广州大学化学化工学院《化工原理》课程设计
精馏塔设计
设计项目：甲醇—水混合溶液精馏塔设计姓名：
班级：11精工
学号：1105200071
指导教师：林璟
设计日期：2014年1月6日～14日
目录
前言 (5)
课程设计任务书 (6)
第一章设计方案的确定 (7)
1.1 概述 (7)
1.2基本原理 (7)
1.3设计方案原则 (7)
1.4 设计步骤 (7)
1.5设计方案的内容 (8)
1.6操作压力 (8)
1.7加热方式 (8)
1.8进料状态 (8)
1.9回流比 (8)
1.10热能利用 (8)
第二章精馏塔全塔物料衡算 (9)
2.1精馏塔全塔物料衡算 (9)
2.2塔板数的确定 (10)
第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (16)
3.1操作压力的计算 (16)
3.2操作温度的计算 (16)
3.3平均摩尔质量计算 (16)
3.4平均密度计算 (17)
3.5液体平均张力计算 (19)
3.6液体平均粘度计算 (19)
第四章精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)
4.1 塔径 (20)
4.2精馏塔有效高度计算 (23)
第五章溢流装置的计算 (24)
5.1 溢流堰 (24)
5.2受液盘 (25)
5.3 弓形降液管的宽度和横截面积 (26)
5.4降液管底隙高度h0 (27)
5.5塔板布置及浮阀数目与排列 (28)
第六章塔板的流体力学计算 (32)
6.1 精馏段流体力学验算 (32)
6.2提馏段流体力学验算 (34)
第七章塔板负荷性能图 (37)
7.1 精馏段塔板负荷性能图 (37)
7.2 提馏段塔板负荷性能图 (41)
第八章热量衡算 (46)
8.1加热介质的选择 (46)
8.2冷却剂的选择 (46)
8.3热量衡算 (46)
第九章精馏塔的结构设计 (51)
9.1筒体与封头 (51)
9.2 裙座 (53)
9.3人孔 (55)
9.4吊柱 (55)
9.5除沫器 (56)
9.6操作平台与梯子 (58)
9.7塔板结构 (58)
9.8接管 (59)
9.9法兰的选择 (60)
9.10冷凝器 (60)
9.11 塔总体高度设计 (61)
第十章设计结果的讨论和说明 (73)
参考文献 (65)
结束语 (65)
附录 (66)
前言
塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，
气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。
板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。
浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。
浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，其中F－1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB－1118－81）。一般采用重阀，因其操作稳定性好。浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低。
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，精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。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的
采用。
本设计书对甲醇和甲醇的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图等。
化工原理课程设计任务书
班级11精工姓名学号
设计题目：甲醇—水连续精馏塔的设计
一、设计任务：
试设计一连续浮阀精馏塔以分离甲醇-水混合物。具体工艺参数如下：
1、原料处理量：年处理80000+600×17吨甲醇-水混合物。
2、原料液中含甲醇（30+0.6×17）%（质量），其余为水。
3、产品要求：馏出液中的甲醇含量为x D = 97 %（质量）。
釜液中的甲醇含量不高于x W = 1% （质量）。
设备的年运行时间平均为300天。
二、设计条件：
1、加热方式：直接蒸汽加热，蒸汽压力为3.0~5.0kg/cm2（绝压）。
2、操作压力：常压。
3、进料状况：泡点进料。
4、冷却水进口温度：25℃，出口温度自定。
5、塔板形式：浮阀塔板。
三、应完成的工作量：
1、确定全套精馏装置的流程，绘制工艺流程示意图，标明所需的设备、管线及有
关控制或观测所需的主要仪表与装置。
2、精馏塔的工艺设计，塔的结构尺寸设计。
3、辅助装置的设计和选型；估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量。
4、编写设计说明书一份。
5、绘制精馏塔的装配图一张（一号图纸）。
指导老师：林璟
2014年1月 6 日