甲醇—水填料精馏塔设计示例-精选.
甲醇—水分离过程填料精馏塔设计
甲醇—水分离过程填料精馏塔设计1.设计方案的确定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。
甲醇常压下的沸点为64.7℃，故可采用常压操作。
用30℃的循环水进行冷凝。
塔顶上升蒸汽用全冷凝器冷凝，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槽。
因所分离物系的重组分为水，故选用直接蒸汽加热方式，釜残液直接排放。
甲醇-水物系分离难易程度适中，气液负荷适中，设计中选用金属环矩鞍DN50填料。
2.精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量： M甲=32.04kg/kmol水的摩尔质量: M水=18.02kg/kmolXF=(0.46/32.04)/[0.46/32.04+0.54/18.02]=0.324XD=(0.997/32.04)/[0.997/32.04+0.003/18.02]=0.995XW=(0.005/32.04)/(0.005/32.04+0.995/18.02)=0.00282.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.324*32.04+(1-0.324)*18.02=22.56kg /kmolMD=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kg/kmolMW=0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06kg/kmol2.3物料衡算原料处理：qn,F=3000/22.56=132.98 kmol/h总物料衡算: 30.728=qn,D +qn,W甲醇物料衡算: 132.98*0.324=0.995 qn,D +0.0028qn,W解得: qn,D =43.05kmol/h qn,W=89.93kmol/h3塔板数的确定3.1甲醇-水属理想物系,故可用图解法求理论板层数.3.1.1由以知的甲醇-水物系的气液平衡数据,绘出x-y图.3.1.2求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比:在x-y 图中对角线上，自点e （0.324,0.324）作垂线即为进料线.该线与平衡线的交点坐标: y =0.682 x =0.324 故最小回流比; R min=(x D –y q )/(y q –x q )=(0.995-0.682)/(0.682-0.324)=0.87. 取操作回流比:R=1.743.1.3求精馏塔的气液相负荷q n,L =R* q n,D =1.74*43.05=74.91kmol/hq n,V =(R+1)* q n,D =2.74*43.05=117.96kmol/h q 、n,L= q n,L +q n,F =74.91+132.98=207.89 kmol/h q 、n,V = q n,V =117.96 kmol/h 3.1.4操作线方程 精馏段：y===0.635x+0.363提馏段：y ’===1.762-0.00213.1.5采用图解法求理论求解结果为：总理论板数: N T =11 进料位置为: N F =7 3.2全塔效率E绘出甲醇-水的气液平衡数据作t-x/y 图,查得:塔顶温度: t=64.6℃ 塔平均温度:t=82.0℃塔釜温度: t=99.3℃ 精馏段平均温度:t=70.75℃ 进料温度: t=76.8℃ 提馏段平均温度:t=88.05℃ 82.0℃下进料液相平均粘度:查手册有:μ甲=0.272mpas, μ水=0.3478mpas ，x 甲=0.192 y 甲=0.565μ=X μ甲+(1-X) μ水=0.324*0.272+(1-0.324)*0.3478=0.323mpasα===5.47=0.49=0.49=0.433.3实际塔板数的求取精馏段实际板层数: N=N/=6/0.43=13.95≈14块提留段实际板层数: N =N/=5/0.43=11.63≈12块.4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算4.1平均摩尔质量塔顶平均摩尔质量:X=Y=0.995. 查平衡曲线(X-Y图)得:X=0.98 MVD=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kmol/hMLD=0.98*32.04+(1-0.98)*18.02=31.76kmol/h 进料板层平均摩尔质量:查X-Y图得: YF =0.578 XF=0.196MVF=0.578*32.04+(1-0.578)*18.02=26.12kmol/hMLF=0.196*32.04+(1-0.196)*18.02=20.77kmol/h 塔底平均摩尔质量:XW =0.0028. YW=0.013MVW=0.013*32.04+(1-0.013)*18.02=18.20 kmol/hMLW=0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06kmol/h 精馏段平均摩尔质量:MVJ=(+)/2=(31.97+26.12)/2=29.05 kmol/hMLJ=(+)/2=(31.76+20.77)/2=26.27 kmol/h提馏段平均摩尔质量:M’VJ=(+)/2=(26.12+18.20)/2=22.16 kmol/hM’LJ=(+)/2=(20.77+18.06)/2=19.41kmol/h4.2平均密度计算(1).气相平均密度:由气液平衡图求得蒸汽平均温度：tJ = 70.75℃，tT=88.05℃故得精馏段的蒸汽密度：ρY，J =M T，J /22.4*[T0 /（T0 +t J）] =1.063kg/m3提留段的蒸汽密度：Y，T =MT，T/22.4*[T/（T+tT）] =0.748kg/m3(2).液相平均密度计算: 液相平均密度依下列式计算:1/lm=∑i/i塔顶液相平均密度计算:由t=64.6℃查手册得:甲醇=747.24kg/m -3水=980.66 kg/m 3lDm=1/[(0.997/747.24)+(0.003/980.66)]=747.77 kg/m 3进料板液相平均密度:由t=76.8℃,查手册得: 甲醇=736.88kg/m -3水=974.98kg/m 3进料板液相的质量分数：甲醇=0.196*32.04/[(0.196/32.04)+(0.804/18.02)]=0.302lFm=1/[(0.302/736.88)+(0.698/974.98)]=888.30 kg/m 3塔底液相的平均密度：查手册得在99.3℃时水的密度为：甲醇=712.9kg/m -3水=958.88 kg/m 3=1/[(0.005/712.9)+(0.995/958.88)]=957.23kg/m 3精馏段液相平均密度为:lJ=(747.77+888.30)/2=818.04 kg/m 3提留段液相平均密度：lT=（888.30+957.23）/2=922.77 kg/m 34.3液体平均表面张力计算 液相平均表面张力依下式计算: δ=∑x i /δi塔顶液相平均表面张力的计算:由t=64.6℃查手册得: δ甲醇=18.2 mN/m δ水 =65.345 mN/m δlDm =0.995*18.2+0.005*65.345=18.44 mN/m进料板液相表面张力的计算:由t=76.8℃查手册得: δ甲醇=17.3mN/m δ水=63.144 mN/mδlFm=0.122*17.3+0.818*63.144=54.16 mN/m 塔釜液体的表面张力接近水的表面张力，由t= 99.3℃查手册得：δ甲醇=12.878mN/m δ水=58.933 mN/mδlWm=0.0028*12.878+0.9972*58.933=58.80 mN/m 精馏段液相平均表面张力为:δlT=(18.44+54.16)/2=36.3 mN/m提留段液体平均表面张力为：δlT=(54.16+58.80)/2=56.48 mN/m4.4液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即:lgμm =∑xilgμi塔顶液相平均粘度的计算:由t=64.6℃查手册得：μ甲醇=0.330 mpas μ水=0.448 mpaslgμlDm=0.995*lg0.33+0.005*lg0.448解出：μlDm=0.3305 mpas进料板液相平均粘度的计算：由t=76.8℃查手册得：μ甲醇=0.286 mpas μ水=0.329 mpaslgμlFm=0.196*lg(0.286)+0.804*lg(0.329)解出：μlDm=0.3587 mpas塔釜液相平均粘度的计算：由t=99.3℃查手册得：μ甲醇=0.2295mpas μ水=0.2861mpaslgμlWm=0.0028*lg(0.2295)+0.9972*lg(0.2861)解出：μlDm=0.2859 mpas精馏段液相平均粘度为：μlJ=(0.3587+0.3305)/2=0.3346 mpas提留段液相平均粘度为：μlT=(0.3587+0.2859)/2=0.3223 mpas5精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1 塔径的计算5.1.1精馏段塔径计算WL=74.91*26.27=1967.89 kg/hWV=117.96*29.05=3426.74 kg/h精馏段气、液混合物的平均体积流量：= ==0.924m3/s= ==0.000668m3/s贝恩—霍根关联式=A-K=0.06225-1.75*解得：=5.36 m/s取=0.7=3.752 m/sD==0.56m圆整为0.6m此时==3.27m/s泛点速率校核：==0.61 在允许范围内5.1.2.提留段塔径计算计算方法同精馏段,计算结果为:uF=5.72m/sD=0.542 m圆整塔径,取 D=0.60m.泛点率校核：u==3.44m/su/ uF=(3.44/5.72)=0.60 (在允许范围内) 填料规格校核： D/d =600/50=12 >8液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为: (lw )m=0.08 m3 / m2h查附录五得：at=74.9m3 /m2 .h.u min =(lw)m* at=0.08*74.9=5.992 m3 / m2hu=3600*0.000668/(0.785*0.6*0.6)=8.51m3 / m2h >5.992 m3 / m2h 5.2填料层高度计算Z=HETP*NT.Lg(HETP)=h-1.292lnδl +1.47lnμl查表有: h=7.0653.精馏段填料层高度为：HETP=0.862m Z景=6*0.862=5.172 mZ′精=1.25*5.172=6.465 m提留段填料层高度为：HETP=0.442mZ提=5*0.442=2.21 mZ′提=1.25*2.21=2.76 m设计取精馏段填料层高度为6.5m,提留段填料层高度为3m.对于环矩鞍填料, 要求h/D=8～15. hmax≤6m.取h/D=12, 则 h=12*600=7.2 m.不需要分段。
甲醇水填料塔 精馏课程设计! 完整版.
摘要：本说明书介绍了甲醇—水溶液填料精馏塔的优化设计，主要内容包括了此次课程设计的计算机编程—最佳回流比的优化计算、塔的主要尺寸设计（包括塔板的板面设计、阻力损失等）、辅助设备选型、填料精馏塔图纸的绘制等若干重要环节。
本文详细阐述了设计的思路，计算贯穿在整个设计中，最后得出一定条件下的最优化设计方案，并在附录中填加了优化设计的程序清单。
关键词：甲醇精馏；填料塔；优化设计1前言本次课程设计任务为设计一甲醇—水溶液填料精馏塔，要求处理量：20000（吨/年）、料液浓度：15%（wt%）、产品浓度：99.5%（wt%）、回收率：99.9%、填料类型：鲍尔环、每年实际生产时间：7200小时/年。
通过对甲醇—水填料精馏塔的优化设计，提出对于一定工艺要求的最优化方案，从而达到节能和节省费用的目的。
在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
在化学工业中，总能耗的40%用于分离过程，而其中的95%是精馏过程消耗的因此，有必要开辟多种途径来回收利用余热，降低再沸器能耗，实现精馏节能。
同时，精馏所需费用在生产装置的总投资及操作费中占了相当大的比例。
当今世界对甲醇的需求量极大，而甲醇的精馏也越来越受到重视，因此甲醇的精馏的研究也越来越重要。
甲醇精馏塔的优化设计无论是对节省投资，还是降低能耗，都具有非常重要的意义。
为了使填料塔的设计获得满足分离要求的最佳设计参数(如理论板数、热负荷等) 和最优操作工况(如进料位置、回流比等) ,准确地计算出全塔各处的组分浓度分布(尤其是腐蚀性组分) 、温度分布、汽液流率分布等,常采用高效填料塔成套分离技术。
而且,20 世纪80 年代以来,以“高效填料及塔内件”为主要技术代表的新型填料塔成套分离工程技术在国内受到普遍重视。
由于其具有高效、低阻、大通量等优点,广泛应用于化工、石化、炼油及其它工业部门的各类物系分离。
进入20 世纪90 年代,高效填料塔成套分离工程技术开始向行业化、复合化、节能化、大型化方向发展,如复合塔。
甲醇-水分离精馏塔设计 完整版
u －空塔气速 m/s u0－气体通过筛孔的速度 ,m/s uo,min－漏液点气速， m/s tF－ 进料板温度℃ tD－塔顶 温度℃ tW－塔底 温度℃ tm－平均 温度℃ W－釜残液流量 kmol/h wc －边缘区宽度 m wd －弓形降液管的宽度 m ws －破沫区宽度 m x －液相中易挥发组分的摩尔分率 y －气相中易挥发组分的摩尔分率 Z －塔高 m
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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 水的摩尔质量
xF
M甲醇 32kg / kmol M水 18kg / kmol
0.46 / 32 =0.324 0.46 / 32 0.54 / 18 0.98 / 32 xD =0.965 0.98 / 32 0.02 / 18 0.005 / 32 xW =0.00282 0.005 / 32 0.995 / 18
2、 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF 0.324 32 (1 0.324) 18 22.54kg / kmol
MD 0.965 32 (1 0.965) 18 31.51kg / kmol MW 0.00282 32 (1 0.00282) 18 18.04kg / kmol
1 0.4 4.04 0.4(1 0.729)
2
3
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则
0.9194 (1 0.8741) 1.643 0.8741 (1 0.9194)来自 m
1 2 3
4
4
4.65
相平衡方程为；
y x/ 1 ( 1x )
甲醇与水填料精馏塔的设计任务书
食品工程原理课程设计说明书甲醇、水填料精f留塔的设计姓名:学号:班级:指导老师:一、设计任务书 (3)二、设计方案简介 (3)三、工艺计算 (5)1.基础物性数据 (5)(1)液相物性的数据 (5)(2)气相物性数据 (5)(3)......................................................................................................................... 气液相平衡数据.. (5)(4)......................................................................................................................... 物料衡算62.填料塔的工艺尺寸的计算 (7)(1)塔径的计算 (7)(2)填料层高度计算 (9)(3)填料塔附属高度及总高计算 (11)(4)填料层压降计算 (11)(5)液体分布器简要设计 (12)(6)吸收塔接管尺寸计算 (13)四、设计一览表 (13)五、主要符号说明 (14)六、参考文献 (15)七、附图 ..............................................................食品工程原理课程设计任务书设计题目：分离甲醇-水混合物的填料精馏塔第一章流程的确定和说明一、加料方式加料方式有两种，高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。
通过重力加料，可以节省一笔动力费用。
但由于多了高位槽，建设费用相应增加，采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单、安装方便；如采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。
甲醇-水分离过程填料精馏塔设计
甲醇-水分离过程填料精馏塔设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：化工原理课程设计起止时间2010年12月27日～2011年1月7日题目甲醇—水分离过程填料精馏塔设计学院名称核资源与核燃料工程学院学生姓名林江平班级核化082 指导教师肖志海职称副教授院长谭凯旋2010年12月27日甲醇—水分离过程填料精馏塔设计目录一,设计任务。
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.3二，中英文摘要。
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4三，前言。
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(5)四，设计方案的确定.。
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.6五，设计计算。
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..8 1，精馏塔的物料衡算。
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(8)2,塔板数的确定.。
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83，精馏塔的工艺条件及物性数据的计算。
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.104，精馏塔的塔体工艺尺寸计算.。
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115,填料层压降计。
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.13 6，设计一览表...。
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13六，设计过程心得.....。
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14七，参考文献.。
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.16一设计任务书1．处理量:8000 （吨/年）2. 料液浓度：45％ (wt％）3．产品浓度：98% （wt％）4．易挥发组分回收率：99.5%5．每年实际生产时间:7200小时/年6．操作条件1) 塔顶压力： 4KPa（表压）2）进料热状况:饱和液体进料3）回流比： 44）塔底加热蒸汽压力： 0。
化工课程设计甲醇-水分离过程填料精馏塔设计.
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 0.3MPa(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1 精馏塔的物料衡算1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量 AM =32.04kg/kmol 水的摩尔质量BM=18.02kg/kmol324. 002. 18/54. 004. 32/46. 004. 32/46. 0=+=F x 982. 002. 18/01. 004. 32/99. 004. 32/99. 0=+=D x 0056. 002. 18/99. 004. 32/01. 004. 32/01. 0=+=W x1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量(kg/kmol56. 2202. 18324. 0104. 32324. 0=⨯-+⨯=F M (kg/kmol 79. 3102. 18982. 0104. 32982. 0=⨯-+⨯=D M (kg/kmol10. 1802. 180056. 0104. 320056. 0=⨯-+⨯=W M1.3 物料衡算原料处理量51. 8756. 222430014215000=⨯⨯=F kmol/h总物料衡算 87.51=D+W 甲醇物料衡算WD ⨯+⨯=⨯0056. 0982. 0324. 051. 87联立解得 D=28.54kmol/h W=58.97kmol/h 2 塔板数的确定 2.1 理论板层数T N 的求取 2.1.1 相对挥发度的求取由1( 1(A A A A y x y x --=α，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/℃ xy温度/℃ xy1000.000.0075.30.40 0.72 9 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 69.30.70 0.87 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.91 5 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.95 8 84.4 0.15 0.51765.00.950.97981.7 0.20 0.579 64.51.001.0078.0 0.300.665表2温度/℃挥发度温度/℃挥发度 96.4 7.582 78 4.632 93.5 7.332 75.3 4.035 91.2 6.843 73.13.525 89.36.61071.23.14387.76.46469.32.86884.4 6.066 67.6 2.691 81.7 5.501662.534所以4.45α==2.1.2 求最小回流比及操作回流比泡点进料：324 . 0==F sx x由q 线与平衡线的交点e （x e ，y e ）作图可得：00.20.40.60.810.20.40.60.81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 （x e ，y e ）=（0.324，0.681）故最小回流比为m in R =D e e ex y y x --==--324. 0681. 0681. 0982. 00.843取操作回流比为R=2m inR =2⨯0.843=1.6862.1.3 求精馏塔的气、液相负荷=⨯==5. 28686. 1RD L 40.051kmol/h=⨯=+=5. 28686. 2 1(D R V 76.551kmol/h=+=F L L '40.051+87.5=127.551kmol/h==V V '76.551kmol/h2.1.4 求操作线方程精馏段操作线方程为：1n y +=1R R +nx +1D x R +=686. 2686. 1nx +686. 2982. 0=0.63nx +0.366（a ）提馏段操作线方程：=⨯-=-=+0056. 0551. 7659551. 76551. 127''' 1' m w m m x x vw x VL y1.666mx -0.0043 （b ）2.1.5 采用逐板法求理论板层数由 1(1 q qqx y x αα=+- 得yyx 1(--=αα将α=4.45 代入得相平衡方程yy yyx 45. 345. 4 1(-=--=αα （c ）联立（a ）、（b ）、（c ）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。
甲醇-水精馏塔的设计---副本 精品
一、概述精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。
化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。
为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。
可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作二、设计方案的确定及流程说明2.1装置流程的确定精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，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，为此，在确定流程时应考虑余热的利用，注意节能。
甲醇—水混合液（原料）经预热器加热到指定温度后送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。
在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续的从再沸器取出部分液体气化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。
塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶或是自然回流作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品。
塔釜采用间接蒸汽和再沸器共热。
塔底产品经冷却后送入贮槽。
2.2流程图如右图所示：2.3操作条件操作压力：精馏操作可在常压、减压和加压下进行。
塔内操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。
根据所处理的物料性质，本设计中已制定为塔顶压力为101.3kPa。
进料热状态：进料状态有5种，可用进料状态参数q值来表示。
本设计中已制定为饱和液体进料即q=1。
加热方式：蒸馏一般采用间接蒸汽加热，设置再沸器，但也可采用直接蒸汽加热。
但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提留段增加塔板以达到生产要求。
甲醇-水填料精馏塔的课程设计
摘要：填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。
本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。
根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。
通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而得到精馏塔的理论板数。
分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。
对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。
对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。
关键词：填料塔；流量；回流比；理论板数；工艺尺寸第一章：设计任务书 (1)一、设计题目 (1)二、操作条件 (1)三、填料类型 (1)四、设计内容 (2)第二章：工艺设计计算 (2)一、设计方案的确定 (2)二、精馏塔的物料衡算 (3)三、理论塔板数的确定 (3)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (10)六、填料层压降的计算 (13)七、筒体壁厚的计算 (14)八、管径的计算 (14)九、液体分布器简要设计 (16)第三章：结论 (18)一、设计感想 (18)二、全章主要主要符号说明 (19)三、参考资料： (20)第一章：设计任务书一、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液，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。
为使废甲醇溶液重复利用，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≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇溶媒的处理量为4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
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甲醇—水分离装置的工艺设计摘要甲醇是一种重要的化工原料，其用途广泛，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、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。
甲醇易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其它物质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。
精馏是应用最广的传质分离操作，板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。
筛板塔和浮阀塔成功地取代泡罩塔是效益巨大的成果。
板式塔的设计已达到较高水平，设计结果比较可靠。
马伦戈尼效应造成的界面湍动现象和汽液两相间的不同接触工况的研究，使认识得到了深化，对传质效率的研究有所促进。
具有各种特点的新型塔板开发研究不断取得成果。
对于塔板上汽液两相流动和混合状况、雾沫夹带及它们对效率的影响研究不断深入，但离得到一个通用而可靠的效率估算模型尚有较大距离，特别是多元系统的效率。
进一步深入进行塔中汽液两相流动状况的研究，对于预测压降、传质效率和塔板的可操作区域，对于认识至今了解甚少的降液管中状况都十分有意义。
关键词：甲醇；精馏；板式塔目录摘要 (1)目录 (2)前言 (3)第一章文献综述 (5)1.1甲醇 (5)1.1.1甲醇的性质 (5)1.1.2甲醇的用途 (5)1.1.3甲醇工业 (5)1.1.4甲醇的下游产品 (6)1.2精馏原理 (7)1.3板式塔 (8)1.3.1 板式塔分类 (8)1.3.2 板式塔的结构 (8)1.3.3 板式塔的特点 (10)1.3.4 板式塔的作用 (10)第二章设计部分 (12)2.1设计任务 (12)2.2 设计方案的确定 (12)2.3 设计计算 (12)2.3.1 精馏塔的物料衡算 (12)2.3.2 精馏塔塔板数的确定 (13)2.3.3 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算 (14)2.3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17)2.3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18)2.3.6 筛板的流体力学验算 (20)2.3.7 塔板负荷性能图 (23)第三章结论 (27)参考文献 (29)致谢 (30)前言甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料,尤其近年来在有些以达国家中, 甲醇以清洁燃料的身份登上了环境保护的殿堂,更使其身份倍增.因此,发达国家中甲醇产量仅次于乙烯,丙烯,苯,居第四位.。
甲醇能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数有机溶剂限混合。
甲醇易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其它物质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。
分离甲醇有很多方法，这次我用的分离方法是精馏塔的板式塔分离法。
板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。
筛板塔和浮阀塔成功地取代泡罩塔是效益巨大的成果。
板式塔的设计已达到较高水平，设计结果比较可靠。
马伦戈尼效应造成的界面湍动现象和汽液两相间的不同接触工况的研究，使认识得到了深化，对传质效率的研究有所促进。
具有各种特点的新型塔板开发研究不断取得成果。
对于塔板上汽液两相流动和混合状况、雾沫夹带及它们对效率的影响研究不断深入，但离得到一个通用而可靠的效率估算模型尚有较大距离，特别是多元系统的效率。
进一步深入进行塔中汽液两相流动状况的研究，对于预测压降、传质效率和塔板的可操作区域，对于认识至今了解甚少的降液管中状况都十分有意义。
第一章文献综述1.1甲醇1.1.1甲醇的性质甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，常温下对金属无腐蚀性（铅、铝除外），略有酒精气味。
分子量32.04，相对密度0.792(20/4℃)，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度 1.11，蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2℃)，蒸气与空气混合物爆炸极限 6～36.5 %（体积比），能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。
1.1.2甲醇的用途甲醇用途广泛，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、硫酸二甲脂等多种有机产品，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。
1.1.3甲醇工业甲醇生产过程比较简单,原料来源多样,煤、石脑油和天然气均可制甲醇。
甲醇用途广泛,它的下游产品多达几百种。
近年来由于世界各国环保意识的加强,特别是美国国会于1990年11月15日通过清洁空气法修正案以后,甲醇的身价备增,全球甲醇的需求增长加快。
中国甲醇产业发展速度丝毫不逊于任何一国，仅靠最近5年的快速发展，中国甲醇产量就跃居全球首位。
但是，正如正在发育期的孩子一样，只是个头高并不能证明就是身体健康。
相反，过高的个头可能还是一种病态。
甲醇属低附加值化工产品。
低成本是该类产品竞争的核心，也是生产企业采取的重要竞争战略，是企业安身立命的关键。
低成本需要优化各种影响产品成本的生产要素，包括原料价格、工艺路线、融资成本、装置规模和物流费用。
1.1.4甲醇的下游产品近年来，煤化工国产化技术装备相继取得突破，醇醚燃料、甲醇制烯烃等新兴煤化工产业方兴未艾，再加上甲醛、醋酸等传统下游产业的稳步发展，我国甲醇需求量不断提高。
甲醇主要下游产品需求分析如下：甲醛：甲醛是甲醇的主要下游产品，2005年甲醛消费约占甲醇总消费量的45%。
根据全国甲醛行业协作组提供的数据显示，2005年我国甲醛产能为1231.6万t，产量为791.0万t。
2005年甲醛生产消耗甲醇301万t，2006年增加到381万t。
据专家预测，”十一五”期间用于木材加工、室内装饰装修的三醛胶仍是中国甲醛最大的消费领域，其对于甲醛的需求量将稳步增长。
此外，随着烟台万华、上海拜尔等多套MDI装置的落成，MDI行业对甲醛的需求量将会大大增加。
POM是重要的工程塑料，市场需求量将会逐年增长。
中国化工、云天化等厂家都在新建或改扩建POM装置，随着这些装置的投产，甲醛消费量也会同步增加。
其它产品，如乌洛托品、多元醇等对于甲醛的需求量也会有不同程度的增长。
据全国甲醛行业协作组预测，截至2010年，我国将新增甲醛产能约200万t/年，总产能将达到约1400万t/年，产量约1000万t/年。
按生产1吨甲醛需要0.47t甲醇计算，届时甲醛生产大约需要消耗甲醇470万t。
醋酸：甲醇另一主要用途是生产醋酸。
根据全国醋酸行业协作组提供的数据显示，2005年我国甲醇羰基合成法制醋酸产能约为90万t，产量76.6万t，消耗甲醇49万t；2006年产能约为140万t，产量118.3万t，消耗甲醇76万t。
我国醋酸主要消费领域是醋酸乙烯/聚乙烯醇、醋酸酯类、醋酐、对苯二甲酸(PTA)、氯乙酸等。
预计”十一五”期间，受聚酯和涤纶工业快速发展的带动，PTA需求将有较大幅度的增长，其对醋酸的需求也会同步增长。
另外，醋酸酯类替代苯类作溶剂，有利于环境保护，将在涂料等行业中有发展空间。
氯乙酸、醋酸纤维、醋酐行业对于醋酸的需求量也会有不同程度的增长。
醋酸乙烯与乙烯共聚树脂也有巨大的市场。
预计2010年，醋酸市场需求约500万t。
醇醚燃料和甲醇制烯烃：发展醇醚燃料有利于缓解我国石油供需矛盾，是近期替代能源工作的重点。
如果甲醇汽油标准能够在2008年制定完毕，而且国家允许甲醇汽车上市，同时加油站等配套系统能够得到完善，则预计2010年我国M85～M100的甲醇汽车将达到1万辆左右，按每辆汽车每年消耗20吨甲醇计算，则共需要消耗甲醇20万t。
另外，预计到2010年我国将有2000万t汽油掺烧甲醇，若比例按15%计算，则需要300万t甲醇。
以上两部分共需要甲醇320万t。
其他：2005年我国农药、医药行业共消费甲醇74万t，其他行业如染料、溶剂以及甲胺、氯甲烷等有机原料行业共消费甲醇112.4万t。
根据专家预测，“十一五”期间，我国农药、医药、染料等行业对于甲醇的需求将会相对稳定；用于生产其他有机化工产品和用作溶剂的甲醇，其消费量的增长也不会太大。
预计“十一五”末期，上述行业对于甲醇的需求量约为260万～300万t/年。
预计2010年我国甲醇需求量约为1800万～2100万t。
1.2精馏原理利用均相液体混合物中两组分的挥发性不同，多次且同时进行部分汽化和部分冷凝，达到分离液体混合物的目的。
由上工序来的需分离的料液经预热器加热至一定温度后由塔中部加料板加入，在加料板上与上块塔板的回流液汇合后逐板下流，最后进入塔釜进行部分加热，产生的蒸汽送回塔底作为回流汽；液体作为塔底产品。
由塔顶出来的蒸汽进行冷凝后一部分作为回流液重新回到塔顶，另一部分进一步冷却后作为塔顶产品。
精馏是应用最广的传质分离操作，其广泛应用促使技术已相当成熟，但是技术的成熟并不意味着之后不再需要发展而停滞不前。
称说技术的发展往往要花费更大的精力，但由于其应用的广泛，每一个进步，哪怕是微小的，也会带来巨大的经济效率。
正因为如此，蒸馏的研究仍受到广泛的重视，不断取得进展。
板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。
筛板塔和浮阀塔成功地取代泡罩塔是效益巨大的成果。
板式塔的设计已达到较高水平，设计结果比较可靠。
马伦戈尼效应造成的界面湍动现象和汽液两相间的不同接触工况的研究，使认识得到了深化，对传质效率的研究有所促进。
具有各种特点的新型塔板开发研究不断取得成果。
对于塔板上汽液两相流动和混合状况、雾沫夹带及它们对效率的影响研究不断深入，但离得到一个通用而可靠的效率估算模型尚有较大距离，特别是多元系统的效率。
所幸的是，经广泛实验研究发现，利用实验室的奥德肖小筛板塔可以比较可靠地测的工业塔中的点效率，可以弥合一些上述的差距。
进一步深入进行塔中汽液两相流动状况的研究，对于预测压降、传质效率和塔板的可操作区域，对于认识至今了解甚少的降液管中状况都十分有意义。
1.3板式塔1.3.1 板式塔分类板式塔的型式很多，分类各不相同，如按气液在塔板上的流向板式塔可分为：气-液呈错流的塔板；气液呈逆流的塔板；气液呈并流的塔板。
按有无溢流装置又可分为：有溢流装置板式塔；无溢流装置板式塔。
按塔盘结构又可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔等等。
1.3.2 板式塔的结构板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。
操作时，塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。
在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。