甲醇水溶液精馏塔工艺的设计
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-水分离连续精馏塔工艺流程
连续精馏塔课程设计说明书题目名称:甲醇-水分离连续精馏塔工艺流程系部：化学与环境工程系专业班级：煤化11-7（民）班学生姓名：阿布来提.吐鲁甫学号： 2011232513指导教师：李亮晨完成日期:2014年6月15号至2014年7月10号精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，在抗生素药物生产中，需要甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，然后对甲醇溶媒进行精馏。
操作一般在塔设备中进行，塔设备分为两种，板式塔和填料塔。
符合性能图，它对自行设计, 改进现有设备生产状况都较为重要。
随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。
关键词：精馏，填料塔，设备设计。
1、设计任务书 (5)2、设计的方案介绍 (5)2.1、操作压力的确定 (5)2.2、板式塔的分类与要求 (5)2.3、回流比的确定 (6)3、工艺流程图及其简单说明 (6)3.1、精馏塔的冷凝方式和加热 (6)3.2、工艺流程图 (7)4、精馏塔的工艺条件 (7)5、精馏塔物料衡算 (8)5.1、溢流装置的设计 (8)5.2、甲醇摩尔分率的转换 (9)5.3、塔板版面布置............................. 错误!未定义书签。
5.4、塔板校核 (10)6、塔板负荷性能图............................. 错误!未定义书签。
6.1、漏液线 (12)6.2、液体流量下限线 (12)6.3、液体流量上限线 (12)6.4、液沫夹带 (12)6.5、液泛线 (13)7、操作流程 (15)8、设计评述 (16)9、符号说明 (17)10、参考文献 (19)11、总结 (20)新疆工程学院课程设计评定意见设计题目系部_________________ 专业班级学生姓名_________________ 学生学号评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日新疆工程学院化学与环境工程系系(部)课程设计任务书2013-2014学年2 学期2014年7月10日教师（签名）系（部）主任（签名）年月1、 设计任务书甲醇散堆填料精馏塔设计原料液状态处理量：100=F kmol/h ，常温常压 ,塔顶温度为65℃，塔釜温度为93.5℃进料浓度: 35.0=F x （甲醇的质量分数）,塔顶出料浓度： 95.0=D x （甲醇的质量分数）, 塔釜出料浓度：04.0=W x （甲醇的质量分数）,323=OH CH M kg/kmol 182=O H M kg/kmol填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料2、设计的方案介绍2.1、操作压力的确定在精馏操作中，压力的影响非常大。
甲醇与水填料精馏塔的设计任务书
食品工程原理课程设计说明书甲醇、水填料精f留塔的设计姓名:学号:班级:指导老师:一、设计任务书 (3)二、设计方案简介 (3)三、工艺计算 (5)1.基础物性数据 (5)(1)液相物性的数据 (5)(2)气相物性数据 (5)(3)......................................................................................................................... 气液相平衡数据.. (5)(4)......................................................................................................................... 物料衡算62.填料塔的工艺尺寸的计算 (7)(1)塔径的计算 (7)(2)填料层高度计算 (9)(3)填料塔附属高度及总高计算 (11)(4)填料层压降计算 (11)(5)液体分布器简要设计 (12)(6)吸收塔接管尺寸计算 (13)四、设计一览表 (13)五、主要符号说明 (14)六、参考文献 (15)七、附图 ..............................................................食品工程原理课程设计任务书设计题目：分离甲醇-水混合物的填料精馏塔第一章流程的确定和说明一、加料方式加料方式有两种，高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。
通过重力加料，可以节省一笔动力费用。
但由于多了高位槽，建设费用相应增加，采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单、安装方便；如采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。
化工原理课程设计__分离甲醇水混合液的浮阀精馏塔设计
XX大学化学工程学院化工原理课程设计——分离甲醇—水混合液的浮阀精馏塔设计者: 贺水流学号：1043082025班级：过控一班：： 286409969qq..指导教师：夏素兰设计时间：2013.1.5—2013.2.20XX大学化学工程学院Sichuan Institute of Chemical Technology一、设计任务设计题目：分离甲醇—水混合液的浮阀精馏塔原料液：组成：甲醇45% 水55%处理量：4000kg/h温度：30˚C馏出液：组成：甲醇99.5%残液：组成：甲醇1.5%（均为质量百分数）操作压力：常压连续操作二、背景介绍1 . 精馏原理精馏过程的基础是混合液组分间挥发度的差异，而塔内的气、液“回流”则是沿塔高不断进行气、液传质实现精馏的必要条件。
沿塔流动的气、液相每经过一块塔板都将发生一次气相的部分冷凝和液相的部分气化，气、液相组成随之发生一次改变，使气相中轻组分得到一次增浓，液相中重组分得到一次增浓。
其结果最终可在塔顶得到轻组分含量很高的蒸气相（馏出液）产品，而在塔底得到重组分含量很高的釜液产品，从而实现混合液体的高纯度分离。
利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。
该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。
其精馏塔如图3-1所示。
原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提留段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。
气、液相回流是精馏重要特点。
2 . 板式塔作用原理板式塔是在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若干层塔板，液体靠重力作用自上而下流经各层板后从塔底排出，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动力下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。
甲醇-水精馏塔
合肥学院Hefei University化工原理课程设计题目: 甲醇—水连续精馏塔的设计系别: 生物与环境工程系专业: 14生工（2）班学号:姓名:指导教师: 于宙老师2016年 12 月 18 日目录一、前言............................................. 错误!未定义书签。
1.1精馏塔对塔设备的要求...................................... - 5 -1.2常用板式塔类型及本设计的选型.............................. - 6 -二、设计任务书要求及流程的确定和说明............................. - 8 -2.1设计名称.................................................. - 8 -2.2设计条件.................................................. - 8 -2.3设计任务.................................................. - 8 -2.4设计思路................................................. - 10 -2.5设计流程................................................. - 10 -三、精馏塔的工艺计算............................................ - 10 -3.1精馏塔的物料衡算......................................... - 10 -R ......................................... - 11 -3.2求最小回流比min3.3理论板数NT的计算以及实际板数的确定...................... - 14 -3.4全塔效率................................................ - 14 -3.5实际塔板数N............................................. - 15 -四、塔的工艺条件及有关物性数据计算.............................. - 15 -4.1操作压强m P............................................... - 15 -4.2操作温度m t............................................... - 16 -M............................................ - 16 -4.3平均分子量mρ.............................................. - 16 -4.4 平均密度mσ.......................................... - 18 -4.5 液体表面张力mμ............................................. - 19 -4.6 液体粘度Lm4.7精馏塔的气液相负荷....................................... - 20 -五、主要工艺尺寸计算......................................... - 20 -5.1塔径..................................................... - 20 -5.2溢流装置的确定........................................... - 22 -5.3塔板布置................................................. - 24 -5.4浮阀数目及排列........................................... - 24 -5.5精馏塔有效高度的计算..................................... - 27 -六、流体力学校核................................................ - 28 -6.1气相通过浮塔板的压力降................................... - 28 -6.2液泛的验算............................................... - 30 -6.3雾沫夹带V e的验算......................................... - 31 -6.4漏液验算................................................. - 33 -七、塔板负荷性能图.............................................. - 33 -7.1以精馏段为例............................................. - 33 -7.2以提馏段为例............................................. - 36 -7.3负荷性能图及操作弹性..................................... - 38 -八、塔附件设计.................................................. - 40 -8.1接管..................................................... - 40 -8.2人孔..................................................... - 42 -8.3视镜..................................................... - 42 -8.4支座..................................................... - 42 -8.5塔盘..................................................... - 43 -8.6除沫器................................................... - 43 -8.7法兰的选取............................................... - 43 -九、主要辅助设备的计算及选型.................................... - 43 -9.1原料液加热器............................................. - 43 -9.2釜液再沸器............................................... - 44 -9.3馏出蒸汽冷凝器........................................... - 45 -9.4产品冷却器............................................... - 46 -十塔体附件工艺尺寸的确定...................................... - 47 -10.1筒体工艺尺寸的确定...................................... - 47 -10.2封头的设计.............................................. - 47 -10.3裙座.................................................... - 48 -十一设计结果.................................................. - 48 -物料衡算结果表10 ............................................ - 48 -精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果......................... - 49 -浮阀塔板工艺设计结果......................................... - 50 -十二、结束语.................................................... - 51 -参考文献........................................................ - 52 -十三、附录...................................................... - 54 -致谢.............................................. 错误!未定义书签。
化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计说明
轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (1)1.1.加料方式 (1)1.2.进料状况 (2)11.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (2)1.5.回流方式 (2)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (3)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (5)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (7)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积力的计算 (11)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12)4.1气液相体积流率 (12)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (12)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (13)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14)5.1 溢流装置的计算 (14)5.1.1 堰长 (14)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (15)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (16)第六章板式塔得结构与附属设备 (23)6.1附件的计算 (23)6.1.1接管 (23)6.1.2 冷凝器 (27)6.1.3再沸器 (28)第七章参考书录 (28)第八章设计心得体会 (29)第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。
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。
甲醇水溶液精馏塔工艺的设计
摘要甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。
无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
分子式C-H4-O。
近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。
甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。
甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化, 总体的趋势是走高。
随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料—甲醇的价格还会稳步提高。
国又有一批甲醇项目在筹建。
这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法是至关重要的。
本计为分离甲醇－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。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐，设计对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。
泡点进料物料衡算关键字：精馏目录1精馏塔的物料衡算 (2)1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 21.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 21.3物料衡算 3 2塔板数确定............................ .2.1理论板层数N T的求取 (3)2.1.1求最小回流比及操作回流比 32.1.2求精馏塔的气、液相负荷........ 错误! 未定义书签。
2.1.3求操作线方程 42.2实际板层数的求取............. 错误! 未定义书签。
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摘要甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。
无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
分子式 C-H4-O。
近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。
甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。
甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化,总体的趋势是走高。
随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料—甲醇的价格还会稳步提高。
国又有一批甲醇项目在筹建。
这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法是至关重要的。
本计为分离甲醇－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。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐，设计对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。
关键字：精馏泡点进料物料衡算目录1精馏塔的物料衡算 (2)1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (2)1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (2)1.3物料衡算 (3)2塔板数确定.........................................N的求取 (3)2.1理论板层数T2.1.1求最小回流比及操作回流比 (3)2.1.2求精馏塔的气、液相负荷............. 错误!未定义书签。
2.1.3求操作线方程 (4)2.2实际板层数的求取........................ 错误!未定义书签。
3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算3.1操作压力 (5)3.2操作温度 (5)3.3平均摩尔质量计算 (5)3.4平均密度计算 (6)3.5液体平均表面力的计算 (8)3.6液体平均粘度............................ 错误!未定义书签。
4精馏塔的塔体工艺尺寸计算. (9)4.1塔径的计算.............................. 错误!未定义书签。
4.1.1精馏段塔径计算......................................4.1.2 提馏段踏进计算.....................................4.2精馏塔有效高度的计算 (12)5 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)精馏段5.1溢流装置计算............................ 错误!未定义书签。
l............................. 错误!未定义书签。
5.1.1堰长Wh (1)5.1.2溢流堰高度W5.1.3弓形降液管宽度d W 和截面积f A ....... 错误!未定义书签。
5.1.4降液管底隙高度0h ................... 错误!未定义书签。
提馏段5.2溢流装置计算 ............................ 错误!未定义书签。
5.2.1堰长W l ...........................................错误!未定义书签。
5.2.2溢流堰高度W h .....................................错误!未定义书签。
5.2.3弓形降液管宽度d W 和截面积f A ....... 错误!未定义书签。
5.2.4 降液管底间隙高度0h ..............................5.3塔板布置 ................................ 错误!未定义书签。
精馏段5.3.1塔板的分块 ......................... 错误!未定义书签。
5.3.2边缘区宽度确定 ..................... 错误!未定义书签。
5.3.3开孔区面积计算 ..................... 错误!未定义书签。
5.3.4筛孔计算及排列 ..................... 错误!未定义书签。
提馏段5.3.5塔板的分块 ......................... 错误!未定义书签。
5.3.6边缘区宽度确定 ..................... 错误!未定义书签。
5.3.7开孔区面积计算 ..................... 错误!未定义书签。
5.3.8筛孔计算及排列.....................................错误!未定义6塔板的流体力学验算 ........................ 错误!未定义书签。
精馏段6.1塔板压降 ................................ 错误!未定义书签。
6.1.1干板阻力c h 计算 ..................... 错误!未定义书签。
6.1.2气体通过液层的阻力1h 计算 ........... 错误!未定义书签。
6.1.3液体表面力的阻力h 计算 ............ 错误!未定义书签。
6.2液面落差 ................................ 错误!未定义书签。
6.3液沫夹带................................ 错误!未定义书签。
6.4漏液.................................... 错误!未定义书签。
6.5液泛 (20)提馏段6.6塔板压降 (20)h计算 (20)6.6.1干板阻力ch计算 (21)6.6.2气体通过液层的阻力16.6.3液体表面力的阻力h计算 (21)6.7液面落差 (21)6.8液沫夹带 (21)6.9漏液 (22)6.10液泛 (22)7塔板负荷性能图 (23)精馏段7.1漏液线 (23)7.2液沫夹带线 (24)7.3液相负荷下限线 (25)7.4液相负荷上限线 (25)7.5液泛线 (25)提馏段7.6漏液线 (27)7.7液沫夹带线 (28)7.8液相负荷下限线 (29)7.9液相负荷上限线 (29)7.10液泛线...............................................8筛板塔设计计算结果 (31)9 辅助设备及选型 (33)9.1原料储罐 (33)9.2 产品储罐 (33)9.3 塔顶全凝器........................................9.4 塔底再沸器 (34)9.5 精馏塔 (35)9.6 接管尺寸计算 (36)d (36)9.6.1 塔顶蒸气出口管的直径Vd (36)9.6.2 回流管的直径Rd (36)9.6.3 进料管的直径Fd (37)9.6.4 塔底出料管的直径W9.7 泵的计算 (37)10. 参考文献 (38)绪论甲醇性质目国甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%；单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，导致财务费用和折旧费用高。
这些都影响成本。
据了解，我国有近200家甲醇生产企业，但其中10万吨/年以上的装置却只占20%，最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年，其余80%都是10万吨/年以下的装置。
根据这样的装置格局，业普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400元~1800元/吨（约200美元/吨）。
一旦出现市场供过于求的局面，国甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。
这对产能规模小、单位产能投资较高的国大部分甲醇生产企业来讲会压力剧增。
而我国大部分甲醇生产以煤为原料，气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷制约着甲醇生产装置向大型化发展。
同时近年来煤炭价格的大幅度上涨对本来还具有一定成本优势的煤基甲醇产生较大影响，再加上煤基甲醇大多建在西部地区，运输费用较高。
尽管我国已成为最主要的甲醇生产国，但目前国甲醇生产企业还属向型企业，产品几乎全部面向国市场，建设项目的市场分析和决策几乎也全部依赖于国市场，出口量微乎其微，根本无暇顾及到国际市场上的需求和变化，因此甲醇有着很大发展空间，目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。
随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。
甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。
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、硫酸二甲脂等多种有机产品，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。
甲醇是容易输送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起节约芳烃，提高辛烷值的作用，汽车制造也将成为耗用甲醇的巨大部门，甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。
特别是随着能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称，需用量十分巨大。
（注：下标A 表示CH3OH ， 下标B 表示H2O)1 精馏塔的物料衡算1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量 A M =32.04kg/kmol水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol289.002.18/58.004.32/42.004.32/42.0=+=F x 866.002.18/08.004.32/92.004.32/92.0=+=D x 006.002.18/99.004.32/01.004.32/01.0=+=W x 1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量F M =0.289⨯32.04+(1-0.289) ⨯18.02=22.07kg/kmolD M =0.886⨯32.04+(1-0.886) ⨯18.02=30.16kg/kmolW M =0.006⨯32.04+(1-0.006) ⨯18.02=18.10kg/kmol1.3 物料衡算原料处理量: h kmol F /21.24907.228000104.47=⨯⨯= 根据回收率： η= x d ×D/(x f ×F)=99%代入数据得： D=82.33kmol/h由总物料衡算：F= D+W以及: x f ×F= x d ×D+W ×x w容易得出： W=166.88kmol/h2 塔板数的确定2.1 理论板层数T N 的求取因为甲醇与水属于理想物系，可采用图解法求解（见相平衡图） 2.1.1 求最小回流比及操作回流比泡点进料：289.0=q x662.0=q y故最小回流比为min R =D q q q x y y x --=547.0289.0662.0662.0866.0=--取操作回流比为R=2min R =2⨯0.547=1.094.2.1.2 求精馏塔的气、液相负荷h 90.07kmol/=82.334 1.09=RD =L ⨯/h172.40kmol =82.332.094=1)D +(R =V ⨯/h 339.28kmol =249.21+90.07=F +L = L'/h 172.40kmol =V =V'2.1.3 求操作线方程精馏段操作线方程为1n y +=1R R +n x +1D x R +=094.2094.1n x +094.2866.0 =0.523n x +0.413 （a ）提馏段操作线方程006.0971.1006.004.17288.16604.17228.339'''1'-=⨯-=-=+m m W m m x x x VW x V L y2.2 实际板层数的求取由图解法求得精馏塔的理论塔板数为 T N =8 (包括再沸器)进料板位置： 4=F N由已知条件得，全塔的效率为ET=50%，则可得精馏段实际板层数 65.03===T T E N N 精块 提馏段实际板层数 105.05''===T T E N N 提块3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算3.1 操作压力3.2 操作温度由于甲醇水溶液属于双组分理想溶液，因此可通过双组分理想溶液的汽—液相平衡图查取塔顶温度 C t D ︒=7.65进料板温度 C t F ︒=9.77塔釜温度 8.102=tw C ︒精馏段平均温度 C t m ︒=+=8.712/)9.777.65(提留段平均温度 C t m ︒=+=35.902/)9.778.102(,3.3 平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由866.01=y ， 705.01=xkmol kg M VDm /16.3002.18)866.01(04.32866.0=⨯-+⨯=kmol kg M LDm /90.2702.18)705.01(04.32705.0=⨯-+⨯=进料板平均摩尔质量计算667.0=F y 304.0=F xkmol kg M VFm /37.2702.18)667.01(04.32667.0=⨯-+⨯=kmol kg M LFm /28.2202.18)304.01(04.32304.0=⨯-+⨯=塔釜平均摩尔质量计算 由y 1’=0.006 x 1’=0.001M’VWm =0.006×32.04+(1-0.006)×18.02=18.09kg/kmolM’LWm =0.001×32.04+(1-0.001)×18.02=18.02kg/kmol精馏段平均摩尔质量kmol kg M Vm /76.282/)73.2716.30(=+= kmol kg M Lm /09.252/)28.2290.27(=+=提馏段平均摩尔质量 M’Vm =(27.37+18.09)/2=22.73kg/kmol M’Lm =(22.28+18.02)/2=20.15kg/kmol3.4平均密度计算精馏段平均密度的计算3.4.1气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即 3/02.1)15.2738.71(314.876.283.101m kg RT M P m Vm m Vm =+⨯⨯==ρ 3.4.2液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即V 1iima ρρ=∑塔顶液相平均密度的计算 由C t D ︒=7.65，查手册[2]得3/3.754m kg A =ρ 3/2.980m kg B =ρ3/5.7682.980/08.03.754/92.01m kg LDm =+=ρ进料板液相平均密度的计算 由C t F ︒=9.77，查手册得3/8.739m kg A =ρ 3/1.973m kg B =ρ 进料板液相的质量分率 437.002.18.004.32304.004.32304.0=⨯+⨯⨯=A a3/2.8551.973/563.08.739/437.01m kg LFm=+=ρ 精馏段液相平均密度为3/9.8112/)2.8555.768(m kg Lm =+=ρ 提馏段平均密度的计算 3.4.3气相平均密度计算由理想气体状态方程得3/76.0)15.27335.90(314.876.223.101m kg RT M P m Vm m Vm =+⨯⨯==ρ 3.4.4液相平均密度计算查⑵可得t w =102.8℃时ρA ＝718.6kg/m 3 ρB =957.2kg/m 3002.002.18999.004.32001.004.32001.0=⨯+⨯⨯=A a3/6.9562.957/998.06.718/002.01m kg Lwm =+=ρ提馏段平均密度ρ’Lm =(956.6+855.2)/2=905.9kg/m 33.5液体平均表面力的计算液相平均表面力依下式计算，即 Lm i i x σσ=∑塔顶液相平均表面力的计算 由C t D ︒=7.65，查手册[2]得m mN A /67.16=σ m mN B /12.65=σ m mN LDm /16.2312.65134.067.16866.0=⨯+⨯=σ 进料板液相平均表面力计算 由C t F ︒=9.77，查手册[2]得m mN A /27.15=σ m mN B /93.62=σm mN LFm /44.4893.62696.027.15304.0=⨯+⨯=σ 塔底液相平均表面力的计算 由t W =102.8℃查⑵得σA = 14.48N/mσB =58.27mN/mσLWm =0.006×14.48+0.994×58.27=58.01mN/m精馏段液相平均表面力为m mN Lm /80.352/)44.4816.23(=+=σ 提馏段液相平均表面力σ’Lm =(48.44+58.01)/2=53.23mN/m3.6平均粘度计算塔顶物料黏度：用插法求得c t D ︒=7.65， 查手册[2]得s mPa A ⋅=325.0μ s mPa B ⋅=433.0μ)433.0lg(134.0)325.0lg(866.0lg +=LD μ求得s mPa LD ⋅=338.0μ液体平均粘度进料黏度：用插法求得C t F ︒=9.77 查手册[2]得s mPa A ⋅=287.0μ s mPa B ⋅=367.0μ )367.0lg(711.0)287.0lg(289.0lg +=LF μ 求得s mPa LF ⋅=339.0μ塔釜物料黏度：用插法求得C t W ︒=8.102， 查手册得s mPa A ⋅=221.0μ s mPa B ⋅=278.0μ )278.0lg(994.0)221.0(006.0lg +=g LW μ 求得s mPa LW ⋅=278.0μ 精馏段液相平均黏度：s mPa LFLD ⋅=+=+=339.02339.0338.02μμμ精提馏段液相平均黏度：s mPa LFLW ⋅=+=+=308.02278.0338.02μμμ提4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算4.1 塔径计算4.1.1精馏段塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为s m VM V Vm Vm s /350.102.1360076.2840.17236003=⨯⨯==ρs m LM L Lm Lm s /001.09.811360009.2507.9036003=⨯⨯==ρ史密斯关联图查取，图的横坐标为由max u =式中的C 由式0.220()20L C C σ=计算，其中20C 由02.002.19.8113600327.13600001.02/12/1≈⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛VL hhV L ρρ取板间距0.40T H m =，板上液层高度0.06L h m =，则0.400.060.34T L H h m -=-=查史密斯关联图[3]得20C =0.070079.02080.35070.02.0=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=Cu max 217.202.102.19.811079.0=-=取安全系数为0.8，则空塔气速为u s m u /774.1217.28.08.0max =⨯==m u V D S 984.0774.114.3350.144=⨯⨯==π 按标准塔径圆整后为 D=1.0m 塔截面积为222785.00.144m D A T =⨯==ππ实际空塔气速为u 实际s m /720.1785.0350.1==u 实际/ u max =1.720/2.217=0.776<0.8(安全系数在充许的围，符全设计要求)4.1.2提馏段塔径的计算提馏段的气、液相体积流率为V’S=VmVmM V ρ3600's m /406.176.0360037.2240.1723=⨯⨯=L’S =s m M L L Lm Lm s /002.09.905360015.2028.3393600'3=⨯⨯==ρ史密斯关联图查取，图的横坐标为由max u =式中的C 由式0.220()20L C C σ=计算，其中20C 由048.076.09.9053600405.13600002.02/12/1=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛V L h h V L ρρ取板间距，H T =0.40m ，板上清液层高度 h L =0.06m ，则H T -h L =0.34 m由史密斯关联图，得知 C 20=0.070气体负荷因子 085.02023.53070.02.0=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=Cs m u /93.276.076.09.905085.0max =-=s取安全系数为0.8，则空塔气速为 u=0.8u max =0.8×2.93=2.344m/sm u V D S 873.0344.214.3402.144=⨯⨯==π 按标准塔径圆整后为D=1.0m 塔截面积为At=3.14×1×1=0.785 m 2 实际空塔气速为s m u /786.1785.0402.1==u/u max =1.786./2.93=0.610<0.8(安全系数在充许的围，符全设计要求)4.2精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为m 0.24.0)16(1=⨯-=-=T H N Z ）（精精提馏段有效高度为m 6.34.0)110(1=⨯-=-=T H N Z ）（提提在进料板上方开一人孔，其高度为：0.8m 故精馏塔的有效高度为m 4.68.06.30.28.0=++=++=提精Z Z Z5 塔板主要工艺尺寸的计算精馏段5.1 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。