甲醇-水精馏塔设计报告.

黄河水利职业技术学院毕业论文（设计）报告

题目：甲醇--水精馏塔的设计

学生：xxx

指导教师：xxx

专业：应用化工技术2班

2013年 12 月 25 日

甲醇--水精馏塔的工艺设计

作者：xxx

单位：黄河水利职业技术学院应用化工技术02班河南开封 475003

摘要：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。本设计对甲醇-水分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,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精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。

3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。

4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。

关键词：甲醇-水分离过程精馏塔

目录

1 精馏塔设计任务和概述 (1)

1.1简介 (1)

1.2 设计任务及要求 (1)

2 计算过程 (3)

2.1精馏塔的工艺计算 (3)

2.1.1精馏塔的物料衡算 (3)

2.1.2物料衡算 (3)

2.2 塔板数的确定 (4)

2.2.1 理论板层数N T的求取 (4)

2.2.2 实际板层数的求取 (5)

2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)

2.3.1操作压力的计算 (5)

2.3.2操作温度的计算 (5)

2.3.3 平均摩尔质量的计算 (5)

2.3.4 平均密度的计算 (6)

2.3.5液相平均表面张力的计算 (7)

2.3.6 液体平均粘度的计算 (8)

2.4 精馏塔的塔底工艺尺寸计算 (8)

2.4.1塔径的计算 (8)

2.4.2 精馏塔有效高度的计算 (9)

2.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (10)

2.5.1溢流装置的计算 (10)

2.5.2 塔板布置 (12)

2.6 筛板的流体力学验算 (13)

2.6.1 塔板压降 (13)

2.6.2 液面落差 (14)

2.6.3 液沫夹带 (14)

2.6.4 漏液 (15)

2.6.5 液泛 (15)

3管径的计算 (15)

3.1管径的选择 (15)

3.1.1加料管的管径 (15)

3.1.2塔顶蒸汽管的管径 (16)

3.1.3回流管管径 (16)

3.1.4料液排出管径 (16)

总结 (17)

参考文献 (21)

致谢 (22)

1 精馏塔设计任务和概述

1.1简介

甲醇最早是用木材干馏得到的，因此又叫木醇，是一种易燃的液体，沸点65℃，能溶于水，毒性很强，误饮能使人眼睛失明，甚至致死。由于甲醇和水不能形成恒沸点的混合物，因此可直接用常压蒸馏法把大部分的水除去，再用金属镁处理，就得无水甲醇。甲醇在工业上主要用来制备甲醛，以及作为油漆的溶剂和甲基化剂等。

本设计进行甲醇和水的分离，采用精馏塔，选取效率较高、塔板结构简单、加工方便的单溢流方式，并采用了弓形降液盘。

该设计的优点：

1.操用、调节、检修方便；

2.制造安装较容易；

3.处理能力大，效率较高，压强较低，从而降低了操作费用；

4.操作弹性较大。

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，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。

1.2 设计任务及要求

原料：甲醇水混合溶液，处理量为100kmol/h,其中甲醇的含量为0.4（摩尔分数，下同）；原料液温度为泡点温度。

要求：塔顶甲醇的含量不小于0.95，塔底甲醇的含量不大于0.04。

1、精馏塔的物料衡算

2、塔板类型及塔板数的确定

3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算

4、精馏塔塔体工艺尺寸的计算

5、塔板主要工艺的计算和流体力学

6、馏塔接管尺寸计算

7、对设计过程的评述和有关问题的讨论

设计图纸要求

1、绘制工艺流程图

2、绘制精馏塔设计条件图

3、编写设计说明书一份甲醇--水溶液平衡参数：

2 计算过程

2.1精馏塔的工艺计算 2.1.1精馏塔的物料衡算

(1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率

由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。

甲醇的摩尔质量 kmol kg M /04.32=甲醇 水的摩尔质量 kmol kg M /02.18=水 原料液的摩尔组成：

3140.002

.18/551.004.32/499.004

.32/449.0=+=

f x

0.97/32.04

0.94780.97/32.040.03/18.02d x ==+

0.03/32.04

0.01130.03/32.040.97/18.02

w x =

=+

(2) 原料液的平均摩尔质量

原料液的平均摩尔质量：

mol

kg f

M /4223.2202.18)314.01(04.323140.0=⨯-+⨯=

2.1.2物料衡算

原料处理量 h kmol F /2484.44642.22/10000==