 ㎏/m3
B=970.5 ㎏/m3 ； A=734.85 ㎏/m3
进料板液相的质量分率
aA 0.12 32.04 0.195 0.12 32xD yq yq xq 0.965 0.574 0.976 0.574 0.194
F×xF=xD×D+W×xw
取操作回流比为 R=2Rmin=2×0976=1.952 4.4.1 操作线方程 求精馏塔的气液相负荷 L=RD=1.952×46.65=91.06kmol/h V=(R+1)D=2.952×46.65=137.71kmol/h L＇ =L+F=91.68+234.38=325.44 kmol/h V＇ =V=137.71 kmol/h 精馏段操作线方程：
Lh=Ls×3600=2.7576m3/h Vh=Vs×3600=3618 m3/h 4.6.1 塔径
Lh L 1 ( ) 2 0.213 Vh V
取 HT=0.45m,取板上清液 hL=0.06m HT-hL=0.39m 由 Umax=C
l v v
查史密斯关联图 C20=0.084
4.4.2 理论塔板数的确定 作出两条操作线，并用 M.T 法求出理论板数：NT=10.5 精馏段：NT=6 提馏段：NT=4.5，由图可知第 7 块为进料板
0.8
Y
0.4 0.0
0.0
0.4
X
0.8
y
0.10