南昌大学甲醇-水连续精馏塔的课程设计
甲醇水精馏塔化工原理课程设计
甲醇水精馏塔化工原理课程设计本文将介绍一门关于“甲醇水精馏塔化工原理课程设计”的学习内容，该课程设计将涉及到许多重要的化工原理和技术应用方面。
本文将主要从以下几个方面进行介绍：一、课程设计背景甲醇和水是常见的有机溶剂和溶媒，广泛应用于化学工业、食品工业、医药工业等诸多领域。
但甲醇和水的相互溶解度较低，难以用简单的混合物方法来进行分离。
因此，需要采用精馏技术对甲醇水混合物进行分离与提纯，而甲醇水精馏塔就是典型的精馏设备。
本课程设计就是为了让学生深入了解甲醇水精馏塔的化工原理和工艺操作，并掌握甲醇水分离的关键技术。
二、课程设计内容本课程设计的主要内容包括理论学习和实验操作两部分。
具体来说，理论学习将介绍甲醇水混合物的化学性质、相图、相平衡、相接触、塔、节流和板面效应等理论基础知识，并通过相应的实验操作来加深学生的理解。
实验操作将包括设备组装、实验前检查、实验过程控制和实验后数据处理等环节，以培养学生的实验技能和实际操作能力。
三、课程设计任务本课程设计的主要任务是让学生了解甲醇水精馏塔的化工原理和工艺操作，在此基础上能够独立设计和操作精馏设备，实现甲醇和水混合物的高效分离和提纯。
具体而言，学生需要完成以下任务：1. 研究甲醇水混合物的相图，掌握不同温度下甲醇和水的相互溶解度和相变情况；2. 根据甲醇水混合物的相平衡数据，设计合适的塔板数和塔壳直径，以实现甲醇和水的有效分离；3. 设计甲醇水精馏塔的流程图和操作流程，确保操作步骤合理且安全；4. 根据实验数据，计算塔效和塔效影响因素，并分析其影响和解决方法；5. 总结课程设计过程中遇到的问题和方法，撰写相关实验报告和课程设计论文。
四、课程设计意义本课程设计不仅能够深入学习甲醇和水的化学性质和相互关系，也可以了解甲醇水精馏塔的精细操作技术和机理原理，从而加深对化工实践的理解和认识。
同时，学生还可以在实验操作中培养实际能力和团队配合能力，为今后从事化工实践和科研工作奠定坚实基础。
甲醇-水精馏课程设计—化工原理课程设计
甲醇-水分离过程板式精馏塔的设计1.设计方案的确定本设计任务为分离甲醇和水混合物。
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，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。
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1.8倍。
塔釜采用间接蒸汽加热①。
2.精馏塔的物料衡算2.1.原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量M A=32.04kg/kmol水的摩尔质量M B=18.02 kg/kmolx F=0.46/32.040.324 0.46/32.040.54/18.02=+x D=0.95/32.040.914 0.95/32.040.05/18.02=+x W=0.03/32.040.0171 0.03/32.040.97/18.02=+2.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F=0.324*32.04(10.324)*18.0222.56+-=kg/kmol M D=0.914*32.04(10.914)*18.0230.83-=kg/kmol M W=0.0171*32.04(10.0171)*18.0218.26+-=kg/kmol 2.3.物料衡算原料处理量F=30000*1000184.724*300*22.56=kmol/h总物料衡算184.7=D+W甲醇物料衡算184.7*0.324=0.914D+0.0171W 联立解得D=63.21 kmol/hW=121.49 kmol/h3.塔板数的确定3.1.理论塔板层数N T的求取3.1.1.由手册查的甲醇-水物系的气液平衡数据温度饱和蒸汽压（甲醇）kPa 饱和蒸汽压（水）kPa 64.5 101.3 25.00370 125.1458 31.15775 150.8157 38.54480 180.667 47.34385 215.19957.80890 254.946970.09595 300.48384.513100 352.4169101.3由上数据可绘出x-y图和t-x(y)图。
甲醇-水精馏化工原理课程设计
《化工原理课程设计》报告10000kg/h 甲醇~水精馏装置设计一、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)1 设计方案及设计工艺的确定 (5)1.1 设计方案 (5)1.2.设计工艺的确定 (5)1.3、工艺流程简介 (5)2. 塔型选择 (6)3. 操作条件的确定 (6)3.1 操作压力 (6)3.2 进料状态 (6)3.3加热方式的确定 (7)3.4 热能利用 (7)4. 有关的工艺计算 (7)4.1精馏塔的物料衡算 (9)4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9)4.1．2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)4.1.3物料衡算 (10)4.2 塔板数的确定 (11)4.2.1 理论板层数NT的求取 (11)4.2.3 热量衡算 (12)4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14)4.3.1 操作压力的计算 (14)4.3.2 操作温度的计算 (14)4.3.3 平均摩尔质量的计算 (15)4.3.4 平均密度的计算 (15)4.3.5 液相平均表面张力的计算 (16)4.3.6 液体平均粘度的计算 (17)4.4 精馏塔的塔底工艺尺寸计算 (17)4.4.1塔径的计算 (17)4.4.2 精馏塔有效高度的计 (18)4.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (19)4.5.1溢流装置的计算 (19)4.5.2 塔板布置 (20)4.6 筛板的流体力学验算 (21)4.6.1 塔板压降 (21)4.6.2 液面落差 (22)4.6.3 液沫夹带 (22)4.6.4 漏液 (22)4.6.5 液泛 (22)4.7 塔板负荷性能图 (23)4.7.1、液漏线 (23)4.7.2、液沫夹带线 (23)4.7.3、液相负荷下限线 (24)4.7.4、液相负荷上限线 (24)4.7.5、液泛线 (24)5.热量衡算 (26)5.1塔顶换热器的热量衡算 (27)5.2塔底的热量计算 (27)5.3、热泵的选型 (29)5.4、塔底料液和热蒸气预热进料液 (30)5.5、水蒸汽加热进料液 (30)三、辅助设备的计算及选型 (32)（一）、管径的选择 (32)1、加料管的管径 (32)2、塔顶蒸汽管的管径 (32)3、回流管管径 (32)4、料液排出管径 (32)（二）、泵的选型 (33)1、原料液进入精馏塔时的泵的选型 (33)2、塔顶液体回流所用泵的型号 (33)(三)、储罐选择 (33)1、原料储槽 (33)2、塔底产品储槽 (34)3、塔顶产品储槽 (34)四、费用的计算 (35)（一）设备费用的计算 (35)1、换热器费用的计算 (35)2、精馏塔的费用计算 (35)泵的费用 (36)储槽费用 (36)输送管道费用 (37)分液槽费用 (37)（二）操作费用的计算 (38)1、热蒸汽的费用 (38)2、冷却水的费用 (38)3、泵所用的电费 (38)4、总费用 (38)参考文献 (39)主要符号说明 (40)对本设计的评述 (43)一、概述塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，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。
甲醇-水填料精馏塔的课程设计
摘要：填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。
本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。
根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。
通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而得到精馏塔的理论板数。
分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。
对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。
对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。
关键词：填料塔；流量；回流比；理论板数；工艺尺寸第一章：设计任务书 (1)一、设计题目 (1)二、操作条件 (1)三、填料类型 (1)四、设计内容 (2)第二章：工艺设计计算 (2)一、设计方案的确定 (2)二、精馏塔的物料衡算 (3)三、理论塔板数的确定 (3)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (10)六、填料层压降的计算 (13)七、筒体壁厚的计算 (14)八、管径的计算 (14)九、液体分布器简要设计 (16)第三章：结论 (18)一、设计感想 (18)二、全章主要主要符号说明 (19)三、参考资料： (20)第一章：设计任务书一、设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶液，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇溶媒的处理量为4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
甲醇-水填料精馏塔的课程设计
摘要：填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。
本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。
根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。
通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而得到精馏塔的理论板数。
分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。
对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。
对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。
关键词：填料塔；流量；回流比；理论板数；工艺尺寸第一章：设计任务书 (1)一、设计题目 (1)二、操作条件 (1)三、填料类型 (1)四、设计内容 (2)第二章：工艺设计计算 (2)一、设计方案的确定 (2)二、精馏塔的物料衡算 (3)三、理论塔板数的确定 (3)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (10)六、填料层压降的计算 (13)七、筒体壁厚的计算 (14)八、管径的计算 (14)九、液体分布器简要设计 (16)第三章：结论 (18)一、设计感想 (18)二、全章主要主要符号说明 (19)三、参考资料： (20)第一章：设计任务书一、设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶液，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇溶媒的处理量为4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
化工原理课程设计 连续精馏塔的设计
许昌学院化工原理课程设计题目名称：连续精馏塔的设计院系化学化工学院专业化学工程与工艺班级 07级1班学号0709070111姓名张丽指导教师孙国富徐静莉2010年 5 月 24 日化工原理课程设计任务书设计题目：连续精馏塔的设计一、设计任务及操作条件1. 物系：甲醇－水2. 塔板型式：筛板塔3. 处理量：3万吨/年4. 进料组成(质量百分比)：40%5. 分离要求(质量百分比)：塔顶 98% 塔底 1%6. 进料状态：7. 操作压强：常压8. 回流比R/Rmin=（1.5）9. 进料热状态：泡点进料10. 厂址选择：河南新乡二、设计内容及要求1．设计方案确定选择工艺流程、主要设备及典型辅助设备的形式。
2．工艺过程计算物料衡算、回流比和理论塔板数确定、热量衡算等。
3．典型辅助设备的计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算；再沸器的传热面积和加热介质的用量计算。
4．塔的结构设计塔径、溢流装置及塔板布置、塔高等设计；要求以单线图的形式绘制塔板布置结构图。
5．流体力学验算绘制塔板负荷性能图6．塔的工艺条件图以单线图的形式绘制，图面上应包括主体设备的外形、工艺参数等。
7．编写设计说明书使用统一课程设计格式（详见许昌学院课程设计编写要求）。
主要项目及编排顺序为：①设计说明书封面 (使用统一模板)；②任务书；③目录；④设计方案简介；⑤工艺过程计算及主要设备工艺尺寸的计算；⑥辅助设备的计算；⑦设计评述；⑧附录：主体设备工艺条件图；⑨参考文献指导教师：孙国富徐静莉完成日期：2010年5月10日～ 26 日摘要精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广。
它通过汽液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传递过程。
在本次设计中，主要以甲醇和水为实验物系，在给定的操作条件下对筛板精馏塔进行物料和热量衡算。
设计中采用的精馏装置有精馏塔，冷凝器等设备，采用间接蒸汽加热，物料在塔内进行精馏分离，余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走，为了减少能量的损失，在进料前设置了节能器，把塔底热产品先于进料进行热交换，然后再冷却，最后完成传热传质。
甲醇—水连续精馏筛板塔的设计
目录设计任务书 3 设计说明书41 概述 42 设计方案确定 53 设计计算 (5)3.1 精馏塔的物料衡算 53.1.1原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 53.1.2塔顶产品产量、釜残液量及进料流量计算63.2 塔板数的确定63.2.1、理论板层数N的求取6T3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算93.3.1操作压力计算93.3.2操作温度计算103.3.3平均摩尔质量计算103.3.4平均密度计算113.3.5体积流率计算123.3.6液体平均表面张力的计算123.3.7液体平均粘度计算133.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算133.4.1塔径的计算133.4.2塔高的计算153.5 塔板主要工艺尺寸计算153.5.1精馏段计算163.5.2提馏段计算173.6 筛板的流体力学验算193.6.1精馏段流体力学验算193.6.2提馏段流体力学验算213.7塔板负荷性能图233.7.1精馏段负荷性能图23 4附属设备的选型26 5所设计筛板的主要结果汇总29 6设计评述30 7参考文献 31设计任务书一、设计题目 甲醇—水连续精馏筛板塔的设计 二、设计任务（1）原料液中甲醇含量：质量分率=30%（质量），其余为水。
（2）塔顶产品中甲醇含量不得低于97%（质量）。
（3）残液中甲醇含量不得高于0.8%（质量）。
（4）生产能力：56200t/y 甲醇产品，年开工320天。
三、操作条件（1）精馏塔顶压强：4.0KPa （表压） （2）进料热状态：泡点进料 （3）回流比：R =1.2min R （4）单板压降压：≯0.7KPa （5）冷凝器冷却剂：水，冷却剂温度：1t =25 C ︒；2t =40 C ︒（6）再沸器加热剂：饱和水蒸气，加热剂温度：P =3at （表压）热损失：1Q =5%B Q 四、要求（1）对精馏过程进行描述 （2）对精馏过程进行物料衡算和热量衡算 （3）对精馏塔进行设计计算 （4）对精馏塔的附属设备进行选型 （5）画一张精馏塔的装配图 （6）编制设计说明书 五、设计说明书的要求（1）目录（2）设计题目及原始数据（任务书）（3）简述精馏过程的生产流程及特点（4）精馏过程有关计算（物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径、塔板设计、接管设计等）（5）附属设备的选型（裙座、再沸器、冷凝器等）；（6）设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）（7）设计评述（8）参考文献。
甲醇-水板式精馏塔课程设计
课程设计报告《处理量为5000T/a的分离苯-甲苯的精馏塔的工艺设计》专业：应用化学工程与工艺班级：化工082*名：**指导教师：***年月日化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇精馏塔二、设计任务及条件（1）、进料含甲醇30%，其余为水（均为质量分率，下同）（2）、产品甲醇含量不低于98%；（3）、釜残液中乙醇含量不高于xxx%；（4）、生产能力17500T/Y乙醇产品，年开工7200小时（5）、操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：1. 03 atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；④单板压降：75mm液柱三、设计内容（1）、流程的确定与说明；（2）、塔板和塔径计算；（3）、塔盘结构设计：i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii.流体力学验算；iii.塔板负荷性能图。
（4）、其它；i.加热蒸汽消耗量；ii.冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量四、设计成果（1）设计说明书一份（2）A4设计图纸包括：流程图、精馏塔工艺条件图。
目录1.精馏塔的物料衡算1. 原料液及其塔顶与塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量为：32.04kg/kmol 水的摩尔质量为： 18.01kg/kmol()()194.001.1870.004.3230.004.3230.0=+=F x()()982.001.1801.004.3299.004.3299.0=+=D x2. 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量()mol Kg M F 73.20194.0101.18194.004.32=-*+*=()mol Kg M D 78.31982.0101.18982.004.32=-*+*=则可知：原料的处理量：()h Kmol F 117100073.202430017500=⨯⨯⨯= 根据回收率： )%99=⨯⨯=F x D x F D η 则有： h Kmol D 23= 由总物料衡算：W D F +=以及: W D F x W D x F x *+*=*容易得出： h Kmol W 94= ,0012.0=W x2.塔板数的确定2.1逐板计算法求取理论板层数T N甲醇-水汽液平衡数据：0.06 0.304 0.40 0.729 0.95 0.979 0.08 0.365 0.50 0.779 1.00 1.000 0.100.4180.600.825最小回流比及其操作回流比的求解：δy =0.570,δx =0.194()()δδδx y y x R D --=min =(0.982-0.570/(0.570-0.194)=1.096取操作回流比为min 8.1R R ==1.8⨯1.096=1.97 2.1.1精馏塔的气、液相负荷D R L ⨯==1.97⨯23=45h Kmol()682397.21=⨯=⨯+=D R V h Kmol16211745'=+=+=F L L h Kmol68=='V V h Kmol2.1.2精馏段、提馏段操作线方程精馏段操作线：332.06618.0+=*+*=x x V D x V L y D 提馏段操作线：0016.0832.2-'=*'-'*''='x x V W x V L y W 2.1.3 用逐板计算法求塔板数：相平衡方程：()nnn x x y 111-+=+αα由前面可得：194.0==F q x x 982.01==D x y 解得：692.01=x 依次解得：q x x 〈7，即前面7块板是精馏段，后面起用提留段操作线方程和相平衡方程进行计算。
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化工原理课程设计一、设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计二、设计条件1、常压操作：p=１atm2、进精馏塔的料液含甲醇61％（质量）,其余为水3、产品的甲醇含量不得低于99％(质量)4、残液中甲醇含量不得高于３%（质量）5、生产能力为日处理（24h）66.5吨粗甲醇三、设计内容3.１:设计方案的确定及流程说明３.1.１:选择塔型精馏塔属气—液传质设备。
气—液传质设备主要有板式塔和填料塔两大类。
该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。
筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，制造维修方便，造价低,相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。
本次设计为分离甲醇与水,所以由各方面条件考虑后，本次设计应用筛板塔。
３.1.２：精馏方式由设计要求知,本精馏塔为连续精馏方式3．1.3：装置流程的确定为获取也液相产品，采用全凝器。
含甲醇61％(质量分数)的甲醇-水混合液经过预热器,预热到泡点进料。
进入精馏塔后分离，塔顶蒸汽冷凝后有一部分作为产品经产品冷却器冷却后流入甲醇贮存罐，一部分回流再进入塔中，塔底残留液给再沸器加热后，部分进入塔中，部分液体作为产品经釜液冷却器冷却后流入釜液贮存罐。
3.1．4:操作压强的选择常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益，在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。
3．1.5:进料热状态的选择泡点进料时，塔的操作易于控制，不受环境影响。
饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响,塔的操作比较容易控制。
此外，泡点进料,提馏段和精馏段塔径大致相同,在设备制造上比较方便。
冷液进塔虽可减少理论板数，使塔高降低，但精馏釜及提馏段塔径增大，有不利之处。
所以根据设计要求,可采用泡点进料，q＝1。
3.1．６：加热方式本次采用间接加热,设置再沸器3.1.7:回流比的选择选择回流比,主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用最低，一般经验值为：Ｒ＝(1.2~2)Rｍｉn经后面简捷法计算对应理论板数N时,可知,R=２Rmin时,理论板数最少，所以回流比选择为最小回流比的2倍。
3.2:二元连续板式精馏塔的工艺计算 3.２.1:相对挥发度的确定 根据安托因方程Ct BA p +-=0log塔顶产品浓度为9９%,因此，可近似看成纯甲醇溶液;同理,塔底浓度为3％可近似看成纯水溶液。
所以,塔顶温度为甲醇沸点为6４．6℃,塔底温度为水的沸点100℃。
因此塔底的相对挥发度aW=３.497 塔顶的相对挥发度a Ｄ=4.1３8804.3==W D m ααα3.2.2：全塔物料衡算 总物料：F=D+W易挥发组分：FxF ＝D ｘD ＋WxWF 、Ｄ、W:分别为进料、馏出液和釜液的流量（k ｍｏｌ/h ）x Ｆ、xD 、xW:分别为进料、馏出液和釜液中易挥发组分的组成、摩尔分率由操作条件得;h F /kmol 475.86042.322410005.66=⨯⨯=4677.01839.0042.3261.0042.3261.0=+=F x 98.01801.0042.3299.0042.3299.0=+=D x 017.01897.0042.3203.0042.3203.0=+=W x 即:86.475=D ＋W86.47５＊０.467７=０.９8D+０.01７W解得：D=４0.752kmol/h W=45.7２3３ｋm ｏl/h 3.2.3:平衡线方程xxx x 804.21804.3)1(1y +=-+=αα３.2．4：精馏段操作线方程 已知q=１、即ｘｅ=xF ＝0.4677 a=３.80４即7698.04677.0804.214677.0804.3)1(1y =⨯+⨯=-+=x x e αα即4103.04677.098.07698.098.01min min=--=--=+F D e D x x y x R R解得：Rm ｉn=0．６9５8 即R=2Rmin=1.3９16所以精馏段的操作线方程为4098.05819.0111y 1+=+++=+n D n n x x R x R Rｘn:见第八页 y ｎ+1:同上３．2.5：提馏段操作线方程00798.04691.1)1()1(y 1-=+--++=+n w n n x x DR DF x D R F RD３.2.6：理论板数的求算 (1）逐板计算法第一层板上升蒸汽组成等于塔顶产品组成：y1＝x Ｄ=0.98 根据操作线方程以及平衡线方程可得如下： y1 ０.9８ x １ 0.９27960０03 y2 0.９4978 ｘ2 0.832543565 ｙ3 0.894257 ｘ3 0.6897454４5y4 ０.8１１1６３ ｘ4 0.５3034537１y5 ０.７18408x ５ 0.40１43852 x5<xFｙ６ 0.581773 ｘ6 0．2677６4２1y ７ ０.385392 x7 0.141５１３587y8 ０.１9９9１８ x8 ０．０6１６37695ｙ9 0.08257２ x9 0．02３11３41４y １0 ０.0２597６x1０ 0.006961８８1 x10<xW即:可知理论板数为1０块 第5层理论版为进料板 精馏段理论板数为4层 提馏段理论板数为5层 （２）直角梯级图解法 (3)简捷法Ｒmi ｎ=0.6９5895.5804.3lg 017.0983.002.098.0lg lg )1)(1(lg min=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=αw w D D x x x x N 根据吉利兰经验关联图以及关系式求得：R (R-Ｒmi ｎ)/（R+１）(N-5.95)/(N+1)Ｎ1.2Ｒmin ０.８35 0.０７585831１０.577７３34５9 １5.4587９８７31.３Ｒｍｉn ０.9０454 0.１096012６９ 0.５387１4７414.0665９８９11.4Rmin 0．9７412 0.14０984337 0.５047938９８ 13.034５605 １.５Rｍin １．０437 ０．１７023046４ ０．4912.62745０９81.６Ｒmin １.11328 ０.1９7550７27 0.4812．365３84621.７Ｒｍin 1.1８286 0.2２３１2928９ ０.４6１1.8703７０3７１.８Rｍin１.25244 0．2４71275５9 ０.4４11.４1０7１429 1.9Rm ｉn １.３2２02 ０．２696876 0.42511.08695652 ２Ｒmi ｎ 1.３9１６ 0.２9０934９３９ 0.4１0．58333３３3可知:R=2R ｍin 时 理论板数最少 ｘＦ=0.4６7７由甲醇-水气液平衡数据可知 ３48.5１Ｋ x1=0.４ 3４6．3１Ｋ x2＝0．５ 即用内插法算5.0-4677.031.346-5.0-4.031.346-51.348T =ｘF=０.4６77时 Ｔ=３47．02K=7３.87℃ 即由安托因方程得aF=3.９4 aD=4．1３８038.4138.494.3,m =⨯==D F ααα即88.2038.4log 4677.05323.002.098.0(log log )1)(1(log ,min =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=mF F D D x x x x N α精即精馏段理论板数为３层加料板为第4块板3.2.７：塔效率的估算（１）Ｄric ｋarn ｅr 法塔顶温度64.6℃ 塔釜温度１00℃ 平均温度为℃82156.355115.2736.6415.273100ln 6.64100ln1212==++-=-=K T T T T T 即82℃下μ甲醇=0.272m ｐa.s μ水＝0.３４８5ｍp ａ.s即s mpa x Li fi .3127.03485.0)4677.01(272.04677.0m =⨯-+⨯==∑μμ481.03127.0lg 616.017.0lg 616.017.0=⨯-=-=m T E μ（2)O ’ｃonnell 法μL=０.46７7*０.2７２+（1－0.4677）＊0．3485＝0.３１２7 82℃下的相对挥发度ａ为a=3．７8747.049.0245.0-==）（L T E αμ实际塔板数为28.2147.010==N 约为２2块3．３：塔和塔板主要工艺尺寸的设计 3.3．１：塔径的计算 (１）精馏段精馏段平均温度为℃21.6936.34215.2736.6415.27387.73ln6.64-87.73==++=K T m查t-ｘ-y 图得 xa ＝0.72，ya ＝0.8７8查表得：p 甲醇=0.７5g/cm ３ p 水=０．９78g ／cm3 液相平均分子量:Ml=X ａM 甲醇+(１－Xa) M 水=０.7２*32.0４2+(１-0．７2)*18=28.１1ｋｇ/k ｍol气相平均分子量：Mv= y ａM 甲醇+(1－ya ） M 水=0．878*32．042+（1－0.878）*１8=3０.33k ｇ/kmol 液相密度：3/kg 7833/783.0978.0)72.01(1875.072.0042.3211.28a a l m cm g b MbXb Xa M M L ==-⨯+⨯=+=ρρρ气相密度3/079.13m /g 42.107936.342314.833.3010013.15m kg RT PM V V ==⨯⨯⨯==ρ液相体积流量s m M L L L S /31066.5783360011.28752.403916.13600l 4-⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯=ρ气相体积流量s m Mv V V V S /3761.0079.1360033.30752.403916.23600=⨯⨯⨯=⨯⨯=ρ即气液动能参数02.0079.1783761.01066.54-=⨯==V L S S LVV LF ρρ 取塔板间距H Ｔ=0.45m 、板上液层高度hl=０.07m那么分离空间:ＨＴ- h1＝0．45－0.07=0．38m 即由史密斯关联图得： Ｃ20=0.078即69.21℃时μa ＝1７.89ｍＮ/ｍ μb=64.4５m Ｎ/m液相平均表面张力：927.3045.6428.089.1772.0x =⨯+⨯==∑i i μμｍＮ/m085.0202.020==）（σC CＣ:负荷系数 s CV V L /m 288.2079.1079.1-783085.0max ==-=ρρρμ μma ｘ：最大空塔气速令μ=0.7μmax=0．７*２.2８８=１．6m/ｓ 根据流量公式计算塔径Ｄm 778.06.1761.044s=⨯⨯==ππμV D圆整取0.8m塔截面积A=222m 5.028.02=⨯=⨯π）（π）（D 实际空塔气速s m A V s /522.15.0761.0===μ (2)提馏段提馏段平均温度为℃’777.86927.35915.27387.7315.273100ln87.73-100m ==++=K T查t-x －y 图得 xa ’＝0.111,y ａ’＝0．44３查表得:p 甲醇’＝0.728g/cm3 p 水’=0．９６7g/cm3 液相平均分子量：M ｌ’=Xa ’Ｍ甲醇+(1-X ａ’) M 水=０.111*32.0４２+（１－0.１1１）*１8=19.559ｋg/k ｍｏl 气相平均分子量： Mv ’= ya ’M 甲醇+（1-ya ’) M 水＝０.4４3*32.042+(1-0.４４3）*１8=２4.２21kg ／kmol 液相密度：3/kg 9133/913.0967.0)111.01(18728.0111.0042.32559.19a a l m cm g b MbXb Xa M M L ==-⨯+⨯=+=ρρρ’气相密度3/82.03m /g 93.819927.359314.8221.2410013.15m kg RT PM V V ==⨯⨯⨯==’ρ液相体积流量L ’＝Ｌ＋ｑFs m M L L L S /3105.89133600559.19475.86752.403916.13600l 4-⨯=⨯⨯+⨯=⨯⨯=）（’’ρ气相体积流量 V ’=V-(1－q ）F=Vs m Mv V V V S /38.082.03600221.24752.403916.23600=⨯⨯⨯=⨯⨯=ρ’即气液动能参数035.082.09138.0105.84-=⨯==’’’’’V L S S V L F ρρ 取塔板间距H Ｔ=0．45m 、板上液层高度hl=0．07m 那么分离空间:ＨＴ－ h1=０.45-0．07=０．3８m 即由史密斯关联图得: C2０’＝０.082 ８6.7７7℃时μa=16．17 mN/m μb=６1．31mN/m 液相平均表面张力：3.5631.61111.0-117.16111.0x =⨯+⨯==∑）（i i μμmN/m1.0203.56082.02.0==）（’C s C V V L /m 34.382.082.0-9131.0max ==-=’’’’’ρρρμ μｍax ：最大空塔气速令μ’=0.７μｍax ’＝0.7*3.34=２.34ｍ/s 根据流量公式计算塔径Dm 66.034.28.044s =⨯⨯==π’π’’μV D 圆整取0.8m 塔截面积A ’=222m 5.028.02=⨯=⨯π）（π）’（D 实际空塔气速s m A V s /6.15.08.0===’’’μ 3．3.２：塔高的计算m 83.345.047.04=⨯==T T T H E N Z 精 m 787.445.047.05=⨯==T T T H E N Z 提 此外在精馏段和提馏段分别设2人孔,人孔处板间距为0.7m 令塔顶空间为1.5ＨT=2.５*0.45=1.1２5m 令塔底空间为1．4m L ’＝0．00085m3/ｓHd=m 4.15.000085.06076.13=⨯⨯=⨯A L ’τ所以塔高为Z=ｚ精+z 提+（0.7-０.45）*4+0.675+2=3.83+4.７8７+0.5＋1.１２5+1.4=1２.64２m 约为１2．7m3.3．3：溢流装置与液体流型选用单溢流，弓形降液管。