甲醇-水精馏塔设计报告
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—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。
精馏塔设计__甲醇-水
精馏塔设计__甲醇-水
甲醇-水精馏塔设计是为组分甲醇和水的分离及同分异构物转换过程设计的塔式装备。
通常，它采用真空和温度来达到平衡塔底的混合分馏。
它包括真空泵、合并(混合)器、冷
凝器、分离器（精馏）、回流器和汽化器等部件。
在甲醇-水混合物中，甲醇具有更高的蒸发温度。
经过抽真空精馏过程，高温的甲醇
将运行前的混合物中的水蒸发，把两者分离。
而高温的甲醇仍在套管里蒸发，而后降温回
到正常水平。
有了抽真空的帮助，分离甲醇和水的过程变得非常容易：真空泵会抽取真空环境，同时，合并器里的原料也会被冷凝器降温，达到凝固状态，通过重力，更轻的水就会流下。
随后，甲醇-水混合物经过再次加热，由回流器进入精馏塔，汽化器上的水蒸发，甲醇就
可以流回合并器，水则会经过排放出精馏用的系统。
精馏塔设计的具体参数和设备的材质都跟甲醇-水混合物的性质有关，变化比较大。
由于甲醇-水混合物中水比甲醇含量高，在设计塔头时也需要考虑到湿度分馏的因素，以
便在塔内达到平衡。
一般来说，真空潜热要加强，冷凝器里面装入冷却系统，以利于降低
温度，器官部件也也需要特别设计，如汽化器、回流器等，使得甲醇-水的精馏工艺建立
在理论模型的支撑下，保证操作的质量和安全。
因此，甲醇-水精馏塔的设计要充分考虑
现场环境和操作条件，以保证精馏过程的质量和效果。
甲醇-水精馏塔的工艺设计
摘要本设计是以甲醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离甲醇和水。
浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系甲醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算得出理论板数为7块，回流比为1.12,算出塔效率为0.47，实际板数为13块，进料位置为第6块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为0.6米，有效塔高4.8米。
通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
本次设计过程正常，操作合适。
关键词：甲醇；水；二元精馏；浮阀连续精馏精馏塔IAbstractBoth in model predictive control and system identification an optimization problem has to be solved. In model predictive control an optimal input signal over a certain future horizon is calculated on-line, while in system identification an optimal model is required. In both optimization problems it is important to choose the degrees of freedom wisely. The choice of the degrees of freedom is denoted with parametrization, i.e. input parametrization in predictive control and model parametrization in identification.For quadratic cost functions, which are common in both areas, and a linear parametrization the optimization problems are convex: a quadratic programming problem for predictive control and a linear least squares problem for identification. There is a wide variety of linear parametrizations that can be utilized. In this thesis it is investigate to what extend flexibility in the linear parametrization can contribute to the improvement of model predictive control and system identification techniques.Keywords: motor; adaptive control; direct torque controlII目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章前言 .. (1)1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)1.2精馏塔对塔设备的要求 (1)1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (2)1.4本设计所选塔的特性 (2)第2章流程的确定和说明 (4)2.1设计思路 (4)第3章精馏塔的工艺计算 (5)3.1物料衡算 (5)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (5)3.1.2 原料液和塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.1.3 物料衡算 (5)3.1.4 进料，塔顶和塔釜温度及气相组成 (6)3.2回流比的确定 (6)3.2.1平均相对挥发度的计算 (6)3.2.2最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (7)3.3板数的确定 (7)3.3.1精馏段与提馏段操作线方程 (7)3.3.2图解法确定理论板数及进料位置 (7)3.3.3全塔效率 (8)3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)3.4.1操作温度的计算 (9)3.4.2操作压强 (9)3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量 (9)3.4.4精馏塔各组分的密度 (10)III3.4.5液体表面张力的计算 (11)3.4.6气液负荷计算 (11)3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.5.1塔径的计算 (12)3.5.2精馏塔有效高度的计算 (12)3.5.3溢流装置计算 (12)3.6筛板的流体力学验算 (13)3.6.1塔板压降 (13)3.6.2液沫夹带 (14)3.6.3漏液 (15)3.6.4液泛 (16)3.7塔板负荷性能图 (17)3.7.1过量液沫夹带线关系式 (17)3.7.2液相下限线关系式 (18)3.7.3严重漏液线关系式 (18)3.7.4液相上限线关系式 (18)3.7.5降液管液泛线关系式 (19)3.8主要计算计算结果列表 (21)第4章结论 (25)参考文献 (26)主要符号说明 (27)附录 (30)致谢 (32)IV第1章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，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。
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：
甲醇水精馏塔毕业设计
目录1 绪论 0设计意义 0塔设备类型简介 0塔设备的开展状况及方向 (1)塔设备选型及要求 (1)设计步骤 (2)本章小结 (2)2 精馏塔工艺设计计算 (3)精馏塔全塔物料衡算 (3)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)物料衡算 (3)最小回流比确实定 (4)塔板数确实定 (5)N的求取 (5)理论板数TN的求取 (6)实际塔板数p精馏塔有关物性数据的计算 (6)平均温度计算 (6)平均密度计算 (7)混合液体外表张力计算 (9)2.4.4 混合液体粘度计算 (12)混合液的相对挥发度计算 (12)气液相体积流量计算 (12)塔体工艺尺寸计算 (13)塔径的计算 (13)塔体有效高度的计算 (15)塔板工艺尺寸计算 (15)溢流装置的设计计算 (15)塔板布置及筛孔数目与排列 (17)塔板流体力学验算 (19)气相通过浮阀塔板的压降 (19)淹塔 (20)物沫夹带量 (21)塔板性能负荷图 (22)物沫夹带线 (22)液泛线 (23)液相负荷上限线 (25)漏液线 (25)液相负荷下限线 (25)塔板结构 (29)矩形板 (29)通道板 (30)弧形板 (30)受液盘 (31)凹形受液盘 (31)液封盘 (31)降液板 (32)支持板和支持圈 (32)紧固件结构 (32)3.6 塔盘机械计算 (34)塔盘的载荷 (34)塔盘板的允许挠度 (34)矩形板稳定性校核 (34)通道板稳定性校核 (38)本章小结 (39)4 辅助装置及附件设计 (40)接管设计 (40)进料管 (40)回流管 (41)塔釜出料管 (41)塔顶蒸气出料管 (42)塔釜进气管 (43)法兰 (43)除沫器设计 (43)设计气速的选取 (44)除沫器直径计算 (45)吊柱 (45)吊柱的选型 (45)吊柱的结构 (45)人孔 (46)裙座 (47)裙座选材 (47)裙座的结构 (47)操作平台和扶梯 (49)本章小结 (49)5 塔的强度设计和稳定性校核 (50)设计条件 (50)塔总体高度计算 (50)其他主要条件 (50)5.2 按计算压力计算塔体和封头的厚度 (51)地震载荷与地震弯矩计算 (53)风载荷与风弯矩计算 (55)圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 (57)塔设备压力实验时的应力校核 (58)裙座轴向应力校核 (59)根底环设计 (60)地脚螺栓计算 (62)校核结果 (62)5.13 本章小结 (63)6 总结 (64)参考文献 (65)专题论文 (67)翻译局部 (78)英文原文 (78)中文译文 (95)致谢 (110)1 绪论甲醇–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，具有毒性、污染性和腐蚀性的液体混合物。
甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计
甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计《化工原理课程设计》报告15000吨/年甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计学号：0820020063专业生物工程班级08（2）设计者姓名设计单位生命科学学院指导老师完成日期2010-12-26一、前言甲醇用途广泛，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、硫酸二甲酯等多种有机产品，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。
在甲醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，还伴随着一系列副反应。
所得产品除甲醇外，还有水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸、有机胺、高级醇、硫醇、甲基硫醇和羰基铁等几十种有机杂物。
甲醇作为有机化工的基础原料，用它加工的产品种类很多，因此对甲醇的纯度均有一定的要求。
粗甲醇通过精馏，可根据不同要求，制得不同纯度的精甲醇，使各类杂物降至规定指标以下，从而确保精甲醇的质量。
塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。
它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。
塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。
在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。
目录一．概述 (4)1. 对塔设备的要求 ...............................................................................2. 板式塔类型................................................................................................................... 2.1 板式塔类型................................................................................................................. 2. 2板式塔类型................................................................................................................. 2. 3板式塔类型................................................................................................................. 二．流程的确定及说明....................................................................................................1. 塔型选择.......................................................................................................................2.操作条件的确定........................................................................................................... 3．操作流程...................................................................................................................... 三．塔的工艺计算............................................................................................................1.查阅文献，整理有关物性数据 .....................................................................................2.全塔的物料衡算.............................................................................................................3. 塔理论板数的确定.......................................................................................................四、塔的工艺条件及有关物性数据计算 ........................................................................1. 操作压强.......................................................................................................................2. 操作温度.......................................................................................................................3. 平均分子量...................................................................................................................4. 平均密度.......................................................................................................................5. 液体表面张力...............................................................................................................3. 塔理论板数的确定.......................................................................................................五、精馏塔的气液相负荷 ................................................................................................六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ....................................................................................1.塔径的计算.....................................................................................................................2. 溢流装置.......................................................................................................................3. 塔板布置.......................................................................................................................4. 筛孔数与开孔率...........................................................................................................5.塔的精馏段有效高度 .....................................................................................................七、筛板流体力学验算....................................................................................................1. 气体通过筛板压降相当的液柱高度 ...........................................................................2. 雾沫夹带量的验算.......................................................................................................3. 漏液的验算...................................................................................................................4. 液泛验算.......................................................................................................................八、塔板负荷性能图........................................................................................................九、板式塔的结构与附属设备设计 ................................................................................1.塔体结构.........................................................................................................................2.塔板结构.........................................................................................................................十、辅助设备设计或选型 ..............................................................................................1.冷凝器.............................................................................................................................2.再沸器.............................................................................................................................3.接管管径的计算和选择 ................................................................................................. 十一、设计结果一览表....................................................................................................一、概述1．对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。
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《化工原理课程设计》报告一、概述...................................................................................................................................... - 4 -1.1 设计依据....................................................................................................................... - 4 -1.2 技术来源....................................................................................................................... - 4 -1.3设计任务及要求........................................................................................................... - 4 -二、计算过程.............................................................................................................................. - 5 -2. 1 设计方案.................................................................................................................... - 5 -2.2 塔型选择....................................................................................................................... - 5 -2.3工艺流程简介................................................................................................................ - 5 -2.4 操作条件的确定........................................................................................................... - 6 -2.41 操作压力............................................................................................................. - 6 -2.4.2 进料状态............................................................................................................ - 6 -2.4.3 热能利用............................................................................................................ - 6 -2.5 有关的工艺计算........................................................................................................... - 6 -2.5.1精馏塔的物料衡算...................................................................错误!未定义书签。
2.5.2物料衡算............................................................................................................. - 7 -2.6 塔板数的确定............................................................................................................... - 7 -2.6.1 理论板层数NT的求取 .................................................................................... - 7 -2.6.2 实际板层数的求取............................................................................................ - 8 -2.7精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算............................................................... - 8 -2.7.1操作压力的计算................................................................................................. - 8 -2.7.2操作温度的计算(详见附录一（1）) ................................................................ - 9 -2.7.3 平均摩尔质量的计算........................................................................................ - 9 -2.7.4 平均密度的计算................................................................................................ - 9 -2.7.5液相平均表面力的计算................................................................................... - 11 -2.7.6 液体平均粘度的计算...................................................................................... - 11 -2.8 精馏塔的塔底工艺尺寸计算..................................................................................... - 12 -2.8.1塔径的计算....................................................................................................... - 12 -2.8.2 精馏塔有效高度的计算.................................................................................. - 13 -2.9 塔板主要工艺尺寸的计算......................................................................................... - 14 -2.9.1溢流装置的计算............................................................................................... - 14 -2.9.2 塔板布置.......................................................................................................... - 15 -2.10 筛板的流体力学验算............................................................................................... - 16 -2.10.1 塔板压降........................................................................................................ - 16 -2.10.2 液面落差........................................................................................................ - 18 -2.10.3 液沫夹带........................................................................................................ - 18 -2.10.4 漏液................................................................................................................ - 18 -2.10.5 液泛................................................................................................................ - 18 -2.11 塔板负荷性能图....................................................................................................... - 19 -2.11.1液漏线............................................................................................................. - 19 -2.11.2液沫夹带线..................................................................................................... - 20 -2.11.3液相负荷下限线............................................................................................. - 20 -2.11.4液相负荷上限线............................................................................................. - 21 -2.11.5液泛线............................................................................................................. - 21 -2.12.热量衡算.................................................................................................................... - 21 -2.12.1塔底的热量计算............................................................................................. - 22 -2.12.2热泵的选型..................................................................................................... - 24 -2.12.3塔底料液和热蒸气预热进料液..................................................................... - 24 -2.12.4水蒸汽加热进料液......................................................................................... - 25 -三、辅助设备的计算及选型.................................................................................................... - 26 -3.1、管径的选择............................................................................................................... - 26 -3.1.1、加料管的管径................................................................................................ - 26 -3.1.2、塔顶蒸汽管的管径........................................................................................ - 26 -3.1.3回流管管径....................................................................................................... - 26 -3.1.4料液排出管径................................................................................................... - 27 -3.2泵的选型...................................................................................................................... - 27 -3.2.1原料液进入精馏塔时的泵的选型................................................................... - 27 -3.2.2塔顶液体回流所用泵的型号........................................................................... - 27 -3.3储罐选择...................................................................................................................... - 27 -3.3.1原料储槽........................................................................................................... - 27 -3.3.2塔底产品储槽................................................................................................... - 28 -3.3.3塔顶产品储槽................................................................................................... - 28 -四、费用的计算 (29)4.1设备费用的计算 (29)4.1.1换热器费用的计算 (29)4.1.2、精馏塔的费用计算 (30)4.1.3泵的费用 (31)4.1.4储槽费用 (31)4.1.5输送管道费用 (31)4.1.6设备总费用 (32)4.2操作费用的计算 (32)4.2.1、热蒸汽的费用 (32)4.2.2、冷却水的费用 (32)4.2.3泵所用的电费 (33)4.2.4总费用 (33)4.3总费用 (33)设计心得............................................................................................................错误!未定义书签。