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。
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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