甲醇和水分离过程筛板精馏塔设计
课程设计题目名称：甲醇-水精馏塔工艺设计2学年2学期2011年7月2日专业设计题目起止时间设计目的：1着重加深学生对于化工原理理论知识的掌握。
2积极引导学生去思考，培养他们灵活运用所学知识去解决问题的能力，以及查阅资料、处理数据的能力。
设计任务或主要技术指标：设计一个生产能力：年产四万吨甲醇产品，原料中甲醇含量为45%（摩尔分数，以下同），分离要求为塔顶甲醇含量不低于95%；塔底甲醇含量不高于1%；常压下操作，塔顶采用全凝器，进料状态q=1，直接蒸汽加热，单板压降不大于0.7kPa；塔顶压强4kPa的筛板式精馏塔。
设计进度与要求：1拟订题目和课程设计指导书（包括课程设计目的、内容、要求、进度、成绩评定等），制定具体考核形式（一般应采用平常情况和答辩相结合方式）并于课程设计开始时向学生公布。
2完整的课程设计应由设计草稿书和任务书组成。
草稿书不上交系里，是备指导老师检查之用，以督促学生按时完成设计及防止学生间抄袭。
任务书应上交按照指定格式编排好的电子版及打印版。
7月8日前上交系里。
主要参考书及参考资料：1.陈敏恒等。
化工原理，上、下册，第三版.北京：化学工业出版社，20062.《化学工程手册》编辑委员会.化学工程手册，第一版，第一篇，第13篇.北京：化学工业出版社，19793.陈英南。
常用化工单元设备的设计.上海：华东理工大学出版社，20054.卢焕章。
石油化工基础数据手册.北京：化学工业出版社，19825.祁存谦等。
化工原理，上、下册，第二版.北京：化学工业出版社，20096.张立新等。
传质与分离技术.北京：化学工业出版社，2009摘要精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异对其进行加热，然后进行多次混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分加热汽化以达到分离目的的一种化工单元操作。
关键词:精馏筛板塔、相平衡方程、操作线方程、回流比、图解法目录1.综述--------------------------------------------- 错误！未定义书签。
1.1塔设备的化工生产中的作用和地位--------------- 错误！未定义书签。
1.2设计方案------------------------------------- 错误！未定义书签。
1.3工艺流程------------------------------------- 错误！未定义书签。
1.4设计方案简介--------------------------------- 错误！未定义书签。
2主要物性数据------------------------------------ 错误！未定义书签。
3工艺计算 --------------------------------------- 错误！未定义书签。
3.1精馏塔的物料衡算----------------------------- 错误！未定义书签。
3.2塔板数的确定--------------------------------- 错误！未定义书签。
3.3精馏塔有关物性数据的计算-------------------------------------- 8 3.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算--------------------- 错误！未定义书签。
3.5溢流装置的设计------------------------------- 错误！未定义书签。
3.6塔板板面布置--------------------------------- 错误！未定义书签。
3.7塔板校核------------------------------------- 错误！未定义书签。
3.7.1 --------------------------------------------------------- 163.7.2液沫夹带-------------------------------------------------- 163.7.3 漏液---------------------------------------------------- 16 3.8负荷性能图----------------------------------- 错误！未定义书签。
3.8.1 气液流量的流体力学上下限线------------------------------- 153.8.2 塔板工作线---------------------------------------------- 17 4设计总结 ------------------------------------------------------- 18 参考文献----------------------------------------- 错误！未定义书签。
塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。
它可使气（或汽）液或液液两相进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法静制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。
据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例；它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。
因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。
本设计任务为分离甲醇-水混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏。
如图1所示。
原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。
操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。
塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。
并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。
为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。
产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。
且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。
以测量物流的各项参数。
图1精馏过程的流程设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
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2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
具体如下：塔型的选择本设计中采用筛板塔。
筛板塔的优点是结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。
处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。
塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。
压降较低。
缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。
加料方式和加料热状况的选择：加料方式采用直接流入塔内。
虽然进料方式有多种，但是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，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料设计的依据与技术来源：本设计依据于精馏的原理（即利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使轻重组分分离），并在满足工艺和操作的要求，满足经济上的要求，保证生产安全的基础上， 对设计任务进行分析并做出理论计算。
目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，此次设计采用精确计算与软件验算相结合的方法。
表1 甲醇、水的物理性质项目 分子式分子量 沸点℃甲醇A 3CH OH32 647⋅水B 2H O18100 表二 不同塔径的板间距塔径mm D / 800—1200 1400—24002600—6600板间距mm H T / 300、350、400、450、500 400、450、500、550、600、650、700450、500、550、600、650、700、750、800甲醇的分子式为3CH OH,千摩尔质量为32kmol kg ，水的分子式为2H O ,千摩尔质量为18kmol kg 。
0.45/320.3150.45/320.55/18f x ==+0.92/320.9140.92/320.05/18D x ==+0.01/320.0550.01/320.99/18w x ==+2.(1)0.31532(10.315)1822.41/F F A F B M x M x M kg kmol =+-=⨯+-⨯=0.91432(10.914)1830.796/D M kg kmol =⨯+-⨯=0.05532(10.055)1834.61/W M kg kmol=⨯+-⨯=3物料衡算 原料处理量5556247.9322.41F kmol h ==总物料衡算:247.93=D+W ①甲醇物料衡算：247.93×0.315=0.914D+0.055W ② 联立得：78.09795=0.914（247.93-W ）+0.055W148.51007172.890.859W ==247.93172.897D =-=1.T N的求取甲醇属理想物系，可采用图解法求理论板层。
①由手册查得甲醇物系的气液平衡数据，绘出X----Y 。
②求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。
在图中对角线上，自点e 作垂线ef 即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为0.661q y =0.450q x =由可得q 线与平衡线的交点坐标（xq ，yq ）为（0.661，0.315）,则最小回流比为73.0315.0661.0661.0914.0min =--=--=qq q D x y y x R取操作回流比min 220.73 1.46R R ==⨯=③求精馏塔的气,液相负荷(1)(1.461)75.04184.60/V R D kmol h =+=+⨯= 1.4675.04109.56/L RD kmol h ==⨯='184.60/V V kmol h =='109.82247.93357.75/L L F kmol h =+=+=④求操作线方程为精馏段操作线方程：109.5675.040.914184.60184.60D L D y x x x V V =+=+⨯ 提馏段操作线方程：357.49172.89'''0.055''184.60184.60w L W y x x x V V =-=+⨯⑤采用图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图所示。
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-水分离精馏塔设计 完整版
u －空塔气速 m/s u0－气体通过筛孔的速度 ,m/s uo,min－漏液点气速， m/s tF－ 进料板温度℃ tD－塔顶 温度℃ tW－塔底 温度℃ tm－平均 温度℃ W－釜残液流量 kmol/h wc －边缘区宽度 m wd －弓形降液管的宽度 m ws －破沫区宽度 m x －液相中易挥发组分的摩尔分率 y －气相中易挥发组分的摩尔分率 Z －塔高 m
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二 、精馏塔的物料衡算
1、 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
甲醇的摩尔质量 水的摩尔质量
xF
M甲醇 32kg / kmol M水 18kg / kmol
0.46 / 32 =0.324 0.46 / 32 0.54 / 18 0.98 / 32 xD =0.965 0.98 / 32 0.02 / 18 0.005 / 32 xW =0.00282 0.005 / 32 0.995 / 18
2、 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF 0.324 32 (1 0.324) 18 22.54kg / kmol
MD 0.965 32 (1 0.965) 18 31.51kg / kmol MW 0.00282 32 (1 0.00282) 18 18.04kg / kmol
1 0.4 4.04 0.4(1 0.729)
2
3
4
则
0.9194 (1 0.8741) 1.643 0.8741 (1 0.9194)来自 m
1 2 3
4
4
4.65
相平衡方程为；
y x/ 1 ( 1x )
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—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。
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。
甲醇和水筛板精馏塔分离
摘要本次设计采用板式精馏塔（筛孔塔）分离甲醇——水溶液。
采用筛板精馏塔，进行甲醇-水的分离。
明确设计条件后确定设计方案以及设计步骤。
首先进行精馏塔的工艺设计，做全塔物料衡算求气液流量，利用excel求实际回流比为，操作线方程，实际塔板数以及塔径。
其次进行塔板工艺尺寸的计算，分别求出精馏段和提馏段的堰高、弓降液管的宽度和横截面积、降液管底隙高度再确定塔板上筛孔数目，并采用正三角形排列。
对塔板的流体力学性能验算检验均符合要求。
最后确定精馏塔的结构中的人孔、管道、封头、筒体、支座等的尺寸；以及附属设备冷凝器、预热器，泵的型号。
关键词：板式精馏塔；甲醇--水；设计计算AbstractThe design uses a float valve column（sieve tower）to separate methanol –water. After understanding the conditions of design, we need to list the design steps. First of all, designing the distillation process .In this step, we calculated the liquid and vapor flow by whole tower material balance equation, got actual reflux ratio by excel ,acquired operating line equation, and found the actual plate number and the column diameter round .Second, calculating process dimensions for plates. Checking on the tray hydrodynamics test are in line with requirements. Finally, finding proper distillation manhole structure, pipes, head, cylinder, bearings and other dimensions; and ancillary equipment condensers, heater, pump model.Keywords: Plate distillation column; methanol - water; design calculations目录摘要IAbstractⅡ引言1第1章设计条件及任务21.1设计条件21.2设计任务2第2章设计方案的确定32.1操作条件的确定32.1.1操作压力32.1.2进料状态32.1.3加热方式32.2确定设计方案的原则42.2.1满足工艺和操作的要求42.2.2满足经济上的要求42.2.3保证安全生产4第3章精馏塔的工艺设计53.1 物料衡算53.2实际回流比53.2 .1相平衡曲线的确定53.2.2操作线方程的建立63.3理论塔板数的确定83.4实际塔板数的计算133.4.1 总板效率E T的计算133.4.2 实际塔板数的计算143.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算123.5.1 操作温度的确定153.5.2操作压强的确定153.5.3 气体密度的计算：163.5.4 平均密度的计算163.5.5 表面张力的计算173.5.6液体平均粘度计算193.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算19第4章塔板工艺尺寸的计算234.1精馏段以及提留段塔板工艺尺寸的计算234.1.1堰高的计算234.1.2 降液管底隙高度h o的计算234.1.3弓降液管的宽度和横截面积的计算204.2塔板的分布及筛孔排列204.2.1 塔板分布204.2.2筛孔排列214.3筛板的流体力学性能检验224.3.1塔板压降224.3.2液沫夹带284.3.3.漏液284.3.4液泛294.4塔板负荷性能图304.4.1 漏液线304.4.2 液沫夹带线314.4.3液相负荷下限线314.4.4液相负荷上限线324.4.5.液泛线33第5章板式塔的结构315.1塔体结构315.1.1 塔顶空间315.1.2 人孔315.1.3塔釜高度H B31第6章附属设备326.1冷凝器326.2预热器326.3离心泵的选用33第7章接管尺寸的确定397.1液流管397.1.1进料管397.1.2回流管407.1.3塔釜出料管407.2汽流管407.2.1塔顶蒸汽出料管407.2.2塔釜进气管40第8章附属高度确定418.1筒体418.2封头428.3吊柱428.4支座438.5除沫器388.6塔总体高38第9章附属设备设计结果汇总43第10章设计评价41参考文献42引言甲醇最大的用途是制造其他化学品。
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：
分离甲醇水混合物的板式精馏塔设计化工原理课程设计148527602
课程设计设计题目分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计学生姓名学号专业班级化工工艺指导教师2021年7月25日合肥工业大学课程设计任务书目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)第一章 绪论 (3)精馏原理及其在化工生产上的应用 (3)精馏塔对塔设备的要求 (3)塔板的类型与选择 (3)塔设备的选择因素 (4)第二章 流程的确信和说明 (5)设计思路 (5)设计流程 (5)工艺草图 (5)第三章 塔的工艺设计 (7)工艺计算 (7)料液及塔顶，塔底产品含甲醇摩尔分数 (7)物系说明 (7)回流比、塔板数及进料板 (9)各物理性质的计算 (20)全塔效率及实际塔板数 (23)塔和塔板要紧工艺尺寸计算 (23)塔径 (23)塔板布置和其余结构尺寸的选取 (26)溢流装置的确信 (26)弓形降液管的宽度d W 与降液管的面积f A (27)降液管底隙高度 (28)安宁区与边缘区的确信 (29)鼓泡区间阀孔数的确信和排列 (30)塔板流体力学计算 (32)气相通过浮阀塔板的压降 (32)淹塔 (33)雾沫夹带 (34)塔板负荷性能图 (36)雾沫夹带线 (36)液泛线 (37)漏液线 (39)液相负荷下限 (39)液相负荷上限 (39)塔板布置与附属设备的计算 (40)进料管 (40)塔釜出料管 (41)再沸器蒸汽入口管 (41)简体与封头 (42)除沫器 (43)裙座 (43)吊柱 (43)法兰 (44)塔整体高度的设计 (44)塔总高（不包括群座） (44)有效高度 (45)附属设备的设计 (45)塔顶全凝器的计算及选型 (45)塔底再沸器面积的计算及选型 (50)预热器模拟 (50)离心泵的选择 (53)机械设备设计 (56)质量载荷 (56)风载荷和风弯矩 (57)塔体的强度及轴向应力计算 (57)裙座的强度及稳固性的验算 (58)水压实验时塔的强度和稳固性验算 (58)裙座基础环设计 (58)地脚螺栓强度设计 (59)Aspen全流程模拟 (60)流程绘制 (60)参数设置 (61)模拟结果查 (62)第四章总结 (64)心得体会 (64)要紧符号说明 (65)参考文献 (67)甲醇—水浮阀塔精馏工艺摘要：本设计是将甲醇-水混合物采纳精馏的方式分离进行提纯或回收有效组分。
甲醇——水分离过程板式精馏塔设计
滨州学院课程设计任务书一、课题名称甲醇——水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水溶液处理量：3200Kg/h原料组成：33%（甲醇的质量分率）料液初温：20℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：冷液体进料塔顶产品浓度：98%（质量分率）塔底釜液含甲醇含量不高于1%（质量分率）塔顶：全凝器塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：300天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃设备形式：筛板塔厂址：滨州市三、设计内容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（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的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14、有关物性数据可查相关手册15、注意事项⑴写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源⑵每项设计结束后列出计算结果明细表⑶设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1、设计动员，下达设计任务书 0.5天2、收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1-2天3、初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天4、绘制总装置图 2-3天5、整理设计资料，撰写设计说明书 2天6、设计小结及答辩 1天目录摘要 (1)绪论 (2)第一章设计方案的选择和论证 (3)1.1设计思路 (3)1.2设计方案的确定 (3)1.3设计步骤 (4)第二章塔的工艺设计 (4)2.1基础物性数据 (4)2.2精馏塔的物料衡算 (6)2.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.2.2进料热状况q的确定 (6)2.2.3操作回流比R的确定 (7)2.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7)2.2.5操作线方程 (7)2.2.6用图解法求理论塔板数 (8)2.2.7实际板数的求取 (8)2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)2.3.1进料温度的计算 (9)2.3.2 操作压强 (9)2.3.3平均摩尔质量的计算 (10)2.3.4平均密度计算 (10)2.3.5液体平均表面张力计算 (11)2.3.6液体平均粘度计算 (12)2.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12)2.4.1塔径的计算 (12)2.4.2精馏塔有效高度的计算 (14)2.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)2.5.1溢流装置计算 (15)2.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (16)2.7塔板流体力学验算 (17)2.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (17)2.7.2淹塔 (17)2.8精馏段塔板负荷性能图 (19)2.8.1雾沫夹带线 (19)2.8.2液泛线 (19)2.8.3液相负荷上限线 (20)2.8.4气体负荷下限线（漏液线） (20)2.8.5液相负荷下限线 (20)2.9小结 (21)第三章辅助设备的计算 (21)3.1精馏塔的附属设备 (21)3.1.1再沸器（蒸馏釜） (22)3.1.2塔顶回流全凝器 (23) (24)3.1.4泵的计算及选型 (24)第四章塔附件设计 (24)4.1接管 (24)4.1.1进料 (24)4.1.2回流管 (25)4.1.3塔底出料管 (25)4.1.4塔顶蒸气出料管 (25)4.1.5塔底进气管 (25)4.2除沫器 (25)4.3裙座 (26)4.4人孔 (26)4.5塔总体高度的设计 (26)4.5.1塔的顶部空间高度 (26)4.5.2塔的底部空间高度 (26)4.5.3塔立体高度 (26)设计结果汇总 (28)致谢 (29)主要符号说明 (30)附录 (33)摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同，并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
【精品完整版】甲醇-水分离板式精馏塔毕业设计
毕业设计（论文）说明书题目：甲醇水废液处理工艺及设备设计（50t/d）系名化工系专业过程装备与控制工程学号6011208009学生姓名刘博宇指导教师景园琳2015年5 月20 日摘要甲醇是一种重要的化工产品，用途广泛。
但在甲醇的生产或使用过程中，由精馏塔底部排除的蒸馏残液仍含有一定比例的甲醇。
甲醇废水会对环境造成严重污染，所以甲醇废水不能直接排放，需要处理后，方能排放。
本设计是以甲醇—水为分离物系，设计一套板式精馏塔装置。
主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程进行了选择和确定。
2、对生产的主要设备—板式塔进行了设计计算,其中包括：（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）板式塔塔板的设计计算。
3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。
根据某厂的排污情况（污水含甲醇60% 、水40%，排污量50t/d），设计一套精馏设备分离污水中的甲醇，设计结果最终能够达到甲醇≤0.1%的排污要求。
本设计简明、合理，能满足生产工艺的需要，有一定应用价值。
关键字：甲醇—水；分离过程；精馏塔ABSTRACTMethanol is a kind of important chemical products, widely used. But in the process of the production or use of methanol, from the bottom of the column of distillation residue shall still contain a certain proportion of methanol. Methanol wastewater can cause serious pollution to the environment, so the methanol wastewater can't direct emissions, to deal with, can discharge. This design is based on methanol - water separation system, design a set of plate column device. Mainly for the following work: 1, the main production process for the selection and determine. 2, to the production of plate column has carried on the design and calculation, which is the main equipment including: (1) the material balance of rectification tower; (2) to determine the plate number of; (3) the technological conditions of rectification tower and calculation of data related to physical properties; (4) the tower body process dimension calculation of rectification tower; (5) the calculation in the design of tray column plate. 3, map production process flow diagram and rectification tower design conditions. According to a certain factory blowdown circumstance (emissions of sewage containing methanol 60%, water 40%, 50 t/d), and design a set of distillation separation of methanol in sewage equipment, design result eventually be able to meet the requirements of methanol 0.1% or less pollution. This design simple, reasonable, which can meet the need of production process, have certain application value.Key words:methyl -alcohol；separating process；fractionating tower design目录第一章绪论................................... - 1 - 1.1 甲醇的简介.................................... - 1 - 1.2 甲醇精馏工艺国内外发展状况.................... - 1 - 1.3 设计开展的目的和意义.......................... - 2 - 1.4 设计的原则.................................... - 3 -第二章设计方案的确定......................... - 1 - 2.1 设计任务...................................... - 1 - 2.2 操作条件...................................... - 1 - 2.3 工艺流程...................................... - 2 -第三章精馏塔的工艺计算....................... - 4 - 3.1 ................................ - 4 - 3.2 理论塔板数的计算.............................. - 4 - 3.3 实际板数的确定................................ - 7 -第四章塔体基本尺寸的设计.................... - 10 - 4.1 设计参数..................................... - 10 - 4.2 塔径与板间距................................. - 13 - 4.3 精馏塔有效高度............................... - 15 -第五章塔板结构的设计........................ - 16 - 5.1 溢流装置的确定............................... - 16 - 5.2 安定区与边缘区的确定......................... - 18 - 5.3 塔板布置及阀孔排列........................... - 19 -第六章塔板性能校核.......................... - 22 - 6.1 塔板的流体力学验算........................... - 22 - 6.2 气液负荷性能计算............................. - 24 -第七章辅助设备的计算及选型.................. - 26 - 7.1 塔顶全凝器的工艺计算......................... - 26 - 7.2 再沸器的工艺计算............................. - 27 - 7.3 管径的设计计算............................... - 36 - 7.4 塔体零部件设计............................... - 38 -参考文献...................................... - 40 - 外文资料............................................。