甲醇-水体系化工原理课程设计.

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。

目录摘要 (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 (5)3.1全塔物料衡算 (5)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (5)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.1.3物料衡算进料处理量 (5)3.1.4物料衡算 (5)3.2实际回流比 (6)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (6)3.2.2操作线方程 (7)3.2.3汽、液相热负荷计算 (7)3.3理论塔板数确定 (7)3.4实际塔板数确定 (7)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (8)3.5.1操作压力计算 (8)3.5.2操作温度计算 (8)3.5.3平均摩尔质量计算 (8)3.5.4平均密度计算 (9)3.5.5液体平均表面张力计算 (10)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)3.6.1塔径计算 (11)3.6.2精馏塔有效高度计算 (13)第4章塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1精馏段塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1.1溢流装置计算 (14)4.1.2塔板设计 (15)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (15)4.2.1溢流装置计算 (15)4.2.2塔板设计 (16)4.3塔板的流体力学性能的验算 (16)4.3.1精馏段 (16)4.3.2提馏段 (18)4.4板塔的负荷性能图 (19)4.4.1精馏段 (19)4.4.2提馏段 (21)第5章板式塔的结构 (23)5.1塔体结构 (23)5.1.1塔顶空间 (23)5.1.2塔底空间 (23)5.1.3人孔 (23)5.1.4塔高 (23)5.2塔板结构 (24)第6章附属设备 (24)6.1冷凝器 (24)6.2原料预热器 (24)第7章接管尺寸的确定 (26)7.1蒸汽接管 (26)7.1.1塔顶蒸汽出料管 (26)7.1.2塔釜进气管 (26)7.2液流管 (26)7.2.1进料管 (26)7.2.2回流管 (26)7.2.3塔釜出料管 (26)第8章附属高度确定 (28)8.1筒体 (28)8.2封头 (28)8.3塔顶空间 (28)8.4塔底空间 (28)8.5人孔 (28)8.6支座 (28)8.7塔总体高度 (28)第9章设计结果汇总 (30)设计小结与体会 (32)参考文献 (33)摘要课程设计不同于平时的作业，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、进行过程和设备计算，并要求自己的选择作出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。

目 录前 言............................................... 错误!未定义书签。

第一节 设计方案.................................................... 5 1.1操作条件的确定 ................................................ 5 1.操作压力的确定 ................................................ 5 2.进料状态 ...................................................... 5 3．加热方式 ..................................................... 6 4.回流比 ........................................................ 6 1.2确定设计方案的原则 ............................................ 7 第二节 工艺流程图................................................... 7 第三节 板式精馏塔的工艺计算........................................ 8 3.1 物料衡算 ...................................................... 8 3.3 理论塔板数的计算 .............................................. 9 3.4实际板数的确定 ............................................... 11 第四节 塔径塔板工艺尺寸的确定...................................... 13 4.1 各设计参数 .. (13)4.1.1 操作压力精m p ............................ 错误!未定义书签。

甲醇-水分离过程板式精馏塔的设计1.设计方案的确定本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回流至塔内，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。

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1.8倍。

塔釜采用间接蒸汽加热①。

2.精馏塔的物料衡算2.1.原料液及塔顶、塔顶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=18.02 kg/kmolx F=0.46/32.040.324 0.46/32.040.54/18.02=+x D=0.95/32.040.914 0.95/32.040.05/18.02=+x W=0.03/32.040.0171 0.03/32.040.97/18.02=+2.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F=0.324*32.04(10.324)*18.0222.56+-=kg/kmol M D=0.914*32.04(10.914)*18.0230.83-=kg/kmol M W=0.0171*32.04(10.0171)*18.0218.26+-=kg/kmol 2.3.物料衡算原料处理量F=30000*1000184.724*300*22.56=kmol/h总物料衡算184.7=D+W甲醇物料衡算184.7*0.324=0.914D+0.0171W 联立解得D=63.21 kmol/hW=121.49 kmol/h3.塔板数的确定3.1.理论塔板层数N T的求取3.1.1.由手册查的甲醇-水物系的气液平衡数据温度饱和蒸汽压（甲醇）kPa 饱和蒸汽压（水）kPa 64.5 101.3 25.00370 125.1458 31.15775 150.8157 38.54480 180.667 47.34385 215.19957.80890 254.946970.09595 300.48384.513100 352.4169101.3由上数据可绘出x-y图和t-x(y)图。

化工原理课程设计甲醇-水混合物常压精馏塔设计设计任务书 (4)概述及设计方案简解 (5)设计条件及主要物性参数 (8)工艺设计计算 (9)精馏塔示意图（CAD版） (28)辅助设备选型 (29)设计结果汇总表 (32)Aspen模拟校核 (33)设计评述 (37)参考书 (39)主要符号说明 (39)图解法图 .......................................................................................................................... 附图1温度组成图 ...................................................................................................................... 附图2精馏流程图 ...................................................................................................................... 附图3负荷性能图 ................................................................................................................ 附图4、5塔板板面布置设计 .......................................................................................................... 附图6塔结构示意图 .................................................................................................................. 附图7设计任务书一、设计题目：甲醇生产过程精馏塔的设计二、设计条件1、生产能力：15万吨甲醇/年2、原料：甲醇含量50%的粗镏冷凝液，以甲醇-水二元系为主3、采取直接蒸汽加热4、采取泡点进料5、塔顶馏出液中甲醇含量≥90%6、塔釜残出液中甲醇含量≤5%7、其他参数（除给出外）可自选三、设计说明书的内容1、目录2、设计题目及原始数据（任务书）3、简述甲醇精馏过程的生产方法及特点4、论述精馏总体结构的选择和材料选择5、精馏过程有关计算（物料衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、管径等）6、设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）7、主题设备设计计算及说明8、附属设备的选择（再沸器、加热器等）9、参考文献10、后记及其他四、设计图要求1、绘制主要装置图，设备技术要求、主要参数、大小尺寸、部件明细表、标题栏2、绘制设备流程图一张3、用坐标纸绘制甲醇-水溶液的y-x图一张，并用图解法求理论板数4、用坐标图绘制温度与气液相含量的关系图概述及设计方案简解一、概述1、精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。

《化工原理课程设计》报告10000kg/h 甲醇~水精馏装置设计一、概述 (3)1.1 设计依据 (3)1.2 技术来源 (3)1.3 设计任务及要求 (3)二、计算过程 (4)1 设计方案及设计工艺的确定 (4)1.1 设计方案 (4)1.2.设计工艺的确定 (4)1.3、工艺流程简介 (4)2. 塔型选择 (5)3. 操作条件的确定 (5)3.1 操作压力 (5)3.2 进料状态 (5)3.3加热方式的确定 (6)3.4 热能利用 (6)4. 有关的工艺计算 (6)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 (10)4.2.1 理论板层数NT的求取 (10)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 (18)4.4.1塔径的计算 (18)4.4.2 精馏塔有效高度的计 (19)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 (21)4.6 筛板的流体力学验算 (24)4.6.1 塔板压降 (24)4.6.2 液面落差 (25)4.6.3 液沫夹带 (26)4.6.4 漏液 (26)4.6.5 液泛 (27)4.7 塔板负荷性能图 (27)4.7.1、液漏线 (27)4.7.2、液沫夹带线 (28)4.7.3、液相负荷下限线 (29)4.7.4、液相负荷上限线 (29)4.7.5、液泛线 (29)5.热量衡算 (32)5.1塔顶换热器的热量衡算 (33)5.2塔底的热量计算 (33)5.3、热泵的选型 (36)5.4、塔底料液和热蒸气预热进料液 (36)5.5、水蒸汽加热进料液 (37)三、辅助设备的计算及选型 (38)（一）、管径的选择 (38)1、加料管的管径 (38)2、塔顶蒸汽管的管径 (38)3、回流管管径 (38)4、料液排出管径 (39)（二）、泵的选型 (39)1、原料液进入精馏塔时的泵的选型 (39)2、塔顶液体回流所用泵的型号 (39)(三)、储罐选择 (40)1、原料储槽 (40)2、塔底产品储槽 (40)3、塔顶产品储槽 (40)四、费用的计算 (41)（一）设备费用的计算 (41)1、换热器费用的计算 (41)2、精馏塔的费用计算 (42)泵的费用 (42)储槽费用 (42)输送管道费用 (43)分液槽费用 (44)（二）操作费用的计算 (44)1、热蒸汽的费用 (44)2、冷却水的费用 (44)3、泵所用的电费 (44)4、总费用 (44)参考文献 (45)主要符号说明 (46)对本设计的评述 (49)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。

化工原理课程设计甲醇和水化工原理是化学工程专业的重要基础课程之一，它囊括了化学、物理、数学等多个学科的知识，是化学工程领域不可或缺的知识体系。

而“化工原理课程设计甲醇和水”则是化工原理课程中的一个重要课程设计项目，这个项目不仅能够检验学生对于化工原理的理解程度，还能够帮助学生提高学习能力和解决实际技术问题的能力。

甲醇是一种常用的有机化合物，分子式为CH3OH，它是一种无色、透明、易挥发的液体，是化工原料的重要来源。

而在甲醇的生产中，水被广泛使用。

因此，甲醇和水的混合物的研究对于化学工程专业的学生来说具有重要性。

首先，在化工原理课程设计甲醇和水的课程中，学生需要掌握甲醇和水的性质和物化性质，包括密度、粘度、表面张力、环状电流、介电常数等等。

这些数据是甲醇和水混合物的研究过程中非常重要的基础数据，只有熟练地掌握这些数据，才能使整个实验过程更加顺利。

另外，在实验过程中，还需要使用各种实验仪器进行测试，包括密度计、粘度计、表面张力计、电化学测试仪等一系列复杂的仪器，学生需要熟练掌握这些仪器的使用方法，以便保证实验顺利进行。

其次，在化工原理课程设计甲醇和水的课程中，学生需要理解和熟练掌握化学工程的一些基本概念，例如相平衡、蒸馏、冷凝等等。

这些概念是混合物分离和杂质去除的核心内容，学生需要理解这些概念，并掌握如何应用这些概念来进行实验。

最后，在化工原理课程设计甲醇和水的课程中，学生需要独立完成一些实际工程问题的解决。

例如如何在甲醇和水混合物中分离甲醇和水，如何去除其中的杂质，如何确定混合物的浓度等等。

这些问题既要考虑理论，也要考虑实际生产中的需求，学生需要灵活应用所学的知识来解决这些问题。

总之，化工原理课程设计甲醇和水是化学工程专业的一门重要课程，它帮助学生掌握了混合物的物化性质，提高了学生的实验能力和解决实际问题的能力，为学生未来的工作赢得了更多的机会。

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。

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。