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）。
二、操作条件1、操作压力为常压2、进料热状态自选（饱和）3、回流比自选4、塔底加热蒸汽压力0.3MPa（表压）三、填料类型因甲醇溶媒中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，以便定期拆卸和清理。
填料类型和规格自选。
四、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的计算；5、填料层压降的计算；6、液体分布器的简要设计；7、精馏塔接管尺寸计算；8、绘制精馏塔设计条件图；9、对设计过程的评述和有关问题的讨论。
第二章：工艺设计计算一、设计方案的确定本设计任务为分离甲醇—水混合物，对于二元混合物的分离，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。
甲醇常压下的沸点为64.7℃，所以采用常压操作。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储槽。
塔釜采用间接蒸汽加热方式。
填料类型选用散装金属环矩鞍填料。
二、精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数甲醇的摩尔质量M A =32.04 kg kmol ，水的摩尔质量M B =18.02 kg kmolD 0.99732.040.9950.99732.040.00318.02x ==+W 0.00532.040.0030.00532.040.99518.02x ==+0.4632.040.3240.4632.040.5418.02F x ==+2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =0.3239×32.04＋0.6761×18.02=22.56kg kmolD M =0.9947×32.04＋0.0053×18.02=31.9657kg kmol W M =2.8183××32.04＋0.9972×18.02=18.059kg kmol3、物料衡算废甲醇溶媒的处理量为4t/h,则原料液的处理量为,4000177.3022.56n F q kmol h == 总物料衡算：,,177.30n D n W q q =+ （1）甲醇物料衡算：,,177.300.3240.9950.003q n D n W q ⨯=⨯+⨯ （2） 联立方程（1）（2）解得：,,58.38119.92n D n W q kmol hq kmol h=⎧⎨=⎩三、理论塔板数的确定对甲醇—水二元物系，采用图解法求理论板层数 1、由手册查得甲醇—水物系的汽液平衡数据甲醇—水物系的气液平衡数据2、求最小回流比及操作回流比查的甲醇—水物系的气液平衡数据，绘出x y图。
由于泡点进料q=1,在图上作直线x=0.995交对角线与a 点，作直线x=0.324交平衡点与q 点，连线aq 两点，过q 点作横轴的平行线交纵轴与一点，读的y=0.682。
即最小回流比如下：min 0.9950.6820.8740.6820.324R -==-取操作回流比min 1.5 1.31R R == 5 3、求精馏塔的气液相负荷,,,,,,,,, 1.31(1) 2.3157.38132.5575.17177.30252.47132.55n L n D n V n D n L n L n F n V n V q Rq kmol h q R q kmol h q q q kmol h q q kmol h''==⨯57.38=75.17=+=⨯==+=+===4、求操作线方程 精馏段操作线方程：,,,,75.1757.380.9950.5710.431132.55132.55n L n D D n Vn Vq q y x x x x q q =+=+⨯=+（3） 提馏段操作线方程：,,,,252.47119.920.003 1.9050.003132.55132.55n L n W W n V n V q q y x x x x q q '''='-='+⨯='-'（4） 5、理论板层数（采用逐板法） 由(1)(1)A AA A x y x y -α=-，再根据甲醇—水物系的气液平衡数据中的数据可计算出不同温度下的挥发度，见下表：表1所以 4.45α== 由1(1)q q qx y x α=+α-得(1)yx y=α-α-将 4.45α=代入相方程(1) 4.45 3.45y yx y y==α-α--（5）联立（3）（4）（5）方程式可自上而下逐板计算所需理论板数。
因塔顶全凝， 则10.995D y x ==由（3）式求得第一块板下降组成10.9950.9784.45 3.45 4.45 3.450.995y x y ===--⨯利用（1）式计算第二块板上升蒸汽组成为20.5710.4310.5710.9780.4310.989y x =+=⨯+=交替使用（1）式和（3）式直到n F x x ≤，然后改用提馏段操作线方程，直到n W x x ≤为止。
计算结果见表2。
表2精馏塔的理论塔板数为T N =13-1=12（不包括再沸器）进料板位置8FN=四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算由甲醇—水物系的汽液平衡数据，采用内插法，计算结果如下：塔顶温度64.6Dt=℃塔底温度W 99.5t=℃进料温度77.4Ft=℃水跟甲醇的物理性质见表3表3塔顶第一块板有关参数：气相流量：1,,(1) 2.3157.38132.55n V n D q R q kmol h =+=⨯=液相流量：1,, 1.3157.3875.17n L n D q R q kmol h =⨯=⨯=由表2可知，塔顶第一块板的气相组成为10.995y =，液相组成为10.978x =气相平均摩尔质量为 10.99532.040.00518.0231.97V M kg kmol =⨯+⨯=液相平均摩尔质量为 10.97832.040.02218.0231.73L M kg kmol =⨯+⨯=气相密度为 113101.32531.971.1548.314337.75V V PM kg m RTρ⨯===⨯由表3内插法的64.6℃时，水的密度为980.73kg m ，甲醇的密度为755.73kg m则液相密度为 13980.70.022755.70.978760.7L kg m ρ=⨯+⨯=由1lg 0.022lg 0.4400.978lg 0.327L μ=+可计算出液体的黏度为10.329L mPa s μ=同理，进料板（第一块板）的有关参数： 气相流量：81,,132.55n V n V q q kmol h ==液相流量：81,,,75.17177.30252.47n L n L n F q q q kmol h =+=+=由表2可知，塔顶第一块板的气相组成为80.624y =，液相组成为80.272x =气相平均摩尔质量为80.62432.040.37618.0226.77V M kg kmol =⨯+⨯=液相平均摩尔质量为80.27232.040.72818.0221.83L M kg kmol =⨯+⨯=气相密度为 883101.32526.770.9318.314350.55V V PM kg m RTρ⨯===⨯由表3内插法的77.4℃时，水的密度为973.363kg m ，甲醇的密度为740.523kg m则液相密度为：83973.360.728740.520.272910.03L kg m ρ=⨯+⨯=由8lg 0.728lg 0.3690.272lg 0.285L μ=+可计算出液体的黏度为80.344L mPa s μ=五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算1、塔径的计算 ①精馏段塔径的计算在本设计中采用泛点气速法计算适宜的空塔气速 取泛点率0.7Fuu =，则依据贝恩-霍根关联式计算调填料的泛点气速法 14180.23lg t V V F L L L V L a u w A K g w ρρμερρ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦查表可知A=0.06225，K=1.75 g=9.81 2m s散装金属环矩鞍散装填料，假设其公称直径为50㎜，则查表可知t a =74.9 ε=96％液相质量流量为 11,75.1731.732385.14L n L L w q M kg h =⨯=⨯=气相质量流量为 11,132.5531.974237.62V n V V w q M kg h =⨯=⨯=代入上式得：14180.2374.9 1.1542385.14 1.154lg 0.3290.06225 1.759.810.96760.74237.62760.7F u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦求得： 4.85F u m s =则0.7 3.40F u u m s ==0.618D m === 由于8NDD >故可采用N D 50散装金属环矩鞍填料。
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)3.1理论板层数Nr的求取 (7)3.2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)&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：_0.7kPa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。
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—水分离过程填料精馏塔塔设计
课程设计题目：甲醇—水分离过程填料精馏塔塔设计1、设计简要1.1 设计任务及概述在抗生素类药物生产中，需要甲醇溶液洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶液，其组成为含甲醇50%、水50%（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，拟建一套填料精馏塔，对废甲醇进行精馏，得到含水量≦0.3%（质量分数）的甲醇溶液。
设计要求废甲醇溶液处理量为日产3吨，塔底废水中甲醇含量≦0.5%（质量分数）。
操作条件：(1) 常压；(2) 拉西环，填料规格。
1.2 设计方案填料塔简介填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。
填料塔外壳一般是圆筒形，也可采用方形。
材质有木材、轻金属或强化塑料等。
填料塔的基本组成单元有：①：壳体（外壳可以是由金属（钢、合金或有色金属）、塑料、木材，或是以橡胶、塑料、砖为内层或衬里的复合材料制成。
虽然通入内层的管口、支承和砖的机械安装尺寸并不是决定设备尺寸的主要因素，但仍需要足够重视;②：填料（一节或多节，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。
为了正确选择合适的填料，要了解填料的操作性能，同时还要研究各种形式填料的形状差异对操作性能的影响）；③：填料支承（填料支承可以由留有一定空隙的栅条组成，其作用是防止填料坠落；也可以通过专门的改进设计来引导气体和液体的流动。
塔的操作性能的好坏无疑会受填料支承的影响）;④：液体分布器（液体分布的好坏是影响填料塔操作效率的重要因素。
液体分布不良会降低填料的有效湿润面积，并促使液体形成沟流）；⑤：中间支承和再分布器（液体通过填料或沿塔壁流下一定的高度需要重新进行分布）；⑥：气液进出口。
塔的结构和装配的各种机械形式会影响到它的设计并反映到塔的操作性能上，应该力求在最低压降的条件下，采用各种办法提高流体之间的接触效率，并设法减少雾沫夹带或壁效应带来的效率损失。
与此同时，塔的设计必须符合由生产过程和塔的结构形式所决定的经济性原则。
1.3 填料精馏塔流程图2、设计所需基本数据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。
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————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：化工原理课程设计起止时间2010年12月27日～2011年1月7日题目甲醇—水分离过程填料精馏塔设计学院名称核资源与核燃料工程学院学生姓名林江平班级核化082 指导教师肖志海职称副教授院长谭凯旋2010年12月27日甲醇—水分离过程填料精馏塔设计目录一,设计任务。
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.3二，中英文摘要。
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4三，前言。
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(5)四，设计方案的确定.。
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.6五，设计计算。
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..8 1，精馏塔的物料衡算。
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(8)2,塔板数的确定.。
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83，精馏塔的工艺条件及物性数据的计算。
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.104，精馏塔的塔体工艺尺寸计算.。
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115,填料层压降计。
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.13 6，设计一览表...。
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13六，设计过程心得.....。
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14七，参考文献.。
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.16一设计任务书1．处理量:8000 （吨/年）2. 料液浓度：45％ (wt％）3．产品浓度：98% （wt％）4．易挥发组分回收率：99.5%5．每年实际生产时间:7200小时/年6．操作条件1) 塔顶压力： 4KPa（表压）2）进料热状况:饱和液体进料3）回流比： 44）塔底加热蒸汽压力： 0。
化工课程设计甲醇-水分离过程填料精馏塔设计.
天津农学院化工原理课程设计任务书设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计系别：食品科学系专业：食品科学与工程学生姓名: XXX 学号: XXXXXXXXXXXXXX 指导教师: XXXXXXX化工原理课程设计任书一、设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体颗粒。
为使废甲醇溶媒重复利用，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1%的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇的处理量为14215吨/年，塔底废水中甲醇含量为1%。
二、操作条件(1操作压力常压。
(2进料热状态自选。
(3回流比自选。
(4塔底加热蒸气压力 0.3MPa(表压。
三、塔板类型筛板或浮阀塔板（F1型）。
四、工作日每年工作300天，每天24小时连续运行。
五、厂址天津地区。
六、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；七、设计计算 1、设计方案的确定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加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
本设计使用的是浮阀塔，浮阀塔有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差小和抗腐蚀性较高等优点。
甲醇具有腐蚀性，所以浮阀塔适合本设计的要求。
工艺流程草图：图1甲醇-水分离工艺流程草图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 AM =32.04kg/kmol 水的摩尔质量BM=18.02kg/kmol324. 002. 18/54. 004. 32/46. 004. 32/46. 0=+=F x 982. 002. 18/01. 004. 32/99. 004. 32/99. 0=+=D x 0056. 002. 18/99. 004. 32/01. 004. 32/01. 0=+=W x1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量(kg/kmol56. 2202. 18324. 0104. 32324. 0=⨯-+⨯=F M (kg/kmol 79. 3102. 18982. 0104. 32982. 0=⨯-+⨯=D M (kg/kmol10. 1802. 180056. 0104. 320056. 0=⨯-+⨯=W M1.3 物料衡算原料处理量51. 8756. 222430014215000=⨯⨯=F kmol/h总物料衡算 87.51=D+W 甲醇物料衡算WD ⨯+⨯=⨯0056. 0982. 0324. 051. 87联立解得 D=28.54kmol/h W=58.97kmol/h 2 塔板数的确定 2.1 理论板层数T N 的求取 2.1.1 相对挥发度的求取由1( 1(A A A A y x y x --=α，再根据表1数据可得到不同温度下的挥发度，见表2表1温度/℃ xy温度/℃ xy1000.000.0075.30.40 0.72 9 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.30.70 0.87 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.91 5 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.95 8 84.4 0.15 0.51765.00.950.97981.7 0.20 0.579 64.51.001.0078.0 0.300.665表2温度/℃挥发度温度/℃挥发度 96.4 7.582 78 4.632 93.5 7.332 75.3 4.035 91.2 6.843 73.13.525 89.36.61071.23.14387.76.46469.32.86884.4 6.066 67.6 2.691 81.7 5.501662.534所以4.45α==2.1.2 求最小回流比及操作回流比泡点进料：324 . 0==F sx x由q 线与平衡线的交点e （x e ，y e ）作图可得：00.20.40.60.810.20.40.60.81图2 甲醇-水的y-x 相图在上图中我们可以得到q 线与平衡线的交点为e （x e ，y e ）=（0.324，0.681）故最小回流比为m in R =D e e ex y y x --==--324. 0681. 0681. 0982. 00.843取操作回流比为R=2m inR =2⨯0.843=1.6862.1.3 求精馏塔的气、液相负荷=⨯==5. 28686. 1RD L 40.051kmol/h=⨯=+=5. 28686. 2 1(D R V 76.551kmol/h=+=F L L '40.051+87.5=127.551kmol/h==V V '76.551kmol/h2.1.4 求操作线方程精馏段操作线方程为：1n y +=1R R +nx +1D x R +=686. 2686. 1nx +686. 2982. 0=0.63nx +0.366（a ）提馏段操作线方程：=⨯-=-=+0056. 0551. 7659551. 76551. 127''' 1' m w m m x x vw x VL y1.666mx -0.0043 （b ）2.1.5 采用逐板法求理论板层数由 1(1 q qqx y x αα=+- 得yyx 1(--=αα将α=4.45 代入得相平衡方程yy yyx 45. 345. 4 1(-=--=αα （c ）联立（a ）、（b ）、（c ）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。
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、水填料精馏塔的设计姓名：学号：班级：指导老师：目录一、设计任务书 (3)二、设计技术方案简介 (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 (6)2．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。
本次实验采用高位槽加料。
二、进料状况进料状况一般有冷夜进料、泡点进料。
对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，节省加料费用。
但冷液进料受环境影响较大，对于沈阳地区来说，存在较大温差，冷液进料会增加塔底蒸汽上升量，增大建设费用。
采用泡点进料，不仅对稳定塔操作较为方便，且不受季节温度影响。
综合考虑，设计上采用泡点进料。
泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，股精馏段和提馏段塔径基本相等，制造上较为方便。
三、塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全凝器，用水冷凝。
甲醇和水不反应，且容易冷凝，故使用全凝器。
塔顶出来的气体温度不高，冷凝后回流液和产品温度不高，无需进一步冷却，此次分离也是希望得到甲醇，选用全凝器符合要求。
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）。
化工原理课程设计填料精馏塔
课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计设计题目：甲醇—水分离过程填料精馏塔的设计学生姓名：陈强学号：200905020035专业班级：化学工程与工艺（2）班指导教师：路有昌2011 年11 月15 日课程设计任务书甲醇—水物系的气液平衡数据温度/℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 温度/℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数100 0 0 75.3 0.4 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.5 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.6 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.7 0.87 89.3 0.08 0.365 67.6 0.8 0.915 87.7 0.1 0.418 66 0.9 0.958 84.4 0.15 0.517 65 0.95 0.979 81.7 0.2 0.579 64.5 1 1 78 0.3 0.665在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生的废甲醇溶媒，其组成为含甲醇46%，水56%（质量分数），另含少量的药物固体颗粒。
为使废甲醇溶媒重复利用，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。
设计要求甲醇溶媒的处理量为3吨/小时。
塔底废水中甲醇含量≦0.5%（质量分数）。
设计中采用泡点进料，甲醇常压下的沸点为64.8℃，故可采用常压操作。
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。
设计中选用金属散装鲍尔环D n 50填料。
因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低，根据计算故选用D n 50规格的。
精馏塔的物料衡算1.1原料液及塔顶、塔底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 =18.02kg/kmolX F =(0.46/32.04)/[0.46/32.04+0.54/18.02]=0.324 X D =(0.997/32.04)/[0.997/32.04+0.003/18.02]=0.995X W =(0.005/32.04)/(0.005/32.04+0.995/18.02)=0.00281.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.324*32.04+(1-0.324)*18.02=22.56kg /kmol M D =0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kg/kmol M W =0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.059kg/kmol 1.3物料衡算废甲醇溶媒的处理量为3吨/小时， 原料处理：F 3000/22.56=132.98kg/h 总物料衡算: 132.98=D+W甲醇物料衡算: 132.98*0.324=0.995D+0.0028W 解得: D=43.69kmol/h W=89.29kmol/h 2.1塔板数的确定2.2求最小回流比及操作回流比泡点进料，q值为1，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 q =0.682，xq =0.327.故最小回流比;R min=(xD –yq)/(yq –xq)=(0.995-0.682)/(0.682-0.324)=0.85.R=(1.1~2.0)R min,故取操作回流比:R=1.52.3求精馏塔的气液相负荷L=R*D=1.5*43.69=65.535kmol/hV=(R+1)*D=L+D=109.225kmol/hL’=L+F=66.535+132.98=198.515kmol/hV’=V=109.225kmol/h气相组成: y1=0.995 液相组成: x1 =0.992精溜段的操作线方程为y=0.6x+0.398提溜段的操作线方程为y’=1.82x-0.0042.2采用图解法求理论板数,如图所示,由图求解结果为：总理论板数: N T =11 进料位置为: N F=8.3.1全塔效率E绘出甲醇-水的气液平衡数据作t-x图,查得:塔顶温度: t=64.8℃塔釜温度:t=99.6℃进料温度: t=76.5℃精馏段的平均温度为t m=(64.8+76.5)/2=70.65℃提留段的平均温度为t’m=(99.6+76.5)=88.05℃3.2实际塔板数的求取精馏段实际板层数: N=N/E=7/0.47=14.8≈15块提留段实际板层数: N =N/E=4/0.47=8.5≈9 块.4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算4.1工艺条件塔顶压力: P=101.3+4=105.3Kpa.操作温度: 塔顶温度: t=64.8℃塔釜温度:t=99.6℃进料温度: t=76.5℃4.2平均摩尔质量塔顶平均摩尔质量:X D=y1=0.995. 由曲线(X-Y图)得:X1=0.992.M VDm=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kmol/hM LDm =0.99*32.04+(1-0.99)*18.02=31.93kmol/h 进料板层平均摩尔质量:查X-Y图得: Y F=0.545. X F=0.17.M VF=0.545*32.04+(1-0.545)*18.02=25.66kmol/hM LF =0.17*32.04+(1-0.17)*18.02=20.40 kmol/h塔底平均摩尔质量:X W =0.0028. Y W =0.014M VW =0.014*32.04+(1-0.014)*18.02=18.22 kmol/hM LW =0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06 kmol/h 精馏段平均摩尔质量:M VJ=(M+M)/2=(31.97+25.66)/2=28.815 kmol/hM LJ=(M+M)/2=(31.90+22.40)/2=26.165kmol/h 提馏段的平均摩尔质量M vt=(25.66+18.22)/2=21.94kmon/hM lt=(20.40+18.06)/2=19.23kmol/h4.3平均密度计算(1).气相平均密度:ρv,m =(P m M VJ)/RT m=(101.3*28.815)/[8.314*(70.65+273.15)]=1.02kg/m3提留段的蒸汽密度：ρY，m=M v，w P m/[R（T0 +t T）]=(101.3*21.94)/[8.314*(273.15+88.05)]=0.74kg/m3(2).液相平均密度计算:液相平均密度依下列式计算:1/ρlm=∑αi/ρi塔顶液相平均密度计算:由t=64.8℃查手册得: ρ甲醇=753 kg/m3ρ水=981kg/m3ρlDm=1/[(0.995/753)+(0.005/977)]=756.8 kg/m3进料板液相平均密度:由t=76.5℃,查手册得: ρ甲醇=739kg/m3ρ水=973kg/m3进料板液相的质量分率：a甲醇=0.17*32.04/[(0.17*32.04)+(0.83*18.02)]=0.2352ρlFm =1/[(0.267/739)+(0.733/973)]=897.15 kg/m3手册得在99.6℃时水的密度为：ρ水=958 kg/m3ρ甲醇=714kg/m3ρlWm=1/[(0.003/714)+(0.997/958)]=961.28kg/m3精馏段液相平均密度为:ρlJ =(756.8+897.15)/2=826.97 kg/m3提留段液相平均密度：ρlT=（897.15+961.28）/2=929.215kg/m34.4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=64.8℃查手册得: σH2O=64.96mN/m σCH3OH=16.58mN/m δlDm =0.995*16.58+0.005*64.9=16.8216 mN/m进料板液相表面张力的计算:由t=76.5℃查手册得: σ甲醇=15.61mN/m σ水=63.8mN/mσlFm=0.17*15.61+0.83*62.8=54.777 mN/m塔釜液体的表面张力接近水的表面张力，由t= 99.6℃查手册得：σ水=58.9mN/m σ甲醇=13.01mN/mσlwm=13.01*0.003+0.997*58.9=58.76 mN/m精馏段液相平均表面张力为:σlT=(16.8216+54.777)/2=38.50 mN/m提留段液体平均表面张力为：σlT =(58.76+54.777)/2=56.77 mN/m4.5液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即:lgμm=∑x i lgμi塔顶液相平均表面张力的计算:由t=64.8℃查手册得：μ甲醇=0.320 mpas μ水=0.4355mpaslgμlDm =0.995*lg0.32+0.005*lg0.4355解出：μlDm=0.3205 mpas进料板液相平均粘度的计算：由t=76.5℃查手册得：μ甲醇=0.272mpas μ水=0.3478mpas lgμlFm =0.17*lg(0.272)+0. 83*lg(0.3573)解出：μlDm=0.3336 mpas塔釜液体的粘度，由t=99.6℃查手册得：μ甲醇=0.2280 mpas μ水=0.2838mpaslgμlwm =0.003*lg(0.2280)+0.997*lg(0.2838)μlWm=0.284 mpas精馏段液相平均粘度为：μlJ =(0.3573+0.3205)/2=0.3389mpas提留段液相平均粘度为：μlT =(0.284+0.3573)/2=0.3207 mpas5精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1 塔径的计算采用气相负荷因子法计算适宜的空塔气速。