精馏塔采出物中水与乙醇含量的关系
乙醇及水的精馏塔设计
乙醇及水的精馏塔设计
首先，需要确定乙醇和水的混合物的物理性质。
乙醇和水的沸点非常
接近，因此在设计精馏塔时，必须考虑适当的操作条件，以便有效地分离
乙醇和水。
在精馏塔的设计过程中，首先需要选择适当的塔型。
常见的乙醇和水
的分离塔包括简单塔和精馏塔。
简单塔由一个塔板组成，可用于低温分离，而精馏塔则包含多个塔板，可以提供更高的分离效率。
其次，需要考虑精馏塔的高度。
精馏塔的高度决定了分离的效率。
通
常情况下，精馏塔的高度越高，分离效率越高。
然而，高塔会增加成本和
能耗，因此需要在效率和经济性之间做权衡。
此外，需要选择适当的回流比。
回流比是指流经塔板上部的液体返回
到塔底的比例。
适当的回流比可以提高分离效率，但过高的回流比可能导
致能耗过高。
还需要考虑乙醇和水的进料浓度。
通常情况下，浓度较高的进料可以
提高分离效果，但也会增加能耗。
因此，需要找到一个经济和效率之间的
平衡点。
在设计乙醇和水的精馏塔时，还需要考虑传热和传质方面的问题。
特
别是在塔内的塔板上，需要考虑适当的传热和传质设备，以确保有效的分离。
最后，需要进行塔的热力学计算和模拟，以评估设计的可行性和最佳
性能。
这可以通过使用软件模拟工具，如Aspen Plus、CHEMCAD等来完成。
综上所述，乙醇及水的精馏塔设计需要考虑塔的类型、高度、回流比、进料浓度等因素。
通过综合考虑这些关键参数，可以设计出经济、高效的
乙醇和水精馏塔，满足工业生产的需求。
乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定
乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定李春鹏金丽军（沈阳化工学院，材料学院高分子材料0406，110142）摘要精馏是分离均相混合液的重要方法之一，化工生产中常用的精馏设备主要有填料塔和板式塔两大类，本文主要研究的是用板式塔中的筛板塔分离乙醇——水二元混合物，根据不同操作条件即精馏塔全回流和部分回流（R=3,R=5）条件下，确定理论塔板数，进而由公式ET =NT/NP*100％确定塔效率。
结论：加热电压为121V的全回流条件下塔效率为82.86％，加热电压为129V的全回流条件下塔效率为97.14％；R=3时，塔效率为98.14％，R=5时，塔效率为95.14％。
关键字：精馏乙醇——水塔效率回流比Ethanol——water distillation tower efficiency of the different operating processLichunpeng JinLijun(shenyang insitiute of chemical technology, polymer material 0406 of school of material science and engineering 110142 )AbstractDistillation is one of the important ways of the separation of the mixture，Chemical production equipment used in the main distillation towers is two kinds . This paper studies the plate tower is the sieve tower ethanol -- water mixtures . Under the distillation of the entire return and return (R = 3, R = 5) conditions .Identified a number of theoretical plates ,by E T=N T/N P*100％to determine the efficiency of tower , Conclusion: when heating voltage is 121 V under the conditions of total reflux, the tower efficiency is 82.86% ,when it is 129 V , the tower efficiency is 97.14%, when R=3 , the tower efficiency is 98.14%,and when R=5 , the tower efficiency is 95.14%Keywords ：Distillation Ethanol -- water tower efficiency Reflux Ratio一引言蒸馏是借助液体混合物中各组分的挥发性的不同而进行分离的化工单元操作，若将混合物加热到沸腾（只令其部分汽化），沸点低的组分（易挥发组分或轻组分）在气相中的浓度比在液相中的浓度要高，沸点高的组分（难挥发组分或重组分）在液相中浓度比在汽相中的高。
水与乙醇精馏实验 数据处理示范
y = q x − xF 加料线(q 线)方程可表示为： q − 1 q −1
其中
q = 1+ c pF (tS − tF )
rF
式中, q ----进料热状况参数； rF ----进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；(参照附表 4) tS ----进料液的泡点温度，℃； tf ----进料液温度，℃； cpF ----进料液在平均温度（tS + tf）/2 下的比热容，kJ/(kmol℃)；(参
塔釜温度 tw/℃ 26.9 32.3 38.4 45.7 51.9 58.3 64.8 70.7 76.3 81.3 86 88.1 89 89.3 89.7 90 90.2 90.3 90.3 90.3 90.4 90.4 90.4 90.4
回流温度 tL/℃
25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.6 25.7 25.7 25.7 25.6 25.7 25.6 25.7 25.7 25.8 31.8 40.3 46.7 48.7 49.9 50.7 51.2 51.1
塔顶温度 tD/℃
26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 76.7 79.1 79.2 79.2 79.2 79.2 79.2 79.1 79.1 79.1
图 1 塔顶温度等参数随时间的变化曲线
5
由图 1 可知刚开始加热的前十五分钟时，塔釜温度逐步升高，回流温度和塔 顶温度基本不变，到一定时间（20 分钟左右）后，塔釜温度趋于稳定，塔顶 温度急剧上升到一定温度，回流温度逐步升高，但塔釜温度始终高于回流温 度和塔顶温度。
水与乙醇精馏实验 数据处理示范
乙醇和水的分离实验报告
乙醇-水精馏实验报告实验名称：共沸精馏实验人员：同组人：实验地点：实验时间：班级/学号：指导教师：实验成绩：共沸精馏一、实验目的1. 通过实验加深对共沸精馏过程的理解2. 熟悉精馏设备的构造掌握精馏操作方法3. 能够对精馏过程做全塔物料衡算4. 学会使用气相色谱分析气、液两相组成。
二、实验原理精馏是利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。
对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。
例如分离乙醇和水的二元物系。
由于乙醇和水可以形成共沸物而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近。
所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物。
而无法得到无水乙醇。
为此，在乙醇-水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。
共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。
在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。
这种方法就称作共沸精馏。
乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。
现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。
为了便于比较再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。
从表1和表2列出沸点看除乙醇-水二元共沸物的共沸物与乙醇沸点相近之外其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。
因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。
整个精馏过程可以用图1来说明。
图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头，ABZ,AWZ,BWZ代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。
图中的曲线为25℃下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。
该曲线的下方为两相区上方为均相区。
图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。
以T为中心连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点ABZ、AWZ、BWZ将该图分为六个小三角形。
如果原料液的组成点落在某个小三角形内。
当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。
化工原理乙醇水分离
化工原理乙醇水分离乙醇和水之间的分离是化工工程中常见的操作。
乙醇水混合物的分离过程是基于两种物质的沸点差异，常用的分离技术有蒸馏、萃取、结晶等。
下面将从蒸馏过程和方法、蒸馏塔的选择以及蒸发结晶过程等方面详细介绍乙醇水分离的原理。
蒸馏是乙醇水分离最常用的方法之一、根据乙醇与水的沸点差异，可以利用这一特性将乙醇和水分离。
乙醇和水分别沸腾的温度为78.3℃和100℃，由于乙醇的沸点低于水，可以通过蒸馏将乙醇从水中分离出来。
在蒸馏过程中，将混合液加热至乙醇的沸点，蒸发的蒸汽经过冷凝器冷凝成液体，就可以得到乙醇。
蒸馏塔的选择与乙醇水混合物的组成和要求有关。
常用的蒸馏塔有简易塔、分馏塔、萃取塔等。
简易塔适用于乙醇水混合物中乙醇的含量较高的情况，分馏塔适用于乙醇和水浓度接近的情况，而萃取塔适用于乙醇和水浓度差异较大的情况。
选择适合的蒸馏塔可以提高乙醇水分离的效率。
除了蒸馏之外，还可以利用萃取法进行乙醇水分离。
在乙醇和水分离中，常用的溶剂是醚类或酯类溶剂。
萃取法的基本原理是利用醚类或酯类溶剂与乙醇水混合物中的乙醇形成可溶性配合物，然后通过蒸馏将乙醇从溶剂中分离出来。
这种方法可实现乙醇水的分离，但其操作难度相对较大。
此外，乙醇水混合物的分离还可以通过蒸发结晶法实现。
蒸发结晶是将溶液蒸发至过饱和状态，形成结晶而分离溶质的过程。
将乙醇水混合物加热蒸发，通过降温或加入结晶剂促使溶液过饱和结晶，然后通过过滤等步骤将乙醇和水分离。
蒸发结晶法的优点是操作简单，但需要考虑溶剂回收和废水处理等问题。
总结来说，乙醇水分离是化工工程中常见的操作，常用的分离技术有蒸馏、萃取、结晶等。
根据乙醇和水的沸点差异，蒸馏是最常用的分离方法。
选择适合的蒸馏塔可以提高分离效率。
此外，还可以利用萃取和蒸发结晶等方法进行乙醇水分离。
这些分离方法可以根据具体情况选择适合的工艺，实现乙醇和水的有效分离。
精馏塔板计算乙醇水
精馏塔板计算乙醇水精馏塔是一种常用的分离混合液体的设备，常见的应用之一就是乙醇与水的分离。
下文将从精馏塔的原理、设计和操作等方面进行详细阐述。
首先，我们来介绍一下精馏塔的基本原理。
精馏塔是通过液体的汽化和冷凝来实现分离的过程。
在精馏塔内，混合物被加热至沸腾，产生的蒸汽通过塔内多个塔板上的孔洞上升，与下方的液体发生互相传质传热的作用。
在向上的过程中，蒸汽中富含易挥发的成分（乙醇），液体中则富含不易挥发的成分（水）。
当蒸汽上升到顶部时，会通过冷凝器冷凝成液体，这个液体叫作顶液。
而底部的液体叫作底液。
通过这种方式，混合物中的乙醇和水可以分离出来。
在精馏塔的设计中，有几个重要的参数需要考虑。
首先是塔板的数量和布置。
塔板的数量越多，塔的高度越高，分离效果越好。
但是过多的塔板会增加设备的复杂性和成本。
所以需要在经济性和分离效果之间进行权衡。
其次是加热方式和冷凝方式的选择。
加热方式有蒸汽加热、电加热等，冷凝方式有冷却水冷凝、空冷等。
这些选择与设备的成本和能耗等因素有关。
在精馏塔的操作中，有几个关键的步骤需要注意。
首先是设定适当的进料速率和塔顶温度。
进料速率过高会导致过多的底液产生，进料速率过低则会导致乙醇回流到塔顶。
塔顶温度的设定是根据乙醇和水的沸点来决定的，一般情况下，乙醇的沸点比水低，所以塔顶温度设定在乙醇的沸点以下。
其次是控制底液的回流比例。
底液的回流可以提高塔板的效率，但是回流比例不能过大，否则会影响分离效果。
最后是定期对设备进行检修和清洗工作，以保持设备的正常运行和分离效果。
总结起来，精馏塔是一种常用的乙醇与水分离的设备，其原理是通过液体的汽化和冷凝来实现分离。
在设计和操作中，需要考虑塔板的数量和布置、加热和冷凝方式的选择，以及进料速率、塔顶温度和回流比例的调控。
通过合理的设计和操作，可以实现高效、经济的乙醇与水的分离。
乙醇-水精馏塔设计
设计题目板式精馏塔设计成绩课程设计主要内容化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
本次课程设计的主要思路及内容是：（1）确定流程方案：根据给定任务，选择操作条件、主体设备，确定精馏流程。
（2）精馏塔工艺计算：确定回流比，对全塔进行物料衡算并计算混合气、液操作温度下的物性参数，计算出气、液体积流量。
（3）塔板的设计计算：确定塔板数，进行塔径初步计算，溢流装置的设计计算，筛板布置、流体力学验算及塔板负荷性能图。
（4）塔附件及附属设备设计：通过计算确定接管、筒体、封头、除沫器、裙座、吊柱、人孔等附件的尺寸及型号，计算出塔总体高度，并对预热器、冷凝器、再沸器等附属设备进行设计。
（5）绘制精馏塔的主体设备装配图和带控制点的工艺流程图，编写设计说明书。
指导教师评语建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。
签名：年月日化工原理课程设计任务书设计题目：板式精馏塔设计设计时间：2011年12月~2012年1月指导老师：设计任务：年处理35000 吨乙醇-水溶液系统1.料液含乙醇40% ，馏出液含乙醇不少于94 %，残液含乙醇不大于0.05 %2.操作条件；（1）泡点进料，回流比R= 1.5 Rmin（2）塔釜加热蒸汽压力：间接0.2 MPa（表压），直接0.1 MPa（绝压）；（3）塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50 ℃；（4）常压操作。
年工作日300~320 天，每天工作24 h；（5）设备形式（筛板塔、浮阀塔、泡罩塔等）自选；（6）安装地点：合肥。
设计成果：1.设计说明书一份（word2003格式）;2.主体设备装配图一张（1#图纸），带控制点工艺流程图（3#图纸）一张（AutoCAD2004格式）。
目录中文摘要 (5)英文摘要 (6)1前言 (7)2概述 (7)2.1化工分离技术 (7)2.2板式塔塔板设计与选型 (9)3设计方案的确定 (13)3.1设计方案的选定 (13)3.2设计方案确定的要求 (15)3.3设计方案确定及流程说明 (16)3.4精馏塔的设计步骤 (16)4设计计算 (16)4.1精馏塔的工艺计算 (17)4.2塔板数及塔径计算 (24)4.3溢流装置 (26)4.4塔板布置 (27)4.5筛板的流体力学验算 (28)4.6塔板复合性能图 (31)4.7塔附件设计 (36)4.8塔总体高度设计 (38)4.9附属设备的设计 (39)5总结 (40)5.1筛板塔工艺设计计算结果汇总 (40)5.2设计小结 (42)5.3个人心得体会 (42)参考文献……………………………………………………………………………………附录1 相关物性数据………………………………………………………………………附录2 说明书中出现的各字母及其下标的含义………………………………………板式精馏塔设计摘要：鉴于筛板塔结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高等优点，本设计选用筛板式精馏塔精馏分离处理35000吨/年的乙醇-水溶液，首先利用AutoCAD做出相平衡曲线，求出最小回流比为2.2，根据TM 图解法画出全塔所需的理论塔板数为26.2块（含再沸器），通过设计计算，得出实际塔板数为52块（含再沸器），然后对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，计算圆整得塔径为m2.1，塔高为m26，物料为泡点进料。
乙醇-水设计
题目：日产100吨乙醇---水精馏塔工艺设计设计任务1.进料液含30%乙醇（质量），其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于90%（质量）。
3.残液中乙醇含量不得高于0.5%（质量）。
4.进料方式：饱和液体进料。
5.采取直接蒸汽加热6.全凝器：列管式换热器，冷却介质循环水，冷却水入口t=20℃，出口t=40℃。
操作条件（1）、精馏塔顶压强2 KPa(表压)。
（2）、单板压降≤0.5 KPa。
（3）、全塔效率：Et≥50%设计内容1 .选定连续精馏流程；2 .塔的工艺计算；3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计：（1）、塔高、塔径及塔板结构的主要参数；（2）、塔板的流体力学验算（仅验算压降）；4 辅助设备选型与计算；5包括全凝器的型号的选用及性能参数6设计结果一览表；7工艺流程图及全凝器主体设备图。
目录一．概述 (1)二．精馏塔设计方案简介 (1)2.1操作压力的选择分析 (2)2.2进料热状况的选择分析 (2)2.3 加热方式的选择分析 (2)2.4 回流比的选择分析 (2)2.5 产品纯度或回收率 (2)2.6 方案的确定 (2)2.7 总述 (2)三．塔的工艺尺寸的计算 (3)3.1 精馏塔的物料衡算 (3)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)3.1.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)3.1.3 物料衡算 (3)3.2 塔板数的确定 (4)N的求取 (4)3.2.1 理论板层数T3.2.2 实际板数的求取 (6)3.3 精馏塔的物性计算 (6)3.3.1精馏段物性计算 (6)3.3.1.1.操作压力计算 (6)3.3.1.2.操作温度计算 (6)3.3.1.3.平均摩尔质量计算 (7)3.3.1.4.平均密度计算 (7)3.3.1.5.液体平均表面张力计算 (7)3.3.2提馏段物性计算 (8)3.3.2.1 操作压力计算 (8)3.3.2.2 操作温度计算 (8)3.3.2.3 平均摩尔量计算 (8)3.3.2.4平均密度计算 (9)四精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)4.1 塔径的计算 (9)4.2 塔高的计算 (10)五塔板主要工艺尺寸的计算 (10)5.1 溢流装置计算 (11)5.2 塔板布置 (12)六.流体力学验算 (13)6.1 塔板压降 (13)七.全凝器的设计 (14)7.1确定物性数据 (14)7.2换热器的初步选型 (14)7.3估算传热面积 (15)7.3.1热流量 (15)7.3.2.平均传热温差 (15)7.3.3.冷却水用量 (15)7.3.4.传热面积 (15)7.4工艺结构尺寸 (16)7.4.1．管径和管内流速 (16)7.4.2．管程数和传热管数 (16)7.4.3.平均传热温差 (16)7.4.4.传热管排列和分程方法 (16)7.4.5．壳体内径 (16)7.4.6．折流板 (17)7.4.7．接管 (17)7.5换热器核算 (17)7.5.1热流量核算 (17)7.5.1.1壳程表面传热系数 (17)7.5.1.2管内表面传热系数 (18)7.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (18)7.5.1.4 传热系数K (19)e7.5.1.4传热面积裕度 (19)7.5.2换热器内流体的流动阻力 (19)7.5.2.1管程流体阻力 (19)7.5.2.2壳程阻力 (20)八.换热器的结果汇总 (21)九.总结 (22)十.参考文献 (23)十一.符号说明 (24)一．概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
乙醇水精馏塔实验实验报告
乙醇-水精馏塔实验实验报告一、实验目的1.学习和掌握乙醇-水混合物精馏的基本原理和操作方法。
2.观察乙醇-水混合物在精馏过程中的相变和分离效果。
3.测定乙醇-水混合物在不同温度下的沸点，分析沸点与温度的关系。
4.通过实验数据分析，评估精馏过程的经济性和可行性。
二、实验原理精馏是一种常用的分离液体混合物的方法，其原理基于混合物中各组分的沸点不同。
在加热过程中，沸点低的组分首先被汽化，随着温度的升高，沸点高的组分也会逐渐汽化。
通过对蒸汽进行冷凝，使得蒸汽中的重组分冷凝为液体，从而实现组分的分离。
乙醇-水混合物是一种常见的混合物，其沸点与温度的关系受到乙醇含量和压力的影响。
在常压下，当乙醇含量低于65%时，混合物的沸点随着乙醇含量的增加而升高；当乙醇含量高于65%时，混合物的沸点随着乙醇含量的增加而降低。
因此，在精馏过程中，可以根据混合物的沸点与温度的关系，控制适当的操作温度，实现乙醇-水的分离。
三、实验步骤1.准备实验设备：乙醇-水混合物精馏塔、加热器、冷凝器、收集瓶、温度计、泵、实验数据记录表等。
2.将乙醇-水混合物加入精馏塔中，启动加热器加热。
3.当混合物开始沸腾时，打开泵将蒸汽导入冷凝器中，并对冷凝器进行冷却。
4.观察并记录实验数据，包括蒸汽温度、压力、流量以及收集瓶中液体的体积和组成。
5.停止加热，结束实验。
四、实验结果与分析1.实验数据记录表（1）随着加热时间的延长，混合物的温度逐渐升高，蒸汽流量逐渐减小。
这是由于混合物中的水分逐渐蒸发，乙醇含量增加，导致混合物的沸点升高。
同时，随着压力的降低，蒸汽流量也会减小。
（2）随着蒸汽流量的变化，收集瓶中液体的体积逐渐增加。
这是由于蒸汽中的重组分冷凝为液体，被收集在收集瓶中。
同时，随着加热时间的延长，收集瓶中液体的乙醇含量逐渐增加。
这是由于乙醇的沸点较低，更容易蒸发并冷凝在收集瓶中。
（3）在实验过程中，我们可以观察到精馏塔顶部的蒸汽温度较高，而底部的蒸汽温度较低。
化工原理课程设计乙醇和水
设计任务书(一) 设计题目：试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。
进精馏塔的料液含乙醇 25% （质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于 94% ；残液中乙醇含量不得高于 0.1% ；要求年产量为17000吨/年。
(二) 操作条件1) 塔顶压力 4kPa（表压）2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa（表压）5) 单板压降≤0.7kPa。
(三) 塔板类型自选(四) 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。
(五) 设计内容1、设计说明书的内容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。
2、设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）；2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。
目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2操作条件和基础数据 (1)2.精馏塔的物料衡算 (1)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)2.3物料衡算 (2)3.塔板数的确定 (2)3.1理论板层数N T的求取 (2)3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2)3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3)3.1.3 求操作线方程 (3)3.1.4 图解法求理论板层数 (3)3.2 塔板效率的求取 (4)3.3 实际板层数的求取 (5)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)4.1操作压力计算 (5)4.2 操作温度计算 (5)4.3 平均摩尔质量的计算 (5)4.4 平均密度的计算 (6)4.4.1 气相平均密度计算 (6)4.4.2 液相平均密度计算 (6)4.5液体平均表面张力计算 (7)4.6液体平均黏度计算 (7)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)5.1塔径的计算 (8)5.1.1精馏段塔径的计算 (8)5.1.2提馏段塔径的计算 (9)5.2精馏塔有效高度的计算 (9)5.3精馏塔的高度计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (10)6.1溢流装置计算 (10)6.1.1堰长lw (10)6.1.2 溢流堰高度hw (11)6.1.3 弓形降液管宽度Wd 和截面积Af (11)6.1.4 降液管底隙高度h o (11)6.2塔板布置 (12)6.2.1塔板的分块 (12)6.2.2边缘区宽度确定 (12)6.2.3开孔区面积计算 (12)6.2.4筛孔计算及其排列 (12)7.筛板的流体力学验算 (13)7.1塔板降 (13)7.1.1干板阻力h c计算 (13)7.1.2气体通过液层的阻力h l计算 (13)7.1.3液体表面张力的阻力hσ计算 (13)7.2液面落差 (13)7.3液沫夹带 (14)7.4漏液 (14)7.5液泛 (14)8.塔板负荷性能图 (15)8.1漏液线 (15)8.2液沫夹带线 (15)8.3液相负荷下限线 (16)8.4液相负荷上限线 (17)8.5液泛线 (17)9.主要接管尺寸计算 (19)9.1蒸汽出口管的管径计算 (19)9.2回流液管的管径计算 (19)9.3进料液管的管径计算 (19)9.4釜液排出管的管径计算 (19)10.塔板主要结构参数表 (20)11.设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)参考文献 (23)1. 设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为分离乙醇—水混合物提纯乙醇，采用连续精馏塔提纯流程。
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沈伟等 甲醇常压精馏塔采出物中水与乙醇含量的关系
经验交流
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甲醇常压精馏塔采出物中水与乙醇含量的关系
沈伟 陈天富 （四川泸天化绿源醇业有限责任公司，四川泸州６４６３００）
摘要采用ＮＲＴＬ方程计算液相活度系敷．用ＲＫ方程计算气相透度系教和焓，建立基于
３）坚持每６ ｈ标定一次重整进料的注硫量，并 加强班组对该项工作执行情况的管理和考核：
４）规范精制油流程动改操作，引油时实行罐区 先开泵后引油、停止引油时实行重整装置先关阀后 停泵的原则．以防止在精制油流程的动改过程中发 生高分油倒窜入精制油线而污染罐区精制油：
５）罐区精制油泵出口压力按高限控制（争取在 １．８ ＭＰａ以上）。防止引精制油时高分油倒窜人精制 油管线：
流率的非平衡精馏模型，对甲醇常压塔精馏进行模拟。结果表明．当常压塔采出量大于进
料中甲醇的量时．采出物中乙醇的舍量与回流比无关．而与水一乙醇共沸物有关。这与在甲
醇精馏生产中发现当采出量偏大时。常压塔采出物中水与杂质乙醇的含量成反比的现象
吻合。
关键词甲醇；精馏；乙醇；共沸物
中图分类号ＴＱ２２３．１２＋ｌ
料窜人精制油： ８）加强罐区精制油罐的管理，有条件的话可采
用氮气密封，尽量减少溶解氧的产生。 各项措施实施后．至今未再发生一次重整进料
硫含量超标的事故。
４ 结论
１）石脑油预加氢反应不充分、汽提塔操作波动、 预加氢反应进料／出料换热器内漏、重整进料硫化剂 注入过量、罐区来精制油硫含量超标、装置内部精制 油管线隔离不到位及精制油中溶解氧与Ｈ２ｓ反应生 成单质硫等均可能引起重整进料硫含量超标。
出量，甲醇一乙醇一丙醇体系中甲醇相对乙醇的％ 始终大于１．各组分的含量随回流比和采出量的改
变而改变．未出现水一甲醇一乙醇体系中各组分的含
量不随回流比改变而改变的情况。（下转第５５页）
２００９年第１６卷第３期
化工生产与技术 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
·５５·
采出物中的水含■
Ｆｉｇ ８ Ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｍｔｅ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ－ｅｈａｎｏｌ－ｐｒｏｐａｎｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
毛 晏
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由于只是定性地讨论不同条件下常压塔采出物 中甲醇、乙醇与水的关系．所以假设常压塔共４７块 理论板（包括塔顶全冷器和塔底再沸器），进料位置 为第３０块板（从上往下数）。并假设常压塔进料仅 由水、甲醇以及乙醇组成，属于强非理想液体混合
收稿日期：２００９－０３一１０
万方数据
２００９年第１６卷第３期
化工生产与技术 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｑ／（ｋｓ·ｈ。‘）
圈７ 甲醇一乙醇一丙醇体系不同回流比下采出■与 采出物中的甲醇含量
Ｆｉｇ ７ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｍｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｍａｔｈａｎｏｉ ｓｙｓｔｅｍ
ｋ加后，采出物中乙醇含量的变化趋势发生改变，随
着采出量的增大逐渐减少．而水和甲醇含量仍随着 采出量的增大而增加。
在实际生产中．常压塔的进料和采出量不可能 恒定不变，当常压塔塔顶、塔底压力和温度不变时． 采出量偏大。采出物中乙醇含量随水分的增加而减 少。这与图３和图４的结果一致，即塔顶采出量大于 ３９０ ｋｇ，｝ｌ时，采出物中乙醇含量随着采出量的增大 逐渐减少，而水含量却逐渐增大。
万方数据
呷
２ 宝 ｑ 毛 ｇ
譬
ｑ／（ｋｓ·ｈ。１１ 圉３水一甲醇一乙醇体系不同回流比采出量与
采出物中的乙醇含量
Ｆｉｇ ３ Ｅｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｍａｔｈａｎｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
袭１ 不同时期常压塔采出物中乙醇和水的含量
’ｒ目Ｉｂ ｌ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｄａｌ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｇｅｓ
本文通过建立常压塔精馏模型，定性地讨论塔 顶采出物中乙醇与水分的关系。以期能深化对甲醇 精馏的认识，指导甲醇精馏生产。
·４９·
物．用ＮＲＴＬ方程计算液相活度系数，用ＲＫ方程计 算气相逸度系数，采用基于流量的非平衡精馏模型。 具体计算可参见文献ｉ１—２】。
常压塔模拟的工艺参数见表２。其中常压塔进 料组分ｔｔ，。，埘：，埘３分别为水、甲醇以及乙醇的质量分 数；ｐ卸，Ｐｈ嚏，Ｐ，分别为塔顶压力、塔底压力和进料压 力；ｑ，为进料质量流量，屁为回流比；卉和ｔ分别为进 料温度和回流温度。
月
数据
Ｏ．５ ２０ ４０ １ ０００ ３
２结果与讨论
根据建立的精馏模型。本文主要考察在其他条 件不变的情况下。改变回流比、塔顶采出量等工艺参 数后常压塔采出物中甲醇、乙醇与水含量的关系。图 ２一图４为改变回流比和采出量ｑ时。采出物中各组 分的含量变化。
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ｇ似ｇ。ｈ。１） 图２水一甲醇一乙醇体系不同回流比采出量与
文献标识码Ｂ
文章编号１００６－６８２９（２００９）０３－－００醇精馏又 是得到产品甲醇的最重要一步。某公司采用天然气 二段转化、甲醇中压合成以及４塔双效精馏工艺获 得精甲醇产品。
乙醇含量是甲醇产品中一个重要的指标．在美 国ＡＡ级标准中要求其质量分数不高于０．００ｌ％。实 际生产时，一旦精馏塔采出物中乙醇含量偏高，往往 采取提高回流比等方法降低其含量。生产实践中发 现．在常压塔塔顶、塔底压力和温度不变的情况下， 适当地提高采出量。采出物中水含量增加，而乙醇含 量却减少，参见表ｌ。同时还发现当常压塔采出量偏 大时．改变回流比对采出物中乙醇的含量的影响不 明显。
采出物中的甲醇含量
Ｆｉｇ ２ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｍａｔｈａｎｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
观察上述图２一图４可知，在其他条件不变的情 况下．当采出量不大于３９０ ｋｇ／ｈ时（３９０ ｋｓ／ｈ即为常 压塔进料量中甲醇含量），采出物中水和乙醇含量的 变化趋势一致，均随着采出量的增大而逐渐增加，而 甲醇含量的变化趋势恰好相反。当采出量大于３９０
进一步研究发现，当采出量不大于３９０ ｋｇ，ｈ 时，回流比越大，则采出物中甲醇的含量越高，而乙 醇和水的含量越低。而当采出量大于３９０ ｋｇ／ｈ后。 各组分的含量只与采出量有关，改变回流比对采出 物中各组分的含量没有影响。这与实际生产中。当常 压塔采出量偏大时，改变回流比对采出物中乙醇含 量的影响不明显一致。
ｑ／（ｋｇ’ｈ“） 图５不同回流比采出量与％的关系 Ｆｉｇ ５ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ％ｕｎｄｅｒ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅ
从图５可知，当采出量不高于３９０ ｋｇ／ｈ时，‰＞ ｌ，且‰随着采出量增加而减小，随着回流比的增大 而增大，这正好与图３中改变采出量和回流比时．采 出物中乙醇含量的变化规律一致：当采出量高于 ３９０ ｋｇ／｝ｌ后，出现ａ“１的情况。水和乙醇能形成共 沸物，并据此推测此共沸物的挥发度小于甲醇的挥 发度，故出现ａ“ｌ的情况。
３９０ ３９５ ４００ ４０５ ４１０
ｑ／（ｋｇ·ｈ—１１ 图６ 甲醇一乙醇一丙醇体系不同回流比采出■与
采出物中的乙醇含量 Ｆｉｇ ６ Ｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｍａｔｈａｎｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
墨 毒
邑
暑
ｑ／（ｋｇ。ｈ１） 图４水一甲醇一乙醇体系不同回流比采出量与
采出物中的水含量 Ｆｉｇ ４ Ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｏｕｔｌｅｔ ｍａｔｅｒｉａｌ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｍａｔｈａｎｏｉ ｓｙｓｔｅｍ
万方数据
ｇ“ｋｇ。ｈ“）
圈９甲醇一乙醇一丙醇体系不同回漉比 采出■与‰的关系
Ｆｉｇ ９ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｕｔｌｅｔ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ａ．ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｍｅｔｈａｎｏｌ－ｐｒｏｐａｎｏｌ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅ 观察图６～图９可知．不管如何改变回流比和采
表２常压塔模拟的工艺参数 Ｔａｂ ２ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｏｗｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｎｏｒｍａｌ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ
项目
Ｗ１ Ｍ，２ ｗ３ 牟，℃ ｔ，℃
数据
０．６０９３ ０．３９００ 。０．０００７
１２４ ５５
项目
ｐｆ／ＭＰａ
脚／ｋＰａ
ｐｂｃｔＩｋＰａ ｑｆ／（ｋｇ．ｈ。１）
６）在预加氢反应系统正常运行且需要引精制油 时．精制油不能直接进汽提塔，最好经过预加氢反应 脱除其中溶解氧：若短时补精制油可考虑直接进重 整单元。但要加强重整循环氢气中水监控；
７）全面清理精制油流程：与精制油流程相连但 正常生产中不用的流程要加盲板隔离。正常生产中 需要快速投用的流程要采用“双阀关＋中间导淋开” 的３阀组隔离方式进行隔离。从本质上避免其他物