甲醇精馏塔设计及相关热量恒算
分离甲醇-水混合液(混合气)的填料精馏塔课程设计
精品资料化工原理课程设计任务书专业：化学工程与工艺班级：设计人：一、设计题目分离甲醇-水混合液（混合气）的填料精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理甲醇-水混合液（混合气）： 7 万吨（开工率300天/年）；原料：甲醇含量为 30 %（质量百分率，下同）的常温液体（气体）；分离要求：塔顶甲醇含量不低于（不高于） 95 %；塔底甲醇含量不高于（不低于） 0.3 %。
建厂地址：沈阳三、设计要求（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：1、前言；2、流程的确定和说明（附流程简图）；3、生产条件的确定和说明；4、精馏（吸收）塔的设计计算；5、附属设备的选型和计算；6、设计结果列表；7、设计结果的讨论与说明；8、注明参考和使用的设计资料；9、结束语。
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）（三）绘制精馏（吸收）塔的工艺条件图四、设计日期： 2016年05月20日至2016年06月12日目录化工原理课程设计任务书 (1)目录 (2)前言 (4)第一章流程确定和说明 (4)1.1加料方式的确定 (5)1.2进料状况的确定 (5)1.3冷凝方式的确定 (5)1.4回流方式的确定 (5)1.5加热方式的确定 (6)1.6加热器的确定 (6)第二章精馏塔设计计算 (6)2.1操作条件与基础数据 (6)2.1.1操作压力 (6)2.1.2气液平衡关系与平衡数据 (7)2.2精馏塔工艺计算 (7)2.2.1物料衡算 (7)2.2.2 热量衡算 (11)2.2.3理论塔板数计算 (14)2.3 精馏塔主要尺寸的设计计算 (15)2.3.1精馏塔设计主要依据和条件 (15)2.3.2塔径设计计算 (22)2.3.3填料层高度的设计计算 (24)第三章附属设备及主要附件的选型计算 (26)3.1 冷凝器 (26)3.2 加热器 (27)3.3 塔内其他构件 (28)3.3.1接管管径的选择 (28)3.3.2除沫器 (30)3.3.3液体分布器 (31)3.3.4液体再分布器 (33)3.3.5填料及支撑板的选择 (33)3.3.6塔釜设计 (33)3.3.7塔的顶部空间高度 (34)3.4精馏塔高度计算 (34)第四章设计结果自我总结和评价 (35)4.1精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总 (35)4.2 自我评价和总结 (35)4.21满足工艺和操作的要求 (36)4.2.2满足经济上的要求 (36)4.2.3保证生产安全 (36)4.3总结 (36)附录 (38)一、符号说明 (38)二、参考文献 (39)前言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。
甲醇水精馏塔设计回流比确定
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 换热器2利用热蒸汽提供水再沸需要剩 余热量
取总的传热系数K W/（m2*℃）
逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃
温差对数平均值 ℃
换热面积A m2 减压阀 热量衡算 塔顶液相温度/℃ 塔顶温度下甲醇Cp KJ/(Kg·℃) 塔顶温度下甲醇汽化热（KJ/Kg） 水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇流出再沸器温度/℃ 甲醇降温放出热量Q（KJ/h）=部分甲 醇气化吸收热量Q'（KJ/h） 气化部分甲醇的质量流量（Kg/h） 在管程中使这部分气体液化，冷却水 进出冷凝器的温度分别是20℃、50℃ 冷却水进入冷凝器温度℃
沸点温度下水的汽化热（KJ/Kg） 甲醇的汽化热（KJ/Kg） 水再沸需要热量 水再沸需要热量=甲醇液化放出热量+ 甲醇降温放出热量+水蒸气放出热量 Q底=Q甲醇+Q'甲醇 甲醇气相上升量V（koml/h） 塔顶馏出液平均摩尔质量M （kg/kmol） 再沸器温度T0 塔底馏出液温度T 甲醇蒸气经热泵作用后温度Ti
换热器有关计算
取总的传热系数K W/（m2*℃） 逆流温差△T1℃ 逆流温差△T2 ℃ 温差对数平均值 ℃
换热面积A m2
塔顶换热器热量衡算 水蒸气放出热量Q=塔顶料液吸收热量 Q'
热蒸气进入换热器的温度T1 ℃
流出换热器的温度T2℃ 温差△T℃ 平均温度Tm℃ 水蒸气在Tm下的热容Cp KJ/(Kg·℃)
0.50 0.0622
68
泡点温度下甲醇密度ρ (kg/m3)
735.8499806
厚度∮（mm） 平衡方程 PV=nRT
其中R为 8.314
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。
甲醇精馏物料衡算
2.1物料衡算2.1.1操作条件1．原料为粗甲醇，成份及含量如下表：附表2.1粗甲醇组成 成分含量（wt%） N 2和Ar0.02 CO 2 1.69 CH 3OH90.29 CH 3OCH 30.20 C 2H 5OH0.15 C 4H 9OH0.15 H 2O7.50 合计100 设计要求：（1）粗甲醇中甲醇回收率不小于99%(重量百分含量)。
（2）精馏工段产品为精甲醇，其甲醇含量不小于99.95%(重量百分含量)。
2.1.2物料衡算按年55万吨精甲醇计算，而粗甲醇中含甲醇量为90.29%。
年工作日按330天计，则精甲醇每日，每小时产量为330550000=6.9444 t/h=69444.4 kg/h每小时所需粗甲醇的量%29.90550000=609148 t/y=76912.7 kg/h（1）粗甲醇的组成通过各组分质量分数计算各组分的量其中：N 2＋Ar 0.02%； 则 76912.7×0.02%=15.38 kg/h CO 2 1.69 %； 则 76912.7×1.69%=1299.82 kg/hCH3OH 90.29%；则76912.7×90.29%=69444.4 kg/hCH3OCH30.2%；则76912.7×0.2%=153.82 kg/hC2H5OH 0.15%；则76912.7×0.15%=115.37 kg/hC4H9OH 0.15%；则76912.7×0.15%=115.37 kg/hH2O 7.5%；则76912.7×7.5%=5768.5 kg/h初馏分为乙醇和丁醇，轻馏分为甲醚，不凝气为二氧化碳、氮气、氩气。
（2）预精馏塔物料衡算入料：①粗甲醇入料量：76912.7kg/h②碱液：向粗甲醇中加入10%NaOH溶液，加入量为粗甲醇进料量的1%，则：加入NaOH溶液量=76912.7×1%=769.127kg/hNaOH量=769.127×10%=77kg/h溶液中水量=769.127×（1-10%）=692.2 kg/h（相当于加入的萃取水的量）③总入料量=粗甲醇量+碱液量=76912.7+769.13=77681.8 kg/h④水量=粗甲醇中水含量+软水量=5768.4+692.2=6460.6 kg/h塔顶出料：N2＋Ar: 15.4 kg/hCH3OCH3:153.8 kg/hCO2: 1299.8 kg/h塔釜出料:甲醇: 69444 kg/h乙醇: 115.4 kg/h丁醇: 115.4 kg/h水: 6460.6 kg/h氢氧化钠：77 kg/h塔底出料总量=69444+115.4+115.4+6460.6+77=76212.4 kg/h（3）加压塔物料衡算加压塔出料甲醇含量85.66%（即塔底甲醇含量）入料：①水量=预出料水量=6460.6 kg/h②甲醇量=预出料甲醇量=69444 kg/h③初馏物=预出料初馏物=230.8 kg/h④氢氧化钠=预出料碱量=77 kg/h⑤总入料量=预塔底出料总量=76212.4 kg/h出料：①出料水量=入料水量=6460.6 kg/h②出料甲醇=（出口水量+氢氧化钠+初馏物）×出料甲醇含量/（1-出料甲醇含量）=（6460.6+77+230.8）×0.8566/（1-0.8566）=40431.0 kg/h③采出精甲醇量=入塔甲醇量-出料甲醇量=69444-40431.0=29013 kg/h④总出料量=总入料量-采出精甲醇量=76212.4-29013=47199.4 kg/h其中塔顶：液相=精甲醇=33147.8 kg/h塔底：液相=粗甲醇=43987.6 kg/h（4）常压塔物料衡算入料：①甲醇=47199.4×0.8566=40431.0 kg/h②水=6460.6 kg/h③氢氧化钠=77 kg/h④初馏物=230.8 kg/h⑤总入料量=加压塔塔底总出料量=47199.4 kg/h出料：①侧线出料，初馏物占%，甲醇占60.62%，水占30.23%，则侧线排出量=230.8/9.16%=2519.7 kg/h其中：甲醇：2519.7×60.62%=1527.4 kg/h水：2519.7×30.23%=761.7 kg/h初馏物：230.8 kg/h②塔底排出残液其中：氢氧化钠=77 kg/h水=入料水-侧线排出=6460.6-761.7=5698.9 kg/h塔底排出残液中含甲醇量=（残液中水+氢氧化钠）×残液甲醇含量/（1-残液中甲醇含量）=（5698.9.7+77）×0.001/（1-0.001）=5.8 kg/h残液总量=水量+氢氧化钠+醇量=5698.9+77+5.8=5781.7 kg/h③塔顶塔顶采出精甲醇=入塔精甲醇-侧线排出-残液中含醇量=40431-1527.4-5.8=38897.8 kg/h总出料量=塔顶精甲醇+塔侧线出料+塔底残液=38897.8+2519.7+5781.7=47199.2 kg/h(5）回收塔物料衡算入料:入料量=侧线排出量=2519.7 kg/h其中甲醇: 1527.4 kg/h水: 761.7 kg/h初馏分: 230.8 kg/h出料：①塔顶采出精甲醇量=1527.4×97.367%=1487.2 kg/h(精甲醇占入料甲醇的97.367%) ②侧线出料甲醇占20%，乙醇占60%，异丁醇占8%，水占12%，则甲醇=1487.2×（1-97.367%）=39.2 kg/h侧线抽出物=39.2/20.27%=193.4 kg/h其中乙醇: 193.4×57.64%=114.5 kg/h异丁醇: 193.4×8.5%=16.4 kg/h水: 193.4×13.74%=26.6 kg/h甲醇: 39.2 kg/h③塔底其中水=入料水量-侧线出水=761.7-26.6=735 kg/h异丁醇=入料异丁醇-侧线抽出异丁醇=115.4-16.4=99 kg/h乙醇=入料乙醇-侧线出乙醇=115.4-114.5=0.9 kg/h总量=735+99+0.9=834.9 kg/h(6）粗甲醇中甲醇回收率甲醇回收率=（加压塔采出精甲醇量+常压塔采出精甲醇量+回收塔采出精甲醇量）/粗甲醇中精甲醇量=（29013+38897.8+1487.2）/69444=99.93%。
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，
年产5万吨甲醇精馏设计
西安交通大学网络教育学院毕业论文开题报告论文题目：年产5万吨甲醇精馏设计班级学号姓名联系方式指导教师提交日期2016年7月10日一、选题的理论意义与实际意义OH。
甲甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味，分子式为CH3醇在世界基础有机化工原料中，消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，因此甲醇作为重要的有机化工原料，对其质量提出了更高的要求，从而甲醇的精制过程就显得非常重要，而通过精馏操作可以将粗甲醇进行精制。
精馏是利用混合液中组分挥发度的差异，实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
为了得到更纯的甲醇，应选择合理的工艺流程路线和建立一套合理的板式精馏塔，以对粗甲醇进行精馏，得到高纯度的精甲醇。
本次设计通过对粗甲醇精馏生产的基本情况，甲醇精馏的现实意义、目的和基本原理进行了分析，选定了以年产5万吨甲醇双塔精馏的产量作为设计的任务。
在现实生产中我们要求精馏塔的产品有高纯度的同时有高的生产率，所以我们对精馏塔及塔设备的选型进行一些工艺设计，让所有的工艺参数尽可能全部达到最优，以满足它高纯度高生产率的需要。
二、论文综述（综述国内外有关选题的研究动态）甲醇是一种重要的有机化工原料，也是清洁代用燃料，在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛的用途。
世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，近年来，随着科学技术的发展和能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补之称。
甲醇的生产一直以较快的速度发展，随着合成氨联产甲醇技术的日臻成熟，许多氮肥企业采取了合成氨联产甲醇来降低成本，调整产品结构，由于联醇生产具有一些区别于单醇的特点，粗醇的精馏也与单醇生产有着较大的区别。
单醇生产中脱除的还原性物质，所采用高锰酸钾工艺在联醇生产中可取消（由于联醇中还原物质少），大大简化了精馏工艺。
联醇压力较低反应，温度也较低，合成过程中歧化反应明显减少，减少精馏塔的侧线采出，可以减少甚至可取消。
化工原理甲醇—水精馏塔设计说明
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学生姓名：黄奎兴学号：11220223指导老师：王国胜设计时间：2014.5.20----2014620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)•设计结果列表专业•专注(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、八、,刖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o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。
甲醇精馏塔设计计算 2
本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：甲醇精馏塔的设计及技术改造（二)(年产量180000吨精甲醇）学院：化学与化工学院专业：过程装备与控制工程班级：过控091学号： **********学生姓名：肖雅指导教师：**2013年5月12日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
特此声明论文（设计）作者签名：日期：年月日目录目录 --------------------------------------------------------------------- I 摘要 ------------------------------------------------------------------ VIII Abstract ---------------------------------------------------------------- IX 第一章前言 -------------------------------------------------------------- 1 1.1设计塔设备的意义------------------------------------------------------ 1 1.2塔的研究方向---------------------------------------------------------- 1 1.3粗甲醇的精馏---------------------------------------------------------- 21.3.1甲醇精馏技术简述------------------------------------------------ 21.3.2现有甲醇精馏技术【6】 --------------------------------------------- 2 1.4甲醇精馏工艺技术分类[7] ------------------------------------------------ 31.4.1 按工艺分类 ----------------------------------------------------- 31.4.2按塔内件分类---------------------------------------------------- 3 1.5甲醇精馏工艺---------------------------------------------------------- 31.5.1双塔精馏工艺---------------------------------------------------- 31.5.2三塔精馏工艺---------------------------------------------------- 41.5.3双塔和三塔精馏技术比较------------------------------------------ 5 1.6精馏设备介绍---------------------------------------------------------- 61.6.1常用板式塔的介绍------------------------------------------------ 61.6.2其他设备-------------------------------------------------------- 7 1.7甲醇精馏塔的设计------------------------------------------------------ 71.7.1 塔型及总体情况 ------------------------------------------------- 71.7.2材料的选用------------------------------------------------------ 81.7.3强度、刚度计算-------------------------------------------------- 81.7.4结构设计-------------------------------------------------------- 9 1.8甲醇精馏塔的技术改造------------------------------------------------- 101.8.1新型垂直筛板【12】----------------------------------------------- 101.8.2 甲醇预精馏塔萃取水加入方法的改进 ------------------------------ 101.8.3 降低甲醇精馏蒸汽消耗的途径 ------------------------------------ 11第二章甲醇精馏塔的工艺计算 --------------------------------------------- 12 2.1甲醇精馏塔的物料衡算------------------------------------------------- 122.1.1原料液组成----------------------------------------------------- 122.1.2塔顶组成------------------------------------------------------- 132.1.3釜液组成------------------------------------------------------- 132.1.4质量流量------------------------------------------------------- 142.1.5摩尔流量------------------------------------------------------- 142.1.6体积流量------------------------------------------------------- 15 2.2塔板数的确定--------------------------------------------------------- 162.2.1求平均挥发度--------------------------------------------------- 162.2.2求最小理论塔板数----------------------------------------------- 172.2.3求最小回流比--------------------------------------------------- 172.2.4选取适宜回流比------------------------------------------------- 182.2.5操作线方程----------------------------------------------------- 202.2.6进料位置------------------------------------------------------- 212.2.7全塔效率的估算------------------------------------------------- 21 2.3板结构的工艺设计----------------------------------------------------- 222.3.1塔板间距H ----------------------------------------------------- 222.3.2塔径计算------------------------------------------------------- 23 第三章塔总体高度和内部件设计 ------------------------------------------- 26 3.1溢流堰设计----------------------------------------------------------- 263.1.1溢流堰长l----------------------------------------------------- 26w------------------------------------------------ 263.1.2堰上液层高度how3.1.3出口堰高度----------------------------------------------------- 273.1.4降液管底缘距塔板的高度A h--------------------------------------- 27 3.2塔板分布及浮阀选型--------------------------------------------------- 28 3.3浮阀数目与排列------------------------------------------------------- 283.3.1确定塔板上所用浮阀在刚全开时的阀孔气速（临界速度）------------- 283.3.2开孔率--------------------------------------------------------- 283.3.3求得阀孔总面积------------------------------------------------- 293.3.5塔板上的鼓泡面积----------------------------------------------- 293.3.6浮阀排列------------------------------------------------------- 30 第四章水力学计算 -------------------------------------------------------- 31--------------------------------------------- 31 4.1 气相通过浮阀塔的压降Hp4.1.1h—干板压降-------------------------------------------------- 31d4.1.2 o h—气体克服鼓泡表面张力的压降-------------------------------- 314.1.3 l h—气体通过塔板上液层的压降 ---------------------------------- 31 4.2淹塔----------------------------------------------------------------- 32校核------------------------------------------------------- 32 4.3塔板间距HT4.3.1浮阀塔板液面落差Δ--------------------------------------------- 32------------------------------------- 334.3.2液面通过降液管的压头损失hd4.3.3气体通过塔板的压降相当的液降高度hp ---------------------------- 334.3.4板上液层高度--------------------------------------------------- 33 4.4降液管内液体停留时间t的校核----------------------------------------- 33 第五章负荷性能图 -------------------------------------------------------- 355.1液体流率下限线------------------------------------------------------- 35 5.2液体流率上限线------------------------------------------------------- 35 5.3漏液线--------------------------------------------------------------- 36 5.4雾沫夹带上限线------------------------------------------------------- 36 5.5液泛线--------------------------------------------------------------- 37 5.6负荷性能图----------------------------------------------------------- 38 5.7塔板结构设计评述----------------------------------------------------- 39 5.8工艺计算结果汇总表--------------------------------------------------- 39 第六章精馏塔的主要尺寸确定 --------------------------------------------- 416.1塔厚的确定----------------------------------------------------------- 41 6.2封头的选择----------------------------------------------------------- 41 6.3塔体高度的设计（总有效高度，不包括裙座）----------------------------- 426.3.1塔的顶部空间高度H-------------------------------------------- 42AH------------------------------------------- 426.3.2 塔的底部空间高度B6.3.3 精馏塔内高度H1 ------------------------------------------------ 43 6.4 裙座设计 ------------------------------------------------------------ 43 6.5 全塔高度H ----------------------------------------------------------- 44 第七章塔的强度设计 ----------------------------------------------------- 457.1质量载荷计算--------------------------------------------------------- 457.1.1塔壳和裙座的质量----------------------------------------------- 457.1.2人孔、法兰接管等附件质量--------------------------------------- 457.1.3塔内构件质量--------------------------------------------------- 457.1.4保温材料质量--------------------------------------------------- 457.1.5扶梯、平台质量------------------------------------------------- 467.1.6操作时塔内物料质量--------------------------------------------- 467.1.7偏心载荷质量--------------------------------------------------- 477.1.8充水质量------------------------------------------------------- 477.1.9塔器的操作质量------------------------------------------------- 477.1.10塔器的最大质量------------------------------------------------ 477.1.11塔器的最小质量------------------------------------------------ 48 7.2自振周期计算--------------------------------------------------------- 48 7.3风载荷计算----------------------------------------------------------- 49---------------------------------------------------- 497.3.1 风振系数K2i7.3.2 空气动力系数 K1 ----------------------------------------------- 497.3.3 基本风压 ------------------------------------------------------ 49--------------------------------------------- 497.3.4 塔设备有效直径 Dei7.3.5 脉动风压对塔设备产生的动载荷 ---------------------------------- 507.3.4 风弯矩计算 ---------------------------------------------------- 50 7.4地震载荷------------------------------------------------------------- 517.4.1地震影响系数的最大值------------------------------------------- 517.4.2场地土--------------------------------------------------------- 517.4.3地震影响系数--------------------------------------------------- 517.4.4结构影响系数--------------------------------------------------- 527.4.5地震弯矩的计算------------------------------------------------- 527.4.6塔底的总地震弯矩：--------------------------------------------- 527.4.7裙座人孔的地震弯矩：------------------------------------------- 537.4.8裙座与塔体连接焊缝处的地震弯矩：------------------------------- 53 7.5地震和风载荷组合弯矩------------------------------------------------- 537.5.1塔底：--------------------------------------------------------- 537.5.2裙座人孔处：--------------------------------------------------- 547.5.3裙座与塔体连接焊缝处：----------------------------------------- 547.5.4 操作平台的偏心弯矩 -------------------------------------------- 547.5.5最大弯矩：----------------------------------------------------- 54 7.6 强度和稳定校核 ------------------------------------------------------ 547.6.1 由内压引起的轴向应力1σ---------------------------------------- 55σ------------------------------------ 557.6.2操作质量引起的轴向压应力2σ-------------------------------------- 557.6.3 最大弯矩引起的轴向应力37.7塔体危险截面的强度性校核--------------------------------------------- 577.7.1塔体强度性校核------------------------------------------------- 577.7.2塔体稳定性校核------------------------------------------------- 577.7.3裙座危险截面的稳定性校核--------------------------------------- 58 7.8筒体水压实验应力校核------------------------------------------------- 587.8.1由实验压力引起的环向应力σ------------------------------------- 587.8.2由实验压力引起的轴向应力1σ------------------------------------- 59σ------------------------------ 597.8.3水压实验时，重力引起的轴向应力2σ ---------------------------------------- 597.8.4由弯矩引起的轴向应力37.8.5最大组合轴向拉应力校核----------------------------------------- 597.8.6最大组合轴向压应力校核----------------------------------------- 60 7.9裙座水压实验压力校核------------------------------------------------- 60σ------------------------------ 607.9.1水压实验时，重力引起的轴向应力2σ ------------------------------------------ 607.9.2由弯矩引起的轴应力37.9.3最大组合轴向压应力校核----------------------------------------- 61 7.10基础环的设计-------------------------------------------------------- 617.10.1基础环接触应力------------------------------------------------ 617.10.2基础环的应力校核---------------------------------------------- 62 7.11地脚螺栓计算-------------------------------------------------------- 627.11.1地脚螺栓承受的最大拉应力-------------------------------------- 627.11.2地脚螺栓直径-------------------------------------------------- 63 7.12盖板---------------------------------------------------------------- 63 7.13筋板---------------------------------------------------------------- 64 7.14基础环厚度---------------------------------------------------------- 65 第八章精馏塔附属设备及其附件的选择 ------------------------------------- 67 8.1接管----------------------------------------------------------------- 678.1.1进料管--------------------------------------------------------- 678.1.2釜残液出料管--------------------------------------------------- 678.1.3回流液管------------------------------------------------------- 688.1.4塔顶蒸汽出料管------------------------------------------------- 68 8.2除沫器--------------------------------------------------------------- 69 8.3人孔----------------------------------------------------------------- 69 8.4吊柱----------------------------------------------------------------- 70 8.5 操作平台和扶梯质量 -------------------------------------------------- 70 8.6保温材料选择--------------------------------------------------------- 70 8.7法兰的选定----------------------------------------------------------- 70 第九章补强设计 --------------------------------------------------------- 72 9.1接管的开孔补强------------------------------------------------------- 729.1.1 补强方法的判别 --------------------------------------------- 72 9.1.2 开孔所需补强面积 ------------------------------------------- 72 9.1.3 有效补强范围 ----------------------------------------------- 72 9.1.4 有效补强面积 ----------------------------------------------- 73 9.1.5 所需另行补强面积 ------------------------------------------- 74 9.1.6补强圈设计-------------------------------------------------- 74 9.2人孔的开孔补强------------------------------------------------------- 739.2.1补强计算方法判别----------------------------------------------- 749.2.2开孔所需补强面积----------------------------------------------- 749.2.3有效补强范围--------------------------------------------------- 759.2.4有效补强面积--------------------------------------------------- 769.2.5补强圈厚度----------------------------------------------------- 76 第十章精馏塔的控制 ------------------------------------------------------ 7710.1概述------------------------------------------------------------ 7710.2 精馏塔的控制要求及干扰因素 ------------------------------------- 7710.2.1 产品质量控制 --------------------------------------------- 7710.2.2 物料平衡控制 --------------------------------------------- 7810.2.3 能量平衡控制 --------------------------------------------- 7810.2.4 约束条件控制 --------------------------------------------- 7810.3 被控变量的选择 ------------------------------------------------- 78 总结 -------------------------------------------------------------------- 80 参考文献 ---------------------------------------------------------------- 81 致谢 -------------------------------------------------------------------- 82甲醇精馏塔的设计及技术改造摘要甲醇精馏工艺对整个甲醇生产流程的生产能力、产品质量、能源消耗与原料消耗、环境保护都有重大影响。
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。
甲醇精馏塔设计说明书
设计条件如下：操作压力：105.325 Kpa(绝对压力)进料热状况：泡点进料回流比：自定单板压降：≤0.7 Kpa塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa(表压)全塔效率：E T=47%建厂地址：武汉[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，其余部分经产品冷却后送至储罐。
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2倍。
塔釜采用间接蒸气加热，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 A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmolx F=32.4%x D=99.47%x W=0.28%2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/KmolM D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/KmolM W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol3、物料衡算原料处理量：F=(3.61*103)/22.54=160.21 Kmol/h总物料衡算：160.21=D+W甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28%得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h(三)塔板数的确定1、理论板层数M T的求取甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y图(附表)②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e(0.324，0.324)作垂线ef即为进料线(q线)，该线与平衡线的交战坐标为 (x q=0.324,y q=0.675)故最小回流比为R min= (x D- y q)/( y q - x q)=0.91取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82③求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/hV=(R+1)D=2.82*51.88=146.30 Kmol/hL′=L+F=94.42+160.21=254.63 Kmol/hV ′=V=146.30 Kmol/h ④精馏段操作线方程为：y =(L/V)x + (D/V)x D =(99.42/146.30)x+(51.88/146.30)*99.47%=0.6454x+0.3527 提馏段操作线方程为：y ′=(L ′/V ′)x ′ + (W/V ′)x W =(254.63/146.30) x ′-(108.33/146.30)*0.28% =1.7405 x ′-0.0021 ⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数(附图)，求解结果为： 总理论板层数：N T =13(包括再沸器) 进料板位置： N F =10 2、实际板层数的求取)1()1(A A A A --=y x x y αα%47E 047.1*(345.00＝ 故＝ 见后） μαμ=精馏段实际板层数：N 精＝9/47%=20 N 提＝4/47%=9(四) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算1、 塔顶操作压力：P D ＝101.3 Kpa每层塔板压降：△P ＝0.7 Kpa进料板压力：P F ＝105.3+0.7*20＝119.3 Kpa 精馏段平均压力：（105.3+119.3）/2＝112.3 Kpa 2、 操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中甲醇、水的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略，计算结果如下：塔顶温度：t D ＝64.6℃ 进料板温度：t F ＝76.3℃ 精馏段平均温度：t M ＝70.45℃ 3、 平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算：由x D =y 1=0.9947,查y-x 曲线（附表），得 x 1＝0.986M VDm =0.9947*32+(1-0.9947)*18=31.93 M LDm =0.9860*32+(1-0.9860)*18=31.80进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板（附图），得 y f =0.607 x F =0.229M VFm =0.607*32+(1-0.607)*18=26.50 M LFm =0.229*32+(1-0.229)*18=21.21 所以精馏段平均摩尔质量： M Vm =（31.93+26.50）/2=29.22 M Lm = (31.80+21.21)/2=26.51 4、 平均密度计算 ⑴气相密度计算由理想气体状态方程计算，即3/15.1)45.70273(*314.822.29*3.112M Kg RT M P mV m V m m=+==ρ⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即∑=iiLmραρ1塔顶液相平均密度的计算 由t D ＝64.6℃ 查手册得，3B 3/K 3.980/K 745m g m g A ＝ ρρ=3/K 7460053.09947.01m g BALD m=+=ρρρ进料板液相平均密度的计算 由t F ＝76.3℃ 查手册得，3B 3/K 978/K 735m g m g A ＝ ρρ=进料板液相的质量分量%56.3418*771.032*229.032*229.0=+=A α3/K 7.8776544.03456.01m g BA LF m=+=ρρρ⑶精馏段液相平均密度为：321/K 8122)(m g mL =+=ρρρ5、 液体平均表面张力计算⑴液相平均表面张力依下式计算，即∑=i i L x mσσ塔顶液相平均表面张力的计算 由t D ＝64.6℃，查手册得mmN m mN m mN B A A m/ 05.190053.09947.0/ 2.65/ 8.18LD B =+===σσσσσ ⑵进料板液相平均表面张力的计算 由t F ＝76.3℃，查手册得mmN m mN m mN B A A m/ 35.52771.0229.0/ 7.62/ 5.17LF B =+===σσσσσ ⑶精馏段液相平均表面张力为：m mN m m mLF LD L / 7.352)(=+=σσσ6、 平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算，即∑=iiL x m μμlg lg⑴塔顶液相平均粘度的计算 由t D ＝64.6℃ 查手册得，smpa smpa s mpa mmL B A L /34.0lg 0053.0lg 9947.0lg /437.0/34.0D D B A ＝ 解得＝ ＝μμμμμμ+=⑵进料板液相平均粘度的计算 由t F ＝76.3℃ 查手册得smpa smpa s mpa mmL B A L /53.0lg 771.0lg 229.0lg /374.0/28.0F F B A ＝ 解得＝ ＝μμμμμμ+=⑶精馏段液相平均表面张力为s mpa /345.0221A ＝）（＝μμμ+（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：021.0)15.1812(08.110*56.8)(L )(L 20C C /10*856812*360051.26*42.94*3600/033.115.1*360022.29*30.146*360021421212.0L 20max 343===-=======--V L s s V L h h V V L Lm Lm s Vm Vm s V V Cu sm LM L sm VM V ρρρρσρρρρρ）（＝ 其中由取板间距H T ＝0.4m ，板上液层高度h L =0.06m ，则H T -h L =0.40-0.06＝0.34m 查史密斯关联图得，C 20＝0.074sm u / 204.215.115.1812083.0083.0207.35074.020C C max 2.02.0L20=-=== ）（）（＝σ取安全系数为0.7，则空塔气速为sm sm u u / 948.0543.1*1.033*4u 4V D / 543.1204.2*7.0s max ======ππ 按标准塔径圆整后，为D=1.0m 塔截面积为22785.04m D A T ==π实际空塔气速为u=1.033/0.785=1.316s m /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 ＝（20-1）*0.4＝7.6m 提馏段有效高度为Z 提＝（N 提－1）H T ＝（9-1）*0.4＝3.2m 在进料板上方开2人孔，其高度为0.8m故精馏塔有效高度为Z ＝N 精+N 提+0.8*2＝12.4m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1、 溢流装置计算因塔径D ＝1.0m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘，各项计算如下：⑴塔长l W =0.66D=0.66m⑵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 OW32)(100084.2wh ow l L E h =近似取E ＝1，则m h ow 93.7)66.03600*10*56.8(*1*100084.2324==-取板上清液层高度h L ＝60mm故m h w 33310*07.5210*93.710*60---=-=⑶弓形降液管宽度W d 和截面积A f由l w /D=0.66,查图得 A f /A T =0.0722 W d /D=0.124mD W m A A d T f 124.0124.00567.0*0722.02====验算液体在降液管中停留时间s s L H A hTf 55.263600*10*56.840.0*0567.0*360036004>===-θ 故降液管设计合理⑷降液管底隙高度h 0mm h s m u u l L h w h006.0016.008.0*66.0*36003600*10*56.8/ 08.0*36004000>==''=-则＝取故降液管底隙设计合理选用凹形受液盘，深度wh '=50mm 2、 塔板布置⑴塔板的分块因D ≥800mm ，故塔板采用分块式，且分为3块⑵边缘区宽度确定取m W m W W C S S 035.0065.0=='= ⑶开孔面积A a212221222a 532.0)465.0311.0sin 180465.0*311.0465.0311.0(2465.0035.05.02311.0)065.0124.0(5.0)(2sin 180(2A m A mW Dr m W W Dx rx r x r x a c s d =+-==-=-==+-=+-=+-=--ππ故 其中， ⑷筛孔计算及其排列本例所处理的物系无腐蚀性，可选用δ＝3mm 碳钢板，取筛孔直径d 0=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t 为 t ＝3d 0＝15 mm筛孔数目n 为个2731015.0532.0*155.1155.122===t A n a 开孔率为%1.10)015.0005.0*907.0)907.0220==（（＝t d ϕ气体通过阀孔的气速为 s m A V u s / 23.19532.0*101.0033.100===（七）筛板的液体力学验算1、 塔板压降⑴干板阻力h c 计算 干板阻力 )()(051.0200LVc C u h ρρ= 由d 0/δ＝3/5=1.667, 得C 0＝0.772 故液注0448.0)81215.1()772.023.19(051.02==c h⑵气体通过液层的阻力h l 计算 h l ＝βh L21210 52.115.1418.1/418.10567.0785.0033.1ms Kgu F sm A A V u v af T s a ====-=-=ρ查图得，β=0.59故液柱m h h h h ow w L l 0354.0)10*93.710*07.52(59.0)(33=+=+==--ββ⑶液体表面张力的阻力σh 计算液体表面张力所产生的阻力σh 由下式计算液柱m gd h L L 00359.0005.0*81.9*81210*7.35*4430===-ρσσ气体通过每层塔板的液柱高度h P 可按下式计算，即 h P =h c +h l +h σh P =0.0448+0.0354+0.00359=0.084m 液柱 气体通过每层塔板的压降为设计允许值）(7.045.66781.9*812*084.0h P p KPa g L <===∆ρ2、 液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。
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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=-46.13
2、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/X
X=(R-R
min
)/(R+1)=0.375 Y=(N-N min)/(N+2)=0.33 N=11.73
7、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/s
3、回流液带入塔内热量 Q l =D*R*C 1*t f =73474.8J/s
C 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/h
5、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/s
Hv近似取甲醇的蒸汽的焓 1262J/g
6、塔径计算
D=150.6kg/h，ω空=1.5m/s
塔径D=
圆整后，取D=700
5、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=35.7m2
b、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=6.65m2
c、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/k
d、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/k
e、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。