浮阀塔的设计方案(优秀)解析
浮阀塔的设计3
?
NT ET
可根据实验数据或用经验公式估算
塔高 Z ? ?NP ? 1?HT ? Z1 ? Z2
式中：Z1 —— 最上面一块塔板距塔顶的高度，m； Z2 —— 最下面一块塔板距塔底的高度，m。
? HT 对塔的生产能力、操作弹性以及塔板效率均有影响 HT? ，允许的操作气速? ，塔高? , 塔径? 。。
2
how
?
2.84 1000
E????
Lh lw
????3
进口堰： 保证液体均匀进入塔板，也起液封作 用。一般仅在较大塔中设置。进口堰高一般与 降液管底隙高度 h0 相等。
进口堰与降液管间的水平距离 w0 ≥ h0，以保证 液体由降液管流出时不致受到大的阻力。
降液管底隙高度及受液盘
降液管底隙高度应保证溢流液顺畅并防止沉淀
D ? 4 AT
?
A' 的计算
设适宜气速为 u，当体积流量为 Vs 时， A' =Vs / u 求， A' 的关键在于确定流通截面积上的 适宜气速 u
塔板的计算中，通常是以夹带液泛发生的气速（ 泛 点气速 ）作为上限。一般取
u ? ?0.6 ~ 0.85?u f
—— 索德尔斯和布朗（Souders and Brown ）公式
单溢流弓形降液管结构尺寸的计算
降液管的宽度 Wd 和截面积 Af
计算塔径时已根据溢流形式 确定了堰长与塔径的比值
lw/D。
由 lw/D 查图可得 Wd /D 和 Af /AT，D 和 AT 已确定，故降 液管的宽度 Wd 和截面积 Af 也可求得。
液体在降液管中的停留时间 ? 为
? ? Af H T
常压塔 hL=50~100 mm ； 减压塔 hL=25~30 mm 。
化工原理课程设计浮阀塔
化工原理课程设计浮阀塔针对化学工程专业中的化工原理课程，课程设计是一个非常重要而且具有启发性的过程。
在课程设计中，同学们需要充分掌握化工原理的基础知识，学习并掌握化工行业的重要原理和流程，以此为基础，会设计出各种不同类型的化工设备，如浮阀塔等。
在接下来的文本中，我们将介绍化工原理课程设计中的浮阀塔，并探讨其结构、操作和应用。
一、浮阀塔的概念浮阀塔是一种广泛使用的化工设备。
它是一种塔式反应器，用于吸收、分离和提纯混合物。
浮阀塔可以通过不同的设计和流体动力学技术来满足许多不同的化学过程，包括精馏、吸收、萃取、反应和分离等。
浮阀塔可以在一些重要的工业领域得到广泛应用，例如炼油、化工、制药、食品和饮料、制造和环境控制等。
二、浮阀塔的结构浮阀塔一般由圆柱形台式烟囱筒体和立体阀组成，顶部设有入口气流和转子装置，底部装有液体入口和出口。
浮阀塔的圆柱形塔体可根据不同的需求和工艺流程独立选择材料来制作，如不锈钢、碳钢等。
然而，其圆柱形体受到直径与高度比值限定，通常为2-6之间。
浮阀塔可以采用多种转子装置设计，例如平板型、齿轮型、排柱型等。
为防止液面波动，还应在浮阀上设置抑泡板。
阀口下设有气体入口，气体将带动浮阀中的液体上升，并通过液泵进入浮阀塔。
浮阀上的液体将通过分隔板同时与气体接触以达到吸收、萃取、分离和其他化学过程。
三、浮阀塔的操作方式在浮阀塔的化学过程中，上述操作将被重复进行，直到流体达到所需的纯度或浓度，或已完成所需的化学反应。
浮阀塔可以通过各种不同的方式进行操作，取决于所需的化学过程和设备的规格。
浮阀塔中的物流通过操作阀控制，以达到所需的流量，同时还需要控制循环液流量、液位和温度。
在施工过程中，还需要确保严格的安全措施和浮阀的正确操作。
四、浮阀塔的应用场景浮阀塔可用于各种不同类型的操作和化学反应，其中最常见的是可用于精馏塔、萃取塔、吸收塔、氢化处理塔、水解塔、酯化塔、醇酸分离塔等其他一些任何需要操作混合物的化工液态流程。
(完整版)浮阀塔的设计示例
浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。
气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s；气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3；混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。
设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。
适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍即：u＝（0.6～0.8）u F式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距H T=0.6m，板上液层高度h L=0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。
根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。
由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。
（二）溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。
1）降液管尺寸取溢流堰长l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s，合适。
2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长l w=0.7×1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高:h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0′= 0.228m/s；降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数：（个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。
化工机械设备课程设计浮阀塔的设计
摘要 (2)1 前言 (3)1.1 研究的现状及意义 (3)1.2 设计条件及依据 (6)1.3 设备结构形式概述 (7)2 设计参数及其要求 (9)2.1 设计参数 (9)2.2设计条件 (9)2.3设计简图 (10)3 材料选择 (11)3.1 概论 (11)3.2塔体材料选择 (11)3.3裙座材料的选择 (11)4 塔体结构设计及计算 (12)4.1塔体和封头厚度计算 (12)4.1.1 塔体厚度的计算 (12)4.1.2封头厚度计算 (12)4.2塔设备质量载荷计算 (12)4.3风载荷与风弯矩的计算 (14)4.4地震弯矩的计算 (17)4.4.1地震弯矩的计算 (17)4.4.2偏心弯矩的计算 (18)4.5各种载荷引起的轴向应力 (19)4.6塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (20)4.6.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (20)4.6.2.塔体和裙座的稳定校核 (21)4.7塔体水压试验和吊装时的应力校核 (22)4.7.1水压试验时各种载荷引起的应力 (22)4.7.2水压试验时应力校核 (23)4.8基础环的设计 (24)4.8.1 基础环尺寸 (24)4.8.2基础环的应力校核 (24)4.8.3基础环的厚度 (25)4.9地脚螺栓计算 (25)4.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (25)4.9.2地脚螺栓的螺纹小径 (26)符号说明 (27)小结 (30)参考文献 (30)谢辞....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
图纸....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
浮阀塔的设计示例
浮阀塔的设计示例浮阀塔是一种常见的化工设备，用于气体和液体之间的质量传递，尤其是在蒸馏和萃取过程中。
下面是一个浮阀塔的设计示例，重点介绍了它的结构和操作原理。
1.设计目标：本浮阀塔的设计目标是实现高效的质量传递，提高分离效果和产品纯度。
同时，保证设备的安全和可靠性，减少设备的能耗和维护成本。
2.结构设计：该浮阀塔采用垂直立式结构，内部分为多个塔板，每个塔板上安装有浮阀。
塔板之间通过气体和液体的穿孔连接。
在塔顶设置有进料口和出料口，而在塔底则设置有底流液收集器。
此外，还设计了塔壳和塔盖，用于保证设备的结构完整性。
3.操作原理：浮阀塔的操作原理基于浮阀的作用。
浮阀由一个密封球和一个杆连接组成。
当从塔底喷射的气体或液体经过塔板时，浮阀的球会被上升的气体或液体推起，从而打开通道，使气体或液体通过浮阀孔进入上方的塔板。
当上方的塔板上积聚足够的液体时，浮阀球会被液体推下，关闭通道，使液体停留在上方的塔板上。
通过不断重复这个过程，气体和液体之间的质量传递就得以实现。
4.浮阀的设计：浮阀的设计关键是选择合适的密封球和杆的材料，并确定其尺寸和重量。
一般来说，密封球和杆的材料要具有耐腐蚀和耐高温的特性，以满足不同工艺的要求。
此外，密封球的尺寸和重量需要根据气体和液体的流速和密度来确定，以保证浮阀的正常运行。
5.设备的操作与维护：为了确保浮阀塔的高效运行，需要进行定期的检查和维护工作。
首先，要检查浮阀是否正常工作，如有必要，需要更换损坏的浮阀。
其次，要及时清理塔板上的沉积物，以保证通道的畅通。
此外，还需要定期检查塔壳和塔盖的密封性，以防止气体或液体的泄漏。
6.设备的优化改进：针对该浮阀塔的优化改进措施主要包括以下几个方面：一是改善塔板的结构，增加塔板的布置密度，减小气液间的传质距离，从而提高质量传递效果。
二是采用节能技术，如加热和冷凝剂回收，减少能耗和环境污染。
三是引入自动控制系统，实现设备的自动化运行和监控，提高生产效率和安全性。
浮阀塔的设计方案(优秀)解析
滨州学院课程设计任务书一、课题名称甲醇——水分离过程板式精憾塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水溶液处理量：32∞Kg∕lι原料组成：33% （甲醇的质量分率）料液初温：20i C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：98% （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°C设备形式：筛板塔厂址：滨州市三、设计内容1、设计方案的选定2、精餾塔的物料衡算3、塔板数的确泄4、精馅塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进岀口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5、精餾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（精餾段）9、换热器设计10、馅塔接管尺寸计算11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12、绘制板式精憾塔的总装巻图（包括部分构件）（手绘，Al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课程设汁任务书⑵课程设讣成绩评左表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计汁算与说明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⑴写岀详细讣算步骤，并注明选用数据的来源⑵每项设汁结朿后列岀讣算结果明细表⑶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，拟建设计进度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)绪论 (2)第一章设计方案的选择和论证 (3)1.1设计思路 (3)1.2设计方案的确定 (3)1∙3设计步骤 (4)第二章塔的工艺设计 (4)2」基础物性数拯 (4)2.2精餾塔的物料衡算 (6)221原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.2.2进料热状况q的确宦 (6)2.2.3操作回流比R的确定 (7)2.2.4求精餾塔的气液相负荷 (7)2.2.5操作线方程 (7)2.2.6用图解法求理论塔板数 (8)227实际板数的求取 (8)2.3精懈塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)2.3.1进料温度的计算 (9)2.3.2操作压强 (9)2.3.3平均摩尔质量的计算 (10)2.3.4平均密度计算 (10)2.3.5液体平均表而张力计算 (11)2.3.6液体平均粘度计算 (12)2.4精懈塔工艺尺寸的计算 (12)241塔径的计算 (12)2.4.2精馅塔有效高度的计算 (14)2.5塔板主要工艺尺寸的计算 (15)2.5.1溢流装置计算 (15)2.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (16)2.7塔板流体力学验算 (17)2.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (17)2.7.2 淹塔 (17)2.8精餾段塔板负荷性能图 (19)2.8.1雾沫夹带线 (19)2.8.2液泛线 (19)2.8.3液相负荷上限线 (20)2.8.4气体负荷下限线（漏液线） (20)2.8.5液相负荷下限线 (20)2.9小结 (21)第三章辅助设备的计算 (21)3.1精餾塔的附属设备 (21)3.1.1再沸器（蒸馅釜） (22)3.1.2塔顶回流全凝器 (23)3.1.3原料贮罐 (24)3.1.4泵的计算及选型 (24)第四章塔附件设计 (24)4.1接管 (24)4.1.1 进料 (24)4.1.2回流管 (25)4.1.3塔底出料管 (25)4.1.4塔顶蒸气出料管 (25)4.1.5塔底进气管 (25)4.2除沫器 (25)4.3裙座 (26)4.4人孔 (26)4.5塔总体高度的设计 (26)4.5.1塔的顶部空间高度 (26)4.5.2塔的底部空间高度 (26)4.5.3塔立体高度 (26)设计结果汇总 (28)致谢 (29)主要符号说明 (30)附录 (33)化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的饴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多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
浮阀精馏塔设计 -讲解
课程设计题目浮阀精馏塔连续回收乙醇与水混合物中的乙醇设计姓名：黄同月学号：3212003902（30号）班级：121103班指导老师：罗儒显完成时间：2014年9月18日目录一.板式精馏塔工艺设计内容及任务 (3)1.1设计背景 (3)1.2设计目的 (4)1.3设计题目 (4)1.4设计的要求 (4)1.5设计条件及操作条件 (4)1.6 浮阀塔及筛板塔的特性 (5)1.6.1 浮阀塔的特性1.6.2筛板塔的特性二. 精馏塔工艺的设计 (6)2.1精馏塔全塔物料衡算 (6)2.2 理论塔板的计算 (7)2.2.1最小回流比及操作回流比2.2.2精馏段操作曲线2.2.3提馏段操作曲线2.2.4作直角阶梯图求理论塔板2.3实际塔板数计算 (9)2.4常用数据一览表 (9)三.精馏塔尺寸计算 (9)3.1塔径的初步设计 (10)3.1.1塔径3.1.2总塔高3.2塔板主要工艺尺寸 (13)3.2.1溢流装置3.2.2降液管宽度Wd 与降液管面积Af3.2.3降液管底隙高度h3.2.4筛板的布置3.2.5开孔区面积3.3浮阀数目及排列 (16)3.3.1浮阀数目N3.3.2阀孔排列3.4各接管尺寸的确定 (17)3.4.1进料管3.4.2塔釜残夜出料管3.4.3回流管3.4.4塔顶上升蒸汽管3.4.5水蒸气进口管3.5精馏塔主要附属设备 (19)3.5.1冷凝器3.5.2再沸器3.5.3除沫器3.5.4法兰3.5.5视镜3.5.6塔体壁厚3.5.7筒体与封头四.流体力学验算 (21)4.1气体通过浮阀塔版的压力降（单板压降） (21)4.1.1干板阻力hc4.1.2板上充气液阻力h14.1.3由表面张力引起的阻力4.2漏液验算 (21)4.3液泛验算 (21)4.4雾沫夹带验算 (22)五.操作性能负荷图 (22)5.1气相负荷下限线（又称漏液线），记为线1 (24)5.2过量雾沫夹带线（又称为气相负荷上限线），记为线2 (24)5.3液相负荷下限线，记为线3 (24)5.4液相负荷上限线，记为线4 (25)5.5液泛线，记为线5 (25)六.浮阀塔板工艺设计结果一览表 (26)七.参考文献 (27)八.设计心得 (28)一.板式精馏塔工艺设计内容及任务1.1设计背景随着世界石油资源的减少,作为生物燃料的无水乙醇在今后的动力燃料中可能占一席之地，而无水乙醇与汽油混合(俗称汽油醇) 可作为内燃机的燃料就成为很多公司的首选。
乙醇浮阀塔精馏工艺设计
乙醇浮阀塔精馏工艺设计
乙醇浮阀塔精馏工艺设计需要综合考虑多种因素，以下是一个简要的设计方案：
设计采用F1型浮阀塔，常压蒸馏。
原料液经预热器加热至泡点后，进入精馏塔的进料板。
在每层塔板上，回流液体与上升的蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
在设计过程中，需要确定工艺条件，进行工艺计算及选型，并对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，同时进行塔板的流体力学验算及负荷性能图，辅助设备的计算与选型，主体设备的机械设计等。
浮阀塔是一种广泛应用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中的塔设备，具有处理能力大、操作弹性大、塔板效率高、压强小、液面梯度小、使用周期长等优点。
在设计过程中，可以根据实际需求选择合适的浮阀塔型号和工艺参数，以达到最佳的分离效果。
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滨州学院课程设计任务书一、课题名称甲醇——水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水溶液处理量：3200Kg/h原料组成：33%（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：98%（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滨州学院化工原理课程设计说明书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⑴写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源⑵每项设计结束后列出计算结果明细表⑶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)绪论 (2)第一章设计方案的选择和论证 (3)1.1设计思路 (3)1.2设计方案的确定 (3)1.3设计步骤 (4)第二章塔的工艺设计 (4)2.1基础物性数据 (4)2.2精馏塔的物料衡算 (6)2.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.2.2进料热状况q的确定 (6)2.2.3操作回流比R的确定 (7)2.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7)2.2.5操作线方程 (7)2.2.6用图解法求理论塔板数 (8)2.2.7实际板数的求取 (8)2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)2.3.1进料温度的计算 (9)2.3.2 操作压强 (9)2.3.3平均摩尔质量的计算 (10)2.3.4平均密度计算 (10)2.3.5液体平均表面张力计算 (11)2.3.6液体平均粘度计算 (12)2.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12)2.4.1塔径的计算 (12)2.4.2精馏塔有效高度的计算 (14)2.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)2.5.1溢流装置计算 (15)2.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (16)2.7塔板流体力学验算 (17)2.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (17)2.7.2淹塔 (17)2.8精馏段塔板负荷性能图 (19)2.8.1雾沫夹带线 (19)2.8.2液泛线 (19)2.8.3液相负荷上限线 (20)2.8.4气体负荷下限线（漏液线） (20)2.8.5液相负荷下限线 (20)2.9小结 (21)第三章辅助设备的计算 (21)3.1精馏塔的附属设备 (21)3.1.1再沸器（蒸馏釜） (22)3.1.2塔顶回流全凝器 (23)3.1.3原料贮罐 (24)3.1.4泵的计算及选型 (24)第四章塔附件设计 (24)4.1接管 (24)4.1.1进料 (24)4.1.2回流管 (25)4.1.3塔底出料管 (25)4.1.4塔顶蒸气出料管 (25)4.1.5塔底进气管 (25)4.2除沫器 (25)4.3裙座 (26)4.4人孔 (26)4.5塔总体高度的设计 (26)4.5.1塔的顶部空间高度 (26)4.5.2塔的底部空间高度 (26)4.5.3塔立体高度 (26)设计结果汇总 (28)致谢 (29)主要符号说明 (30)附录 (33)摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的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多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。
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。
本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计针对二元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。
本设计书对甲醇和水的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图。
采用浮阀精馏塔，塔径0.8米，按逐板计算理论板数为25。
算得全塔效率为0.46。
塔顶使用全凝器，部分回流。
精馏段实际板数为14，提馏段实际板数为11。
实际加料位置在第15块板(从上往下数)，操作弹性为3.19通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。
塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。
再沸器采用卧式浮头式换热器。
用160℃饱和蒸汽加热，用20℃循水作冷凝剂。
饱和蒸汽走管程，釜液走壳程。
关键词：甲醇--水、精馏、图解法求理论塔板数、负荷性能图绪论化工生产中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。
互溶液体混合物的分离有多种方法，蒸馏及精馏是其中最常用的一种。
蒸馏是分离均相混合物的单元操作之一，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工生产过程的主要单元操作。
为实现高纯度的分离已成为蒸馏方法能否广泛应用的核心问题，为此而提出了精馏过程。
精馏的核心是回流，精馏操作的实质是塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。
我们工科大学生应具有较高的综合能力、解决实际生产问题的能力和创新的能力。
课程设计是一次让我们接触并了解实际生产的大好机会，我们应充分利用这样的机会去认真去对待。
而新颖的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是我们所应坚持努力的方向和追求的目标。
浮阀塔盘自20世纪50年代初期开发以来，由于制造方便及其性能上的优点，很多场合已取代了泡罩塔盘。
这类塔盘的塔盘板开有阀孔，安置了能在适当范围内上下浮动的阀片，其形状有圆形、条形及方形等。
由于浮阀与塔盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调节，因而在较宽的气体负荷范围内，均能保持稳定操作。
气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也较小。
与泡罩塔盘相比，处理能力较大，压力降较低，而塔板效率较高，缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落。
操作气速不可能会很高，因为会产生严重的雾沫夹带，这就限制了生产能力的进一步提高。
具有代表性的浮阀塔有F1型（V1型）浮阀塔板、重盘式浮阀塔、盘式浮阀、条形浮阀及锥心形浮阀等。
第一章设计方案的选择和论证1.1设计思路在本次设计中，我们进行的是甲醇和水二元物系的精馏分离，简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分离，是精馏塔的基本原理。
实际上，蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
蒸馏过程按操作方式不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏，我们这次所用的就是浮阀式连续精馏塔。
蒸馏是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。
热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
在此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。
要保持塔的稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料。
塔顶冷凝器可采用全凝器、分凝器-全能器连种不同的设置。
在这里准备用全凝器，因为可以准确的控制回流比。
此次设计是在常压下操作。
因为这次设计采用间接加热，所以需要再沸器。
回流比是精馏操作的重要工艺条件。
选择的原则是使设备和操作费用之和最低。
在设计时要根据实际需要选定回流比。
在此使用浮阀塔，浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点，其突出优点是可以根据气体的流量自行调节开度，这样就可以避免过多的漏液。
另外还具有结构简单，造价低，制造方便，塔板开孔率大，生产能力大等优点。
浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，其多用不锈钢板或合金。
近年来所研究开发出的新型浮阀进一步加强了流体的导向作用和气体的分散作用，使气液两相的流动接触更加有效，可显著提高操作弹性和效率。
从甲醇—水的相关物性中可看出它们可近似地看作理想物系。
而且浮阀与塔盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调节，因而在较宽的气体负荷范围内，均能保持稳定操作。
气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也较小。
1.2设计方案的确定总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。
⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。
由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。
设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。
⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省电的消耗。
回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。
冷却水的节省也对操作费用和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。
因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。
⑶ 保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。
塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。
1.3设计步骤本次设计主要是针对甲醇和水二元液体混合物系的分离，由于分离要求非常高，因此选用精馏操作来实现该任务。
根据对工业生产中各种常见板式塔的特点进行分析和设计任务的要求，本设计选用浮阀精馏塔。
一般的精馏装置包括精馏塔、再沸器、冷凝器、釜液冷却器、产品冷却器等设备。
精馏的原理是多次部分汽化与多次部分冷凝，因此在设计和操作过程中，充分考虑热量的利用是经济生产的关键。
一般情况下，热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
在此过程中，热能利用率很低，如何选用高效节能、投资低的节能工艺是设计的关键。
具体设计步骤如图所示：第二章 塔的工艺设计2.1基础物性数据（1）常压下，甲醇—水的汽液平衡数据温度液相中甲醇的摩尔分数x气相中甲醇的摩尔分数y温度液相中甲醇的摩尔分数x气相中甲醇的摩尔分数y100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0..08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.150.51765.00.950.97981.7 0.20 0.579 64.5 1.0 1.0 78.0 0.30 0.665（2）常压下，甲醇—水的比热容数据温度/℃60 70 80 90 100 甲醇/ kJ/（kg ℃） 2.68 2.71 2.79 2.85 2.90 水/ kJ/（kg ℃） 4.187 4.178 4.195 4.208 4.220(3)饱和蒸汽压Po Antoine方程B lgP A-C tA B C甲醇7.20587 1582.271 239.726水17.4285 3816.44 227.02（4）甲醇-水的液相密度温度℃60 70 80 90 100甲醇3/kg m755 745 730 725 710水3/kg m983.2 977.8 971.8 965.3 958.4 （5）液体表面张力温度℃60 70 80 90 100甲醇/mN m19 18.2 17.2 16.2 15.1水/mN m66.2 64.3 62.6 60.7 58.8 （6）液体表面粘度温度℃60 70 80 90 100甲醇mPa s0.36 0.32 0.28 0.24 0.20水mPa s0.46 0.4061 0.3565 0.3165 0.2838 （7）液体的汽化热温度℃60 70 80 90 100 甲醇/kJ kg1130 1120 1115 1070 1020 水/kJ kg2358.6 2334.0 2308.8 2283.2 22572.2精馏塔的物料衡算2.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数（1）甲醇的摩尔质量：32.04A M =/kg kmol 水的摩尔质量：B M =18.02/kg kmol 0.33/32.0421.69%0.33/32.040.67/18.02F x ==+0.98/32.0496.5%0.98/32.040.02/18.020.01/32.040.56%0.01/32.040.99/18.02D W x x ==+==+ (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量：0.216932.04(10.2169)18.0287.3021.0366/0.974478(10.9744)9278.36/D M kg kmolM kg kmol=⨯+-⨯==⨯+-⨯=F (3) 物料衡算 原料处理量 ： 332001042.544/360021.0366F kmol s ⨯==⨯总物料衡算：F D W =+即 42.2544D W += …………………………………………（1） 易挥发组分物料衡算：F D W Fx Dx Wx =+即 0.9650.05642.25440.2169D W ⨯+⨯=⨯ ……………………（2） 解得： D=9.31/kmol s W=32.94/kmol s2.2.2进料热状况q 的确定由文献[]2中甲醇——水混合液t-x-y 图可知，进料组成0.2169F x =时，溶液的泡点为82℃，平均温度=8220512+=℃ 由文献[]3液体的比热容查得： 51℃水的比热容为4.175kJ/（kg •℃）甲醇用内插法求的：20℃ 2.48kJ/（kg •℃） 57.65℃ 2.65kJ/（kg •℃）11512060512.48 2.65P P C C --=--1P C =2.61kJ/（kg •℃）故原料液的平均比热容为4.17532.040.2169 2.6118.02(10.2169)77.0534p C =⨯⨯+⨯⨯-= kJ/（kg •℃）用内插法计算操作条件下，甲醇和水的汽化热 由表7可知：设甲醇和水的汽化热分别为X ，YkJ/kg 对于甲醇：355.15353.2363.2355.1534.7533.94X X--=--解得：甲醇的汽化热为1079.9kJ/kg 同理：水的汽化热为2303.2kJ/kg所以:1079.932.040.21692303.218.02(10.2169)40006.25841m γ=⨯⨯+⨯⨯-= kJ/kg 所以:77.4063(8220)40006.2581 1.11941440006.2581p C t q γγ∆+⨯-+===所以q 线方程为：9.3707 1.9373q x =-2.2.3操作回流比R 的确定在图上可知：q x=0.26qy =0.631min 0.9650.6310.910.6310.26D q q qx y R y x --===--min (1.5~2.0)R R =min1.5R R =所以，min 1.5 1.50.91 1.365R R ==⨯=2.2.4求精馏塔的气液相负荷1.3659.3112.7082/L R D mol s =⨯=⨯= (1)(1.3651)9.3122.0182/V R D mol s =+=+⨯= '12.7082 1.36542.254470.3855/L L qF mol s =+=+⨯= '(1)22.0182(1.3651)42.254437.411/V V q F mol s =+-=+-⨯=2.2.5操作线方程精馏段操作线方程为：1 1.3650.96511 1.36511.3651D n n n x R y x x R R +=-=+++++1 1.87990.4080n n y x +=+提馏段操作线方程为：1'70.385532.940.0056 1.87990.0049''37.41137.4411w n n n n Wx L y x x x V V +=-=-⨯=-2.2.6用图解法求理论塔板数所以总理论板数为=T N 11块（包括再沸器），第7块板上进料。