化工原理课程设计之甲醇水连续筛板塔设计
设计甲醇-水溶液的常压筛板精馏塔化工课程设计
目录一、绪论 (4)二、设计方案简介 (6)2.1 设计分析 (6)2.2 设计方案 (6)2.3工艺流程 (6)2.4设计方案概述 (7)三、装置设备的工艺计算 (8)3.1设计题目中的已知条件： (8)3.2物料的衡算 (8)3.3塔板数的确定 (9)甲醇和水的气液平衡数据 (9)3.4 操作线方程 (10)3.5 理论塔板数的确定 (11)3.6实际塔板数 (13)3.7筛板的力学验算 (16)3.8漏液验算 (17)四、精馏塔热量衡算 (18)4.2塔顶蒸汽带出热量Q V (18)4.3塔底产品带出热量Q W (18)4.4进料带入热量Q F (18)4.5回流带入热量Q L (19)4.6塔釜加热量Q B (19)4.7总的热量衡算 (19)五、主要设备尺寸计算 (20)5.1塔和塔板工艺尺寸计算 (20)5.2塔径 (20)5.3精馏塔高度的计算 (21)5.4溢流装置 (21)5.5堰长 (21)5.6堰高 (21)5.7塔板的分块 (22)5.8筛孔计算及其排列 (24)5.9 塔高的计算 (24)六、辅助设备的选择 (25)6.1蒸汽管 (25)6.3进料管 (25)6.4塔釜液出口 (25)6.5间接蒸汽加热管 (26)七、设计结果与参考文献 (27)7.1计算结果总表 (27)7.2 参考文献： (28)八、主要符号说明 (29)九、后记 (30)一、绪论原理精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。
精馏操作按不同方法进行分类。
根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。
若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。
双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。
化工原理课程设计甲醇和水.doc
目录摘要 (3)Abstract (3)引言 (1)第1章设计条件与任务 (2)1.1设计条件 (2)1.2设计任务 (2)第2章设计方案的确定 (3)2.1操作压力 (3)2.2进料方式 (3)2.3加热方式 (3)2.4热能的利用 (3)第3章精馏塔的工艺设计 (5)3.1全塔物料衡算 (5)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (5)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.1.3物料衡算进料处理量 (5)3.1.4物料衡算 (5)3.2实际回流比 (6)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (6)3.2.2操作线方程 (7)3.2.3汽、液相热负荷计算 (7)3.3理论塔板数确定 (7)3.4实际塔板数确定 (7)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (8)3.5.1操作压力计算 (8)3.5.2操作温度计算 (8)3.5.3平均摩尔质量计算 (8)3.5.4平均密度计算 (9)3.5.5液体平均表面张力计算 (10)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)3.6.1塔径计算 (11)3.6.2精馏塔有效高度计算 (13)第4章塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1精馏段塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1.1溢流装置计算 (14)4.1.2塔板设计 (15)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (15)4.2.1溢流装置计算 (15)4.2.2塔板设计 (16)4.3塔板的流体力学性能的验算 (16)4.3.1精馏段 (16)4.3.2提馏段 (18)4.4板塔的负荷性能图 (19)4.4.1精馏段 (19)4.4.2提馏段 (21)第5章板式塔的结构 (23)5.1塔体结构 (23)5.1.1塔顶空间 (23)5.1.2塔底空间 (23)5.1.3人孔 (23)5.1.4塔高 (23)5.2塔板结构 (24)第6章附属设备 (24)6.1冷凝器 (24)6.2原料预热器 (24)第7章接管尺寸的确定 (26)7.1蒸汽接管 (26)7.1.1塔顶蒸汽出料管 (26)7.1.2塔釜进气管 (26)7.2液流管 (26)7.2.1进料管 (26)7.2.2回流管 (26)7.2.3塔釜出料管 (26)第8章附属高度确定 (28)8.1筒体 (28)8.2封头 (28)8.3塔顶空间 (28)8.4塔底空间 (28)8.5人孔 (28)8.6支座 (28)8.7塔总体高度 (28)第9章设计结果汇总 (30)设计小结与体会 (32)参考文献 (33)摘要课程设计不同于平时的作业，在设计中需要我们自己做出决策，即自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，并要求自己的选择作出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
甲醇-水溶液连续精馏塔课程设计
目录设计任务书一、概述1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4)2、精馏塔的设计步骤 (5)二、精馏塔工艺设计计算1、设计方案的确定 (6)2、精馏塔物料衡算 (6)3、塔板数的确定 (7)的求取 (7)3.1理论板层数NT3.2实际板层数的求取 (8)4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1操作温度的计算 (11)4.2平均摩尔质量的计算 (11)4.3平均密度的计算 (12)4.4液相平均表面张力计算 (12)4.5液体平均粘度计算 (13)5、精馏塔塔体工艺尺寸计算5.1塔径的计算 (14)5.2精馏塔有效高度的计算 (15)6、塔板主要工艺尺寸计算6.1溢流装置计算 (16)6.2塔板的布置 (17)6.3浮阀计算及排列 (17)7、浮阀塔流体力学性能验算 (19)8、塔附件设计 (26)7、精馏塔结构设计 (30)7.1设计条件 (30)7.2壳体厚度计算…………………………………………………7.3风载荷与风弯矩计算…………………………………………7.4地震弯矩的计算…………………………………………………三、总结 (27)化工原理课程设计任务书一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计二、设计条件:年产量: 95%的甲醇17000吨料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水)塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水)塔底釜残液甲醇含量为6%每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作连续操作、中间加料、泡点回流。
操作压力：常压塔顶压力4kPa(表压)塔板类型：浮阀塔进料状况：泡点进料单板压降：kPa 7.0厂址：安徽省合肥市塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa三、设计任务完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书.设计内容包括：1、 精馏装置流程设计与论证2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定4、 塔盘设计5、 流体力学条件校核、作负荷性能图6、 主要辅助设备的选型四、设计说明书内容1 目录2 概述(精馏基本原理)3 工艺计算4 结构计算5 附属装置评价6 参考文献7 对设计自我评价摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对甲醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。
化工原理课程设计甲醇------水二元物料板式精溜塔
化工原理教研室化工原理课程设计设计题目：甲醇------水二元物料板式精溜塔设计者姓名：指导教师：系别：化学工程系专业：化学工程与工艺班级：学号：说明书共27 页图纸共张设计时间年月至年月完成时间2007 年01月02 日于课程设计任务书1, 设计题目: 甲醇------水二元物料板式精溜塔2, 设计条件:(1), 加料组成:(2), 进料组成: ;(3), 溜出液组成:(4), 釜液组成:(5), 加料状态: .q=1（6）, 塔顶压力: p=100kpa（7），单板压降≦0.7kPa3, 设计要求:(1), 精溜塔工艺设计计算;(2), 精溜工艺过程流程图;(3), 精溜塔设备结构图;(5), 设计说明书.目录1.前言 (7)2.精馏塔工艺设计计算 (8)2.1 设计方案的确定 (8)2.2 精馏塔物料衡算 (8)2.3 塔板数的确定 (8)2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)2.4.1 平均摩尔质量计算 (10)2.4.2 平均密度计算 (11)2.4.3 液相平均表面张力计算 (12)2.4.4 液体平均粘度计算 (12)3.板式塔主要工艺尺寸的设计计算 (13)3.1 塔径的计算 (13)3.2 精馏塔有效高度的计算 (14)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (14)3.3.1溢流装置计算 (14)3.3.2 塔板布置 (15)3.3.3 浮阀计算及其排列 (16)3.3.4 浮阀塔的流体力学性能验算 (17)3.3.5塔板的负荷性能图 (19)3.3.6小结 (22)4.塔的附属设备的计算 (23)4.1热量衡算 (23)4-2塔顶冷凝器的设计计算 (24)4-2-1初选换热器 (24)4-2-2传热系数的校核 (27)5.1计算机程序 (30)摘要及关键词Abstract and Keywords摘要化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。
化工原理课程设计之甲醇水连续筛板塔设计
化工原理课程设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计姓名胡士彭学号200907120237年级2009级专业化学工程与工艺系（院）化学化工学院指导教师杨兰2012年5月（一）设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计（二）设计任务及操作条件1) 进料：甲醇含量为42 %（质量百分率，下同）的常温液体；2) 产品的甲醇含量为90%；3) 残液中甲醇含量为1%；4) 年处理甲醇-水混合液：30000吨（开工率300 天/年）；5) 操作条件a) 塔顶压力：常压b) 进料热状态：泡点进料c) 回流比：R=2.7Rmin d) 加热方式：间接蒸汽e) 单板压降：≤0.7kPa （三）板类型筛板塔（四）厂址临沂地区（五）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；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。
本设计主要符号说明：英文字母A a---- 塔板的开孔区面积，m2 △P P----气体通过每层筛板的压降A f---- 降液管的截面积, m2 t----筛孔的中心距A o---- 筛孔区面积, m2u’o----液体通过降液管底隙的速度A T----塔的截面积m2 W c----边缘无效区宽度C----负荷因子无因次W d----弓形降液管的宽度C20----表面张力为20mN/m的负荷因子W s----破沫区宽度d o----筛孔直径Z----板式塔的有效高度D----塔径m 希腊字母e v----液沫夹带量kg液/kg气θ----液体在降液管内停留时间E T----总板效率μ----粘度R----回流比ρ----密度Rmin----最小回流比σ----表面张力M----平均摩尔质量kg/kmol φ----液体密度校正系数、开孔率t m----平均温度℃下标g----重力加速度9.81m/s2 max----最大的F o----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2) min----最小的hl----进口堰与降液管间的水平距离m L----精馏段液相的h c----与干板压降相当的液柱高度m V----精馏段气相的、h d----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m L'----提馏段液相的h f----塔板上鼓层高度m V'----提馏段气相的h L----板上清液层高度mh1----与板上液层阻力相当的液注高度mho----降液管的义底隙高度mh ow----堰上液层高度mh W----出口堰高度mh’W----进口堰高度mhσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH d----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH T----塔板间距mK----稳定系数l W----堰长mq v,L,h----液体体积流量m3/hq v,v,h----气体体积流量m3/h目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (5)三、塔板数的确定 (5)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算错误！未定义书签。
甲醇—水混合液筛板精馏塔设计
课程设计任务书专业高分子材料与工程班级01 学生姓名发题时间：2012 年 6 月 6 日一、课题名称甲醇——水混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水年处理量：20000t原料组成（甲醇的质量分率）：0.4料液初温： 25℃冷却水温度：30℃塔顶产品组成（质量分数）：0.997塔底废水中甲醇含量不高于0.5%（质量分率）塔顶易挥发组分回收率：99.4%操作压力：4kpa（塔顶常压）回流比：最小回流比的2倍单板压降：≤0.7kpa进料状态：饱和液体进料塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行全塔效率：E T=0.6设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、参考文献[1]陈敏恒等.化工原理.第二版化.学工业出版社.1999[2]谭天恩,麦本熙,丁惠华.化工原理(上、下册) .第二版.北京：化学工业出版社,1998[3]姚玉英.化工原理例题与习题.第三版.北京：化学工业出版社,1998[4]贾绍义,柴诚敬主编.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002[5]李功样,陈兰英,崔英德主编.常用化工单元设备设计.广州:华南理工大学出版社,2003[6]涂伟萍,陈佩珍,程达芬主编.化工工程及设备设计.北京:化学工业出版社,2000[7]钱颂文主编.换热器设计手册.北京: 化学工业出版社,2002[8]《化工过程及设备设计》.广州：华南工学院出版社，1986[9]《化工设计手册》编辑委员会.化学工程手册，第1篇化工基础数据；第8篇传热设备及工业生产.北京：化学工业出版社，1986[10]阮奇，叶长，黄诗煌.化工原理优化设计与解题指南.北京：化学工业出版社，2001四、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（只做精馏段）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。
甲醇水连续精馏塔课程设计
甲醇水连续精馏塔课程设计
甲醇水连续精馏塔课程设计需要依据具体的设计要求和实验条件进行设计和实验。
以下是一个可能的课程设计方案，供参考：
实验目的：
通过甲醇水连续精馏塔的设计和实验，掌握连续精馏的基本原理和方法，了解塔内操作和控制，熟悉实验操作和数据处理方法。
实验仪器和设备：
甲醇水连续精馏塔、加热器、冷却器、计量泵、温度传感器、压力传感器等。
实验步骤：
（1）进行塔的预热和准备工作，包括塔的清洗和检查、加热器和冷却器的设置等。
（2）调整塔的进料和出料流量、温度和压力等操作参数，开始实验。
（3）收集塔内物料的流量、温度和压力等数据，根据实验数据进行分析和处理。
（4）根据实验结果，进行调整和优化塔的操作参数和流程，改善塔的性能和效果。
实验要点：
（1）注意安全，遵守实验操作规程，避免发生事故和危险。
（2）严格控制塔内的操作参数，保证塔的稳定和可控。
（3）采用适当的数据采集和处理方法，对实验结果进行分析和评估。
（4）根据实验结果，进行调整和优化，改善塔的性能和效果。
实验结果：
根据实验数据和分析结果，可以得到塔内物料的分离效果和效率，评估塔的性能和优化方案。
以上是一个简要的甲醇水连续精馏塔课程设计方案，具体实验操作和数据处理方法需要根据实验条件和要求进行设计和调整。
在进行实验时，需要注意安全和质量，遵守实验规程和操作要求，保证实验的稳定和可控。
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，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化工原理课程设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计姓名胡士彭学号200907120237年级2009级专业化学工程与工艺系（院）化学化工学院指导教师杨兰2012年5月（一）设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计（二）设计任务及操作条件1) 进料：甲醇含量为42 %（质量百分率，下同）的常温液体；2) 产品的甲醇含量为90%；3) 残液中甲醇含量为1%；4) 年处理甲醇-水混合液：30000吨（开工率300 天/年）；5) 操作条件a) 塔顶压力：常压b) 进料热状态：泡点进料c) 回流比：R=2.7Rmin d) 加热方式：间接蒸汽e) 单板压降：≤0.7kPa （三）板类型筛板塔（四）厂址临沂地区（五）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；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。
本设计主要符号说明：英文字母A a---- 塔板的开孔区面积，m2 △P P----气体通过每层筛板的压降A f---- 降液管的截面积, m2 t----筛孔的中心距A o---- 筛孔区面积, m2u’o----液体通过降液管底隙的速度A T----塔的截面积m2 W c----边缘无效区宽度C----负荷因子无因次W d----弓形降液管的宽度C20----表面张力为20mN/m的负荷因子W s----破沫区宽度d o----筛孔直径Z----板式塔的有效高度D----塔径m 希腊字母e v----液沫夹带量kg液/kg气θ----液体在降液管内停留时间E T----总板效率μ----粘度R----回流比ρ----密度Rmin----最小回流比σ----表面张力M----平均摩尔质量kg/kmol φ----液体密度校正系数、开孔率t m----平均温度℃下标g----重力加速度9.81m/s2 max----最大的F o----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2) min----最小的hl----进口堰与降液管间的水平距离m L----精馏段液相的h c----与干板压降相当的液柱高度m V----精馏段气相的、h d----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m L'----提馏段液相的h f----塔板上鼓层高度m V'----提馏段气相的h L----板上清液层高度mh1----与板上液层阻力相当的液注高度mho----降液管的义底隙高度mh ow----堰上液层高度mh W----出口堰高度mh’W----进口堰高度mhσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH d----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH T----塔板间距mK----稳定系数l W----堰长mq v,L,h----液体体积流量m3/hq v,v,h----气体体积流量m3/h目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (5)三、塔板数的确定 (5)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算错误!未定义书签。
五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (11)七、筛板的流体力学验算.................. 错误!未定义书签。
八、塔板负荷性能图 ..................... 错误!未定义书签。
九、筛板塔设计计算结果 (19)十、精馏塔接管尺寸计算.................. 错误!未定义书签。
十一、对设计过程的评述和有关问题的讨论....................................错误!未定义书签。
十二、参文献考 ......................... 错误!未定义书签。
一、设计方案的确定本设计任务为分离苯—甲苯混合物。
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到塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
二、精馏塔的物料衡算⑴原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇（A）的摩尔质量为：M A=32.04kg/kmol水（B）的摩尔质量为：M B=18.02kg/kmolx F=(0.42/32.04)/(0.42/32.04+0.58/18.02)=0.289x D=(0.90/32.04)/(0.90/32.04+0.10/18.01)=0.835x W=(0.01/32.04)/(0.01/32.04+0.99/18.01)=0.00565⑵原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量M F=32.04×0.289+18.02×(1-0.289)=22.07kg/kmolM D=32.04×0.835+18.02×(1-0.835)=29.73kg/kmolM W=32.04×0.00565+18.02×(1-0.00565)=18.10kg/kmol(3)物料衡算原料处理量q n,F =30000000/(300×24×22.07)=188.79kmol/h总物料衡算q n,F =q n,D + q n,W 即188.79= q n,D + q n,W甲醇的物料衡算q n,F x F =q n,D x D + q n,W x W 即188.89×0.289=0.835q n,D+0.00565q n,W 联立解得q n,D =64.50kmol/h q n,W=124.29kmol/h（4）物料衡算结果（5）表1 物料衡算结果表三、塔板数的确定（1）平均相对挥发度α取x-y曲线上两端点温度下α的平均值。
查甲醇的气液平衡关系表可得：t=92.9℃时：α1=y A x B／y B x A=y(1－x)／(1－y)x=28.34×(100－5.31)／[(100－28.34)×5.31] =7.05t=66.9℃时：α2=y(1－x)／(1－y)x=91.94×(100－87.41)／[(100－91.94)×87.41]=1.64所以α=(α1+α2）／2=(7.05+1.64)/2=4.35（2）回流比的确定泡点进料：R min = [x D/x F－α(1－x D)/(1－x F)]/(α－1)=[0.835/0.289－4.35(1－0.835)/(1－0.289)]/(4.35－1)=0.561R=2.7R min =2.7×0.561=1.52（3）塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：tv D、t LD、t F、t W查气液平衡关系表，用内插法算得：塔顶：(83.5－68.49)/(85.62－68.49)=(t LD－70.0)/(68.0－70.0) t LD=68.25℃(84.92－83.5)/(84.92－81.83)=(70.0－t VD)/(70.0－71.3) t VD=70.59℃塔釜：(0－0.565)/(0－5.31)=(100－t W)/(100－92.9) t W=99.24℃进料：(33.33－28.18)/(28.9－28.18)=(76.7－78.0)/(t F－78.0) t F=77.82℃精馏段平均温度t m=( 70.59+77.82)/2=74.20℃提馏段平均温度t'm=(99.24+77.82)/2=88.53℃（4）塔板效率E TL塔顶与塔底平均温度t=(68.25+99.24)/2=83.74℃(83.74－80)/(100－80)=(μA－0.277)/(0.228－0.277) μA=0.268(83.74－80)/(85－80)=(μB－0.3565)/(0.3355－0.3565) μB=0.3408(83.74－81.6)/(85.0－81.6)=(x A－20.83)/(13.15－20.83) x A=0.1599可得：μL=μA x A+μB(1－x A)=0.3292E T=0.49(αμL)-0.245=0.449（5）理论板层数N T的求取a、精馏塔的气、液相负荷q n,L=Rq n,D=1.52×64.50=98.04kmol/hq n,v=q n,L+q n,D=98.04+64.50=162.54kmol/hq n,L'=q n,L+q n,F =98.04+188.79 =286.83kmol/hq n,v' = q n,v = 162.54kmol/hb、精馏段、提馏段操作线方程精馏段操作线：y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=0.603x n + 0.331提馏段操作线：y'm+1=q n,L'x'm/q n,v'－q n,W x W/q n,v' = 1.76x'm －0.00432c、气液平衡方程x=y/[y+α(1－y)]=y/[y+4.35(1－y)]d、逐板计算法求理论塔板层数y1=x D=0.835x1=0.538 y2=0.655x2=0.304 y3=0.534x3=0.196=x'1y'2=0.340x'2=0.106 y'3=0.182x'3=0.0487 y'4=0.0814x'4=0.0200 y'5=0.0308x'5=0.00725 y'6=0.00844x'6=0.00195所以精馏段所需理论板层数为2；提馏段所需理论板层数为5；总理论塔板数N T为7，进料板位置N F为自塔顶数起第3块。
（6）实际塔板数的确定精馏段实际塔板数N精=2/0.449=5块提馏段实际塔板数N提=5/0.449=12块四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（1）操作压力的计算设每层塔压降：△P=0.7KPa进料板压力：P F=101.3+5×0.7=104.8 KPa精馏段平均压力：P m=(101.3+104.8)/2=103.05 KPa塔釜板压力：P W=101.3+17×0.9=113.2 KPa提馏段平均压力：P'm=(105.8+113.9)/2=109 KPa（2）操作温度计算由上可知：塔顶温度t D=70.59℃进料板温度t F=77.82℃塔釜温度t W=99.24℃精馏段平均温度t m=( 70.59+77.82)/2=74.20℃提馏段平均温度t'm=(99.24+77.82)/2=88.53℃（3）平均摩尔质量的计算a. 塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.835 得x1=0.538M VDm=0.835×32.04+(1-0.835)×18.02=29.73kg/kmolM LDm=0.538×32.04+(1-0.538)×18.02=25.56kg/kmolb. 进料板平均摩尔质量计算由y F=0.514 得x3=0.196M VFm=0.514×32.04+(1-0.514)×18.02=25.23kg/kmolM LFm=0.196×32.04+(1-0.196)×18.02=20.77kg/kmolc. 塔釜平均摩尔质量计算由y'5=0.0308 得x'5=0.00725M V'Wm=0.0308×32.04+(1-0.0308)×18.02=18.45kg/kmolM L'Wm=0.00725×32.04+(1-0.00725)×18.02=18.12kg/kmold. 精馏段平均摩尔质量M Vm=(29.73+25.23)/2=27.48kg/kmolM Lm=(25.56+20.77)/2=23.16kg/kmole. 提馏段平均摩尔质量M V'm=(25.23+18.45)/2=21.84kg/kmolM L'm=(20.77+18.12)/2=19.44kg/kmol（4）平均密度的计算a. 精馏段平均密度的计算Ⅰ气相由理想气体状态方程得ρVm=P m M vw/Rt m=(103.05×27.48)/[8.314×(273.15+74.20)]=0.98kg/m3Ⅱ液相查表2、表3并用内差法可得：t LD=68.25℃时：(68.25－60)/(80－60)=(ρA－761.1)/(737.4－761.1)解之得ρLA＝751.3kg/m3(68.25－60)/(70－60)=(ρLB－983.2)/(977.8－983.2)解之得ρLB=978.7kg/m3t F=77.82℃时：(77.82－60)/(80－60)=(ρFA－761.1)/(737.4－761.1)解之得ρFA=740.0kg/m3(77.82－70)/(80－70)=(ρFB－977.8)/(971.8－977.8)解之得ρFB=973.1kg/m3ρLDm=1/(0.90/751.3+0.10/978.7)=769.2kg/m3ρLFm=1/(0.1/740.0+0.3/978.7)=798.4kg/m3精馏段液相平均密度为ρLm=(769.2+798.4)/2=783.8 kg/m3b.提馏段平均密度的计算Ⅰ气相由理想气体状态方程得ρ'Vm=P'm M'vw/Rt'm=(109×18.45)/[8.314×(273.15+99.24)]=0.65kg/m3Ⅱ液相查表2、表3并用内差法可得：t w=99.24℃时: (99.24－80)/(100－80)=(ρWA－737.4)/(712－737.4)解之得ρWA＝956.1kg/m3(99.24－90)/(100－90)=(ρWB－965.3)/(958.4－965.3)解之得ρWB=720.0kg/m3ρL'Wm=1/(0.01/713+0.99/958.9)=955.6kg/m3提馏段平均密度ρL'm=(798.4+955.6)/2=877 kg/m3⑸平均粘度的计算a．塔顶液相平均粘度的计算查表2、表3并用内差法可得：t D=68.25℃(68.25－60)/(80－60)=(μDA－0.344)/(0.277－0.344)解之得μDA=0.4233mPa·s(68.25－65)/(70－65)=(μDB－0.4355)/(0.4061－0.4355)解之得μDB=0.3110mPa·s(68.25－68)/(70－68)=(x A－85.62)/(68.49－85.62)解之得x A=0.8348μLDm=μDA x A+μDB(1－x A)=0.332mPa·sb．进料板平均粘度的计算查表2、表3并用内差法可得：t F=77.82 ℃(77.82－60)/(80－60)=(μFA－0.344)/(0.277－0.344)解之得μFA=0.284mPa·s(77.82－75)/(80－75)=(μFB－0.3799)/(0.3565－0.3799)解之得μFB=0.367mPa·s(77.82－76.7)/(78－76.7)=(x A－33.33)/(28.18－33.33)解之得x A=0.2889μLFm=μFA x A+μFB(1－x A)=0.343mPa·s精馏段平均粘度μLm=(0.332+0.343)/2=0.338mPa·sc．塔底液相平均粘度的计算查表2、表3并用内差法可得：t W=99.24℃(99.24－80)/(100－80)=(μWA－0.277)/(0.228－0.277)解之得μWA=0.230mPa·s(99.24－95)/(100－95)=(μWB－0.2994)/(0.2838－0.2994)解之得μWB=0.286mPa·s(99.24－92.9)/(100－92.9)=(x A－5.31)/(0－5.31)解之得x A=0.00568μLWm=μWA x A+μWB(1－x A)=0.286mPa·s提馏段平均粘度μL'm=(0.343+0.286)/2=0.314mPa·s⑹平均表面张力的计算a.塔顶液相平均表面张力的计算查表2、表3并用内差法可得：t D=68.25℃(68.25－60)/(80－60)=(σDA－17.33)/(15.04－17.33)解之得σDA=64.91mN/m(68.25－67)/(70－67)=(σDB－64.91)/(64.3－64.91)解之得σDB=18.30mN/mσLDm=σDA x A+σDB(1－x A)=24.36 mN/mb.进料板液相平均表面张力的计算查表2、表3并用内差法可得：t F=77.82℃(77.82－60)/(80－60)=(σFA－17.33)/(15.04－17.33)解之得σFA=15.29mN/m(77.82－70)/(80－70)=(σFB－64.3)/(62.6－64.3)解之得σFB=63.0N/mσLFm=σFA x A+σFB(1－x A)=49.2 mN/mc.塔底液相平均表面张力的计算查表2、表3并用内差法可得：t W=99.24℃(99.24－80)/(100－80)=(σWA－15.04)/(12.8－15.04)解之得σWA=12.9mN/m(99.24－90)/(100－80)=(σWB－60.7)/(58.8－60.7)解之得σWB=14.40N/mσLWm=σWA x A+σWB(1－x A)=58.6 mN/m精馏段液相平均表面张力σLm=(24.36+49.2)/2=36.78mN/m提馏段液相平均表面张力σL'm=(49.2+58.2)/2=53.9 mN/m五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算（1）精馏段塔径的计算由上面可知精馏段q n,L=98.04kmol/hq n,v=162.54kmol/h精馏段的气、液相体积流率为q v,v =q n,v M Vm /3600ρVm =(162.54×27.48)/(3600×0.98)=1.27m 3/s q v,L =q n,L M Lm /3600ρLm =(98.04×23.16)/(3600×783.8)=0.0008m 3/smax L V Vu Cρρρ-=式中，负荷因子2.020)02.0(σC C =由史密斯关联图⑶查得C 20再求图的横坐标为q v,L /q v,v ×(ρLm /ρVm )0.5=0.0178取板间距，H T =0.40m,板上清液层高度取h L =0.05m ，则H T -h L =0.35 m史密斯关联图如下由上面史密斯关联图，得知 C 20=0.07m/s 气体负荷因子 C= C 20×(σLm /20)0.2=0.079m/s u max =2.23m/s取安全系数为0.8，则空塔气速为 u=0.8u max =0.8×2.43=1.79m/sD'=(4q v,v /πu)=0.95m按标准塔径圆整后为D=1.0m 塔截面积为A T =(3.14×1×1)/4=0.785 m 2 实际空塔气速为u 实际=1.27/0.785=1.618 m/su 实际/u max =1.618/2.23=0.725(安全系数在充许的范围内，符全设计要求)⑵ 提馏段塔径的计算由上面可知提馏段 q n,L'=286.83kmol/h q n,v' = 162.54kmol/h 提馏段的气、液相体积流率为q v,v'=q n,v'M V'm /3600ρV'm =(162.54×21.84)/(3600×0.65)=1.52m 3/s q v,L'=q n,L'M L'm /3600ρL'm =(286.83×19.44)/(3600×877)=0.0023m 3/smax u =2.020)02.0(σC C =由史密斯关联图⑶查得C 20再求图的横坐标为q v,L'/q v,v'×(ρL'm /ρV'm )0.5=0.056取板间距，H T =0.40m ，板上清液层高度取h L =0.05m ，则H T -h L =0.35 m 由史密斯关联图，得知 C 20=0.07m/s 气体负荷因子 C= C 20×(σL'm /20)0.2=0.085m/s u'max =3.12m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为 u'=0.7u'max =0.7×3.12=2.18m/s D'=(4q v,v'/πu)=0.94m按标准塔径圆整后为D=1.0m 塔截面积为A T =(3.14×1×1)/4=0.785 m 2 实际空塔气速为u'实际=1.52/0.785=1.94 m/su'实际/ u'max =1.94/3.12=0.58(安全系数在充许的范围内，符全设计要求) ⑶ 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 =（5-1）×0.40=1.6 m 提馏段有效高度为 Z 提=（N 提-1）H T =（12-1）×0.40=4.4 m 在进料板上方开一个人孔，其高度为0.8 m故精馏塔有效高度为Z=Z 精+Z 提+0.8=1.6+4.4+0.8=6.8m六、塔板主要工艺尺寸的计算⑴ 精馏段a ．溢流装置计算因塔径D=1.0m ，所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。