甲醇—水精馏分离板式塔设计
化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计
郑州轻工业学院——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：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (2)1.5.回流方式 (3)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. 液体平均比表面积张力的计算 (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 (24)6.1附件的计算 (24)6.1.1接管 (24)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-水分离板式精馏塔的设计资料
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 甲醇-水板式分离精馏塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210036姓名: 张小宝指导教师: 冯敏2016 年11 月29日化工原理课程设计任务书一、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）5万吨/年操作周期每年300天，每天24小时运行进料组成含甲醇46% （质量分率，下同）塔顶产品组成甲醇含量不低于99.7%塔底产品组成甲醇含量不高于0.5%2.操作条件操作压力常压进料热状态自选塔底加热蒸汽压力0.3MPa(表压)单板压降≤0.7kPa3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址张掖三、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.工艺流程图及精馏工艺条件图7.设计评述目录1 概述 (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 流程的确定和说明 (2)2 精馏塔的物料衡算 (2)2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (2)2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.3 物料衡算 (3)3 塔板数的确定 (3)3.1 理论板层数N的求取 (3)T3.1.1 相对挥发度的求取 (3)3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (4)3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (5)3.1.4 求操作线方程 (5)3.1.5 采用图解法求理论板层数 (6)3.2 实际板层数的求取 (6)3.2.1 液相的平均粘度 (6)3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (7)3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (7)4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)4.1 操作压力的计算 (7)4.2 操作温度计算 (8)4.3 平均摩尔质量计算 (8)4.4 平均密度计算 (9)4.4.1 气相平均密度计算 (9)4.4.2 液相平均密度计算 (9)4.5 液体平均表面张力的计算 ........................................................................ 10 4.6液体平均粘度 (11)5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)5.1 塔径的计算 ................................................................................................ 11 5.2精馏塔有效高度的计算 (13)6 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)6.1溢流装置计算 ............................................................................................ 13 6.1.1 堰长W l ............................................................................................ 13 6.1.2 溢流堰高度W h ............................................................................... 13 6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................. 14 6.1.4 降液管底隙高度0h (15)6.2塔板布置 .................................................................................................... 15 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................... 15 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................. 15 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................. 15 6.2.4筛孔计算及排列 (16)7 塔板的流体力学验算 (16)7.1塔板压降 .................................................................................................... 16 7.1.1 干板阻力c h 计算............................................................................. 16 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ......................................................... 16 7.1.3 液体表面张力的阻力σh 计算 .. (17)7.2 液面落差 .................................................................................................... 17 7.3 液沫夹带 .................................................................................................... 17 7.4 漏液 ............................................................................................................ 18 7.5液泛 (18)8 塔板负荷性能图 (19)8.1漏液线 (20)8.2 液沫夹带线 (21)8.3 液相负荷下限线 (21)8.4 液相负荷上限线 (21)8.5 液泛线 (21)9 筛板塔设计计算结果 (24)10 精馏塔接管尺寸计算 (25)d (25)10.1 塔顶蒸汽出口管的直径V10.2 回流管的直径d (26)R10.3 进料管的直径d (26)Fd (26)10.4 塔底出料管的直径w11 辅助设备的计算及类型 (26)11.1 原料储存罐 (26)11.2 再沸器的选择 (27)11.3 冷凝器的选择 (27)11.4 除沫器 (28)11.5 裙座 (28)12 对设计过程的评述和有关问题的讨论 (28)13 设计图纸 (28)14 参考文献 (29)甲醇-水精馏分离板式塔设计张小宝摘要：设计选用板式精馏塔作为分离设备采用连续精馏的方法分离甲醇-水混合液。
化工原理课程设计甲醇和水
化工原理课程设计甲醇和水摘要 (3)Abstract (3)引言 (1)第1章设计条件与任务 (2)1.1设计条件 (2)1.2设计任务 (2)第2章设计方案的确定 (3)2.1操作压力 (3)2.2进料方式 (3)2.3加热方式 (3)2.4热能的利用 (3)第3章精馏塔的工艺设计 (4)3.1全塔物料衡算 (4)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (4)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (4)3.1.3物料衡算进料处理量 (4)3.1.4物料衡算 (4)3.2实际回流比 (5)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (5)3.2.2操作线方程 (6)3.2.3汽、液相热负荷运算 (6)3.3理论塔板数确定 (6)3.4实际塔板数确定 (6)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据运算 (7)3.5.1操作压力运算 (7)3.5.2操作温度运算 (7)3.5.3平均摩尔质量运算 (7)3.5.4平均密度运算 (8)3.5.5液体平均表面张力运算 (9)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸运算 (10)3.6.1塔径运算 (10)3.6.2精馏塔有效高度运算 (12)第4章塔板工艺尺寸的运算 (13)4.1精馏段塔板工艺尺寸的运算 (13)4.1.1溢流装置运算 (13)4.1.2塔板设计 (13)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (14)4.2.1溢流装置运算 (14)4.2.2塔板设计 (15)4.3塔板的流体力学性能的验算 (15)4.3.1精馏段 (15)4.3.2提馏段 (16)4.4板塔的负荷性能图 (18)4.4.1精馏段 (18)4.4.2提馏段 (19)第5章板式塔的结构 (21)5.1塔体结构 (21)5.1.1塔顶空间 (21)5.1.2塔底空间 (21)5.1.3人孔 (21)5.1.4塔高 (21)5.2塔板结构 (22)第6章附属设备 (22)6.1冷凝器 (22)6.2原料预热器 (22)第7章接管尺寸的确定 (24)7.1蒸汽接管 (24)7.1.1塔顶蒸汽出料管 (24)7.1.2塔釜进气管 (24)7.2液流管 (24)7.2.1进料管 (24)7.2.2回流管 (24)7.2.3塔釜出料管 (24)第8章附属高度确定 (26)8.1筒体 (26)8.2封头 (26)8.3塔顶空间 (26)8.4塔底空间 (26)8.5人孔 (26)8.6支座 (26)8.7塔总体高度 (26)第9章设计结果汇总 (27)设计小结与体会 (29)参考文献 (30)摘要课程设计不同于平常的作业，在设计中需要我们自己做出决策，即自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备运算，并要求自己的选择作出论证和核算，通过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
塔板式精馏塔设计(图文表)
塔板式精馏塔设计(图文表)（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。
设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。
物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。
本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。
此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。
塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。
筛板塔的突出优点是结构简单造价低，合理的设计和适当的操作能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。
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人精馏塔内。
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罐。
该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。
设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
（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乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmolx F =18/65.046/35.046/35.0+=0.174x D =18/1.046/9.046/9.0+=0.779x W =46/995.018/005.018/005.0+=0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.174×46＋18×(1-0.174)= 22.872 kg/kmol M D =0.779×46＋18×(1-0.779)= 39.812 kg/kmol M W =0.002×46＋18×(1-0.002)= 18.056 kg/kmol3.物料衡算 D=30024812.3948000000⨯⨯=167.454 kmol/hF=D+WF ·x F =D ·x D +W ·x W解得 F=756.464 kmol/h W=589.01 kmol/h｛（三）塔板数的确定1.回流比的选择由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y 图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（x D,x D）作垂线，与Y轴截距oa=x D/(R min+1)=0.415 即最小回流比R min=x D/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算L=RD=1.316×167.454=220.369 kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823 kmol/h L ’=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/h V ’=V+(q-1)F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为 y=1+R R x+11+R x D =1316.1316.1+x+11.3161+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为y=F q D R qF RD )1()1(--++x-F q D R DF )1()1(--+-x W=1.316*167.454+1*756.464(1.316+1)*167.454x-756.464167.454(1.3161)*167.454-+×0.002 即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数塔顶操作压力P D=101.3 KPa单板压降△P=0.7 kPa进料板压力P F=0.7×18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力P W=101.3+0.7×26=119.5 kPa精馏段平均压力P m=(101.3+113.9)/2=107.6 kPa 压力P m=(113.9+119.5)/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度t D=78.43 o C进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度t W=99.53 o C精馏段平均温度t m=(t D+t F)/2=(78.43+83.75)/2=81.09 o C提馏段平均温度t m=(t W+t F)/2=(99.53+83.75)/2=91.64 o C3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.779 查上图可得x1=0.741M VDm=0.779×46+(1-0.779)×18=39.812 g/molM LDm=0.741×46+(1-0.741)×18=38.748 g/mol进料板平均摩尔质量计算 t f=83.74 o C由y F=0.518 查上图可得x F=0.183M VFm =0.518×46+(1-0.518)×18=32.504 g/mol M LFm =0.183×46+(1-0.183)×18=23.124 g/mol 精馏平均摩尔质量M Vm =( M VDm + M VFm )/2=36.158 g/molM Lm =( M LDm + M LFm )/2=30.936 g/mol4.平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm =RT PMv =)15.27309.81(314.8158.366.107+⨯⨯=1.321 kg/m 3 液相平均密度计算液相平均密度依1/ρLm =∑αi /ρi 计算 塔顶液相平均密度计算t D =78.43 o C 时 ρ乙醇=740 kg/m 3 ρ水=972.742 kg/m 3ρLDm =)742.972/1.0740/9.0(1+=758.14 kg/m 3进料板液相平均密度计算t F =83.75 o C 时 ρ乙醇=735 kg/m 3 ρ水=969.363 kg/m 3ρLFm =)363.969/636.0735/364.0(1+=868.554 kg/m 3塔底液相平均密度计算t W =99.53 o C 时 ρ乙醇=720 kg/m 3 ρ水=958.724 kg/m 3ρLWm =)724.958/995.0720/005.0(1 =957.137 kg/m 3精馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLDm )/2=(758.14+868.554)/2=813.347 kg/m 3提馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLWm ）/2=(957.137+868.554)/2=912.846 kg/m 35.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依σLm =∑x i σi 计算塔顶液相平均表面张力计算t D =78.43时 σ乙醇=62.866 mN/m σ水=17.8 mN/m σLDm =0.779×17.8+0.221×62.886=84.446 mN/m 进料板液相平均表面张力计算t F =83.75时 σ乙醇=61.889 mN/m σ水=17.3 mN/m σLFm =0.183×17.3+0.817×61.889=53.729 mN/m 塔底液相平均表面张力计算t W =99.53时 σ乙醇=58.947 mN/m σ水=15.9 mN/m σLWm =0.005×15.9+0.995×58.947=58.732 mN/m 精馏段液相平均表面张力计算σLm =(84.446+53.729)/2=69.088 mN/m 提馏段液相平均表面张力计算σLm =(58.732+53.729)/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依lgμLm=∑x i lgμi计算塔顶液相平均粘度计算t D=78.43o C时μ乙醇=0.364mPa·s μ水=0.455 mPa·slgμLDm=0.779lg(0.455)+0.221lg(0.364)=-0.363μLDm =0.436 mPa·s进料液相平均粘度计算t F=83.75 o C时μ乙醇=0.341mPa·s μ水=0.415 mPa·slgμLFm=0.183lg(0.415)+0.817lg(0.341)=-0.452μLFm=0.353 mPa·s塔底液相平均粘度计算t W=99.53 o C时μ乙醇=0.285mPa·s μ水=0.335 mPa·slgμLWm=0.002lg(0.335)+0.998lg(0.285)=-0.544μLWm=0.285 mPa·s精馏段液相平均粘度计算μLm=(0.436+0.353)/2=0.395 mPa·s提馏段液相平均粘度计算μLm=(0.285+0.353)/2=0.319 mPa·s（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算精馏段的气液相体积流率为V S =ρ3600VM =2.949 m 3/s L S =ρ3600LM =0.0023 m 3/s 查史密斯关联图，横坐标为Vh Lh (vlρρ)21=949.20023.0(321.1347.813) 1/2=0.0196取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m ， 则H T -h L =0.39m 查图可得C 20=0.08 由C=C 20(20L σ)0.2=0.08(69.088/20)0.2=0.103u max =C (ρL -ρV )/ ρV =2.554 m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为 u=0.7u max =1.788 m/sD=4V s /πu=788.1/14.3/949.2*4=1.39 m 按标准塔径元整后 D=1.4 m 塔截面积A T =(π/4)×1.42=1.539 ㎡ 实际空塔气速为 u=2.717/1.539=1.765 m/s 2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精=（N 精-1）H T =7.65 m 提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =3.15 m在进料板上方开一人孔，其高度为 1m 故精馏塔的有效高度为 Z=Z 精+Z 提+1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径D=1.4 m ，可选用单溢流弓形降液管 堰长l W =0.7×1.4=0.98 m 2.溢流强度i 的校核i=L h /l W =0.0023×3600/0.98=8.449≤100~130m 3/h ·m 故堰长符合标准 3.溢流堰高度h W平直堰堰上液层高度h ow =100084.2E （L h /l W ）2/3由于L h 不大，通过液流收缩系数计算图可知E 近似可取E=1h ow =100084.2×1×（L h /l W ）2/3=0.0119 mh W =h L -h ow =0.06-0.0119=0.0481 m 4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标l W /D=0.7 可查得A f /A T =0.093 W d /D=0.151 故 A f =0.093A T =0.143 ㎡ W d =0.151W d =0.211 ㎡留管时间θ=3600A T H T /L H =27.64 s ＞5 s 符合设计要求5.降液管底隙高度h oh O =L h /3600l W u 0’=0.0023/0.98×0.08=0.03 m h W -h O =0.0481-0.03=0.0181 m ＞0.006 m 6.塔板布置塔板的分块 D=1400 mm ＞800 mm ，故塔板采用分块式。
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。
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
1、前言1．1塔设备的类型塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。
塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。
因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。
根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。
板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。
气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。
液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。
气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。
目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。
蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。
1．2板式塔的类型与选择板式塔为逐级接触式气液传质设备。
在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。
气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便。
按照塔内气液流动的方式，可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。
错流塔板：塔内气液两相成错流流动，即流体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来说，两相基本上成逆流流动。
错流塔板降液管的设置方式及堰高可以控制板上液体流径与液层厚度，以期获得较高的效率。
但是降液管占去一部分塔板面积，影响塔的生产能力；而且，流体横过塔板时要克服各种阻力，因而使板上液层出现位差，此位差称之为液面落差。
课程设计模板
年处理量六万吨甲醇-水板式精馏塔的工艺设计摘要精馏是利用混合液中各组分间挥发度的差异，通过多次部分汽化，部分冷凝实现液体混合物分离，并获得高纯度产品的一种操作。
板式塔可以分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。
根据板上气液接触方式，设计采用浮阀塔。
浮阀塔具有以下特点：1.处理能力大；2.操作弹性大；3.使用周期长；4.结构简单。
设计任务为分离甲醇和水混合物。
对于二元混合物的分离，应采用常压下的连续精馏装置。
设计采用泡点进料，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入储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，操作回流比取最小回流比的1.5倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
关键词：甲醇精馏塔浮阀塔工艺设计目录前言 (1)第1章绪论 (2)第1.1节研究有关背景 (2)第1.2节研究内容 (3)第1.3节工艺分析 (6)第1.4节影响精馏塔精馏操作的因素 (9)第1.5节工艺流程简介 (11)第2章精馏塔的设计计算 (12)第2.1节设计任务和条件 (12)第2.2节设计方案的确定 (12)第2.3节精馏塔的物料衡算 (12)第2.4节塔板数的确定 (14)第2.5节热量衡算 (17)第2.6节精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (19)第2.7节精馏塔塔体工艺尺寸计算 (22)第2.8节塔板主要工艺尺寸计算 (24)第2.9节塔板流体力学验算 (26)第2.10节塔板负荷性能图 (29)第3章塔附件设计 (33)第3.1节接管——进料管 (33)第3.2节法兰 (33)第3.3节筒体与封头 (33)第3.4节人孔 (34)结论 (35)附表 (37)参考文献 (39)致谢 (41)前言甲醇最早由木材干馏而得，故称木精。
甲醇为无色液体，易燃，爆炸极限6.0％—36.5％（体积）。
有毒性，甲醇蒸汽与眼接触可引起失明，饮用亦可致盲。
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0.979 1.000
最小回流比及其操作回流比的求解： y =0.570, x =0.194
Rmin xD y y x =(0.982-0.570/(0.570-0.194)
=1.096 取操作回流比为 R 1.8Rmin =1.8 1.096=1.97 2.1.1 精馏塔的气、液相负荷 L R D =1.97 23=45 Kmol h
X =0.043 X =0.041 X =0.040 X =0.027 X =0.0026 X =0.00018
11
12
13
14
15
16
Y =0.107 Y =0.101 Y =0.096 Y =0.095 Y =0.064 Y =0.00471
11
12
13
14
15
16
2.2 理论板层数 NT 的求取
精馏段平均压力： PM 101 .3 105 .7 2 103.5Kpa
塔釜板压力： PW 101 .3 15 0.74 112 .4Kpa
提馏段平均压力： PM 105.7 112.4 2 109.05Kpa
3.2.操作温度的计算
查表可得
安托尼系数 A
B
C
Min～Max
H2O
7.07406
x
y
0.00
0.000
0.15
0.517
0.70
0.870
0.02
0.134
0.20
0.579
0.80
0.915
0.04
0.234
0.30
0.665
0.90
0.958
3
0.06 0.08 0.10
0.304 0.365 0.418
0.40 0.50 0.60
0.729 0.779 0.825
0.95 1.00
lg101.3 7.19736 1574 .99 tB 238.86
℃ tB 64.5
由泡点方程试差可得当 同理可求出
所以 塔顶温度
tD 67.0 ℃时
Ki
x i
1
tF 85.2 ℃时
K时
Ki
x i
1
tD 67.0 ℃
进料板温度 tF 85.2 ℃
2. 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量
M F 32.04 0.194 18.011 0.194 20.73 Kg mol M D 32.04 0.982 18.011 0.982 31.78 Kg mol
则可知：
原料的处理量： F 17500 300 24 20.731000 117 Kmol h
2.1.3 用逐板计算法求塔板数：
相平衡方程：
yn1
1
xn
1xn
由前面可得： xq xF 0.194 y1 xD 0.982
解得： x1 0.692
依次解得：
X =0.692 1
X =0.674 2
X =0.629 3
X =0.571 4
X =0.459 5
Y =0.982 1
Y =0.790 2
V R 1 D 2.97 23 68 Kmol h
L' L F 45 117 162 Kmol h V V 68 Kmol h 2.1.2 精馏段、提馏段操作线方程
4
精馏段操作线： y L V x D V xD 0.6618 x 0.332
提馏段操作线： y L V x W V xW 2.832 x 0.0016
化工原理课程设计任务书
一、设计题目：甲醇精馏塔 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）、釜残液中甲醇含量不高于 xxx%； （4）、生产能力 17500T/Y 甲醇产品，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。
精馏段实际塔板数 N 精 =7/60%=12 块 提馏段实际塔板数 N 提 =9/60%=15 块
3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据 3.1 操作压力的计算
设每层塔压降：p 0.74Kpa（一般情演况下，板式塔的每一个理论级压降约在
5
0.4～1.1 Kpa ） 进料板压力： PF 101.3 6 0.74 105.7Kpa
塔釜温度
tW 103 .2 ℃
精馏段平均温度 tm 67.0 85.2 2 76.1 ℃ 提馏段平均温度 tm 103.2 85.2 2 94.2 ℃
1
目录
2
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
xF 0.30 32.04 0.30 32.04 0.70 18.01 0.194
xD 0.99 32.04 0.99 32.04 0.01 18.01 0.982
1657.46
227.02
10～168
CH3OH
7.19736
1574.99
238.23
-16～91
H2O 的安托尼方程：
lg
p
o A
7.07406
1657 .46
t A
227 .02
CH3OH 的安托尼方程： lg pBo 7.19736 1574 .99 tB 238 .86
甲醇的 tB
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
Y =0.778 3
Y =0.748 4
Y =0.710 5
X 6 =0.323
X 7 =0.150
X 8 =0.0464
X 9 =0.0463
X10 =0.045
Y 6 =0.636
Y 7 =0.546
Y 8 =0.356
Y 9 =0.109
Y10 =0.108
x7 xq ，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。