甲醇-水精馏塔设计报告

甲醇—水分离过程填料精馏塔设计1.设计方案的确定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℃，故可采用常压操作。

用30℃的循环水进行冷凝。

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。

甲醇-水物系分离难易程度适中，气液负荷适中，设计中选用金属环矩鞍DN50填料。

2.精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量： M甲=32.04kg/kmol水的摩尔质量: M水=18.02kg/kmolXF=(0.46/32.04)/[0.46/32.04+0.54/18.02]=0.324XD=(0.997/32.04)/[0.997/32.04+0.003/18.02]=0.995XW=(0.005/32.04)/(0.005/32.04+0.995/18.02)=0.00282.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.324*32.04+(1-0.324)*18.02=22.56kg /kmolMD=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kg/kmolMW=0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06kg/kmol2.3物料衡算原料处理：qn,F=3000/22.56=132.98 kmol/h总物料衡算: 30.728=qn,D +qn,W甲醇物料衡算: 132.98*0.324=0.995 qn,D +0.0028qn,W解得: qn,D =43.05kmol/h qn,W=89.93kmol/h3塔板数的确定3.1甲醇-水属理想物系,故可用图解法求理论板层数.3.1.1由以知的甲醇-水物系的气液平衡数据,绘出x-y图.3.1.2求最小回流比及操作回流比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 =0.682 x =0.324 故最小回流比; R min=(x D –y q )/(y q –x q )=(0.995-0.682)/(0.682-0.324)=0.87. 取操作回流比:R=1.743.1.3求精馏塔的气液相负荷q n,L =R* q n,D =1.74*43.05=74.91kmol/hq n,V =(R+1)* q n,D =2.74*43.05=117.96kmol/h q 、n,L= q n,L +q n,F =74.91+132.98=207.89 kmol/h q 、n,V = q n,V =117.96 kmol/h 3.1.4操作线方程 精馏段：y===0.635x+0.363提馏段：y ’===1.762-0.00213.1.5采用图解法求理论求解结果为：总理论板数: N T =11 进料位置为: N F =7 3.2全塔效率E绘出甲醇-水的气液平衡数据作t-x/y 图,查得:塔顶温度: t=64.6℃ 塔平均温度:t=82.0℃塔釜温度: t=99.3℃ 精馏段平均温度:t=70.75℃ 进料温度: t=76.8℃ 提馏段平均温度:t=88.05℃ 82.0℃下进料液相平均粘度:查手册有:μ甲=0.272mpas, μ水=0.3478mpas ，x 甲=0.192 y 甲=0.565μ=X μ甲+(1-X) μ水=0.324*0.272+(1-0.324)*0.3478=0.323mpasα===5.47=0.49=0.49=0.433.3实际塔板数的求取精馏段实际板层数: N=N/=6/0.43=13.95≈14块提留段实际板层数: N =N/=5/0.43=11.63≈12块.4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算4.1平均摩尔质量塔顶平均摩尔质量:X=Y=0.995. 查平衡曲线(X-Y图)得:X=0.98 MVD=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kmol/hMLD=0.98*32.04+(1-0.98)*18.02=31.76kmol/h 进料板层平均摩尔质量:查X-Y图得: YF =0.578 XF=0.196MVF=0.578*32.04+(1-0.578)*18.02=26.12kmol/hMLF=0.196*32.04+(1-0.196)*18.02=20.77kmol/h 塔底平均摩尔质量:XW =0.0028. YW=0.013MVW=0.013*32.04+(1-0.013)*18.02=18.20 kmol/hMLW=0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06kmol/h 精馏段平均摩尔质量:MVJ=(+)/2=(31.97+26.12)/2=29.05 kmol/hMLJ=(+)/2=(31.76+20.77)/2=26.27 kmol/h提馏段平均摩尔质量:M’VJ=(+)/2=(26.12+18.20)/2=22.16 kmol/hM’LJ=(+)/2=(20.77+18.06)/2=19.41kmol/h4.2平均密度计算(1).气相平均密度:由气液平衡图求得蒸汽平均温度：tJ = 70.75℃，tT=88.05℃故得精馏段的蒸汽密度：ρY，J =M T，J /22.4*[T0 /（T0 +t J）] =1.063kg/m3提留段的蒸汽密度：Y，T =MT，T/22.4*[T/（T+tT）] =0.748kg/m3(2).液相平均密度计算: 液相平均密度依下列式计算:1/lm=∑i/i塔顶液相平均密度计算:由t=64.6℃查手册得:甲醇=747.24kg/m -3水=980.66 kg/m 3lDm=1/[(0.997/747.24)+(0.003/980.66)]=747.77 kg/m 3进料板液相平均密度:由t=76.8℃,查手册得: 甲醇=736.88kg/m -3水=974.98kg/m 3进料板液相的质量分数：甲醇=0.196*32.04/[(0.196/32.04)+(0.804/18.02)]=0.302lFm=1/[(0.302/736.88)+(0.698/974.98)]=888.30 kg/m 3塔底液相的平均密度：查手册得在99.3℃时水的密度为：甲醇=712.9kg/m -3水=958.88 kg/m 3=1/[(0.005/712.9)+(0.995/958.88)]=957.23kg/m 3精馏段液相平均密度为:lJ=(747.77+888.30)/2=818.04 kg/m 3提留段液相平均密度：lT=（888.30+957.23）/2=922.77 kg/m 34.3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=64.6℃查手册得: δ甲醇=18.2 mN/m δ水 =65.345 mN/m δlDm =0.995*18.2+0.005*65.345=18.44 mN/m进料板液相表面张力的计算:由t=76.8℃查手册得: δ甲醇=17.3mN/m δ水=63.144 mN/mδlFm=0.122*17.3+0.818*63.144=54.16 mN/m 塔釜液体的表面张力接近水的表面张力，由t= 99.3℃查手册得：δ甲醇=12.878mN/m δ水=58.933 mN/mδlWm=0.0028*12.878+0.9972*58.933=58.80 mN/m 精馏段液相平均表面张力为:δlT=(18.44+54.16)/2=36.3 mN/m提留段液体平均表面张力为：δlT=(54.16+58.80)/2=56.48 mN/m4.4液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即:lgμm =∑xilgμi塔顶液相平均粘度的计算:由t=64.6℃查手册得：μ甲醇=0.330 mpas μ水=0.448 mpaslgμlDm=0.995*lg0.33+0.005*lg0.448解出：μlDm=0.3305 mpas进料板液相平均粘度的计算：由t=76.8℃查手册得：μ甲醇=0.286 mpas μ水=0.329 mpaslgμlFm=0.196*lg(0.286)+0.804*lg(0.329)解出：μlDm=0.3587 mpas塔釜液相平均粘度的计算：由t=99.3℃查手册得：μ甲醇=0.2295mpas μ水=0.2861mpaslgμlWm=0.0028*lg(0.2295)+0.9972*lg(0.2861)解出：μlDm=0.2859 mpas精馏段液相平均粘度为：μlJ=(0.3587+0.3305)/2=0.3346 mpas提留段液相平均粘度为：μlT=(0.3587+0.2859)/2=0.3223 mpas5精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1 塔径的计算5.1.1精馏段塔径计算WL=74.91*26.27=1967.89 kg/hWV=117.96*29.05=3426.74 kg/h精馏段气、液混合物的平均体积流量：= ==0.924m3/s= ==0.000668m3/s贝恩—霍根关联式=A-K=0.06225-1.75*解得：=5.36 m/s取=0.7=3.752 m/sD==0.56m圆整为0.6m此时==3.27m/s泛点速率校核：==0.61 在允许范围内5.1.2.提留段塔径计算计算方法同精馏段,计算结果为:uF=5.72m/sD=0.542 m圆整塔径,取 D=0.60m.泛点率校核：u==3.44m/su/ uF=(3.44/5.72)=0.60 (在允许范围内) 填料规格校核： D/d =600/50=12 >8液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为: (lw )m=0.08 m3 / m2h查附录五得：at=74.9m3 /m2 .h.u min =(lw)m* at=0.08*74.9=5.992 m3 / m2hu=3600*0.000668/(0.785*0.6*0.6)=8.51m3 / m2h >5.992 m3 / m2h 5.2填料层高度计算Z=HETP*NT.Lg(HETP)=h-1.292lnδl +1.47lnμl查表有: h=7.0653.精馏段填料层高度为：HETP=0.862m Z景=6*0.862=5.172 mZ′精=1.25*5.172=6.465 m提留段填料层高度为：HETP=0.442mZ提=5*0.442=2.21 mZ′提=1.25*2.21=2.76 m设计取精馏段填料层高度为6.5m,提留段填料层高度为3m.对于环矩鞍填料, 要求h/D=8～15. hmax≤6m.取h/D=12, 则 h=12*600=7.2 m.不需要分段。

目录设计任务书 (3)1概述 (4)1.1 设计方案的选择 (4)1.2 设计流程说明 (5)2塔的工艺计算 (6)2.1 物性参数 (6)2.2 回收塔的物料衡算 (7)2.2.1 原料液及塔顶和塔底产品的组成 (7)2.2.2 物料衡算 (7)2.3 物料的进料热状况 (7)2.4 理论板层数的求取 (9)2.4.1 求操作线方程 (9)2.4.2 求相对挥发度 (9)2.4.3 逐板法求理论板层数 (9)2.5 实际板层数的求取 (11)2.5.1 塔板效率的估算 (11)2.5.2 实际塔板数的计算 (12)3主要设备工艺尺寸设计 (12)3.1 各设计参数 (12)3.1.1 操作压力的计算 (12)3.1.2 操作温度的计算 (12)3.1.3 平均摩尔质量计算 (12)3.1.4 气相平均密度计算 (13)3.1.5 液相平均密度计算 (13)3.1.6 液相平均表面张力计算 (14)3.1.7 液体平均黏度 (14)3.2 塔体工艺尺寸计算 (14)3.2.1 塔径的计算 (14)3.2.2 塔有效高度的计算 (16)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.3.1 溢流装置的计算 (16)3.3.2 塔板布置 (17)3.4 塔板的流体力学验算 (18)3.4.1 塔板压降 (18)3.4.2 液面落差 (19)3.4.3 液沫夹带 (19)3.4.4 漏液 (19)3.4.5 液泛 (20)3.5 塔板负荷性能图 (20)3.5.1 漏液线 (20)3.5.2 液沫夹带线 (21)3.5.3 液相负荷下限线 (21)3.5.4 液相负荷上限线 (22)3.5.5 液泛线 (22)3.6 接管尺寸的确定 (23)3.6.1 蒸汽管 (24)3.6.2 进料管 (24)3.6.3 塔底出料管 (24)4辅助设备选型与计算 (25)4.1 原料储罐与产品储罐 (25)5设计结果汇总 (26)6设计评述（结论） (27)主要符号说明（附录） (28)参考文献 (30)致谢 (30)附图 (30)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）36000 吨／年操作周期7200 小时／年进料组成10％（质量分率，下同）塔顶产品组成≥43％塔底产品组成≤0.8%2、操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态自选加热蒸汽：低压蒸汽3、设备型式筛板、浮阀塔板4、厂址安徽地区三、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、设计评述7、工艺流程图及精馏塔工艺条件图1概述甲醇是最简单的饱和醇，也是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。

课程设计任务书专业高分子材料与工程班级01 学生姓名发题时间：2012 年 6 月 6 日一、课题名称甲醇——水混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水年处理量：20000t原料组成（甲醇的质量分率）：0.4料液初温： 25℃冷却水温度：30℃塔顶产品组成（质量分数）：0.997塔底废水中甲醇含量不高于0.5%（质量分率）塔顶易挥发组分回收率：99.4%操作压力：4kpa（塔顶常压）回流比：最小回流比的2倍单板压降：≤0.7kpa进料状态：饱和液体进料塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行全塔效率：E T=0.6设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、参考文献[1]陈敏恒等.化工原理.第二版化.学工业出版社.1999[2]谭天恩,麦本熙,丁惠华.化工原理(上、下册) .第二版.北京：化学工业出版社,1998[3]姚玉英.化工原理例题与习题.第三版.北京：化学工业出版社,1998[4]贾绍义,柴诚敬主编.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002[5]李功样,陈兰英,崔英德主编.常用化工单元设备设计.广州:华南理工大学出版社,2003[6]涂伟萍,陈佩珍,程达芬主编.化工工程及设备设计.北京:化学工业出版社,2000[7]钱颂文主编.换热器设计手册.北京: 化学工业出版社,2002[8]《化工过程及设备设计》.广州：华南工学院出版社，1986[9]《化工设计手册》编辑委员会.化学工程手册，第1篇化工基础数据；第8篇传热设备及工业生产.北京：化学工业出版社，1986[10]阮奇，叶长，黄诗煌.化工原理优化设计与解题指南.北京：化学工业出版社，2001四、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1 设计方案的选定2精馏塔的物料衡算3塔板数的确定4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图（只做精馏段）9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13撰写课程设计说明书一份设计说明书注意事项：写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源；每项设计结束后列出计算结果明细表；设计最终需装订成册上交。

精馏塔设计__甲醇-水
甲醇-水精馏塔设计是为组分甲醇和水的分离及同分异构物转换过程设计的塔式装备。

通常，它采用真空和温度来达到平衡塔底的混合分馏。

它包括真空泵、合并(混合)器、冷
凝器、分离器（精馏）、回流器和汽化器等部件。

在甲醇-水混合物中，甲醇具有更高的蒸发温度。

经过抽真空精馏过程，高温的甲醇
将运行前的混合物中的水蒸发，把两者分离。

而高温的甲醇仍在套管里蒸发，而后降温回
到正常水平。

有了抽真空的帮助，分离甲醇和水的过程变得非常容易：真空泵会抽取真空环境，同时，合并器里的原料也会被冷凝器降温，达到凝固状态，通过重力，更轻的水就会流下。

随后，甲醇-水混合物经过再次加热，由回流器进入精馏塔，汽化器上的水蒸发，甲醇就
可以流回合并器，水则会经过排放出精馏用的系统。

精馏塔设计的具体参数和设备的材质都跟甲醇-水混合物的性质有关，变化比较大。

由于甲醇-水混合物中水比甲醇含量高，在设计塔头时也需要考虑到湿度分馏的因素，以
便在塔内达到平衡。

一般来说，真空潜热要加强，冷凝器里面装入冷却系统，以利于降低
温度，器官部件也也需要特别设计，如汽化器、回流器等，使得甲醇-水的精馏工艺建立
在理论模型的支撑下，保证操作的质量和安全。

因此，甲醇-水精馏塔的设计要充分考虑
现场环境和操作条件，以保证精馏过程的质量和效果。

摘要本设计是以甲醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离甲醇和水。

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甲醇－－水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。

通过逐板计算得出理论板数为7块，回流比为1.12,算出塔效率为0.47，实际板数为13块，进料位置为第6块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为0.6米，有效塔高4.8米。

通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

本次设计过程正常，操作合适。

关键词：甲醇；水；二元精馏；浮阀连续精馏精馏塔IAbstractBoth in model predictive control and system identification an optimization problem has to be solved. In model predictive control an optimal input signal over a certain future horizon is calculated on-line, while in system identification an optimal model is required. In both optimization problems it is important to choose the degrees of freedom wisely. The choice of the degrees of freedom is denoted with parametrization, i.e. input parametrization in predictive control and model parametrization in identification.For quadratic cost functions, which are common in both areas, and a linear parametrization the optimization problems are convex: a quadratic programming problem for predictive control and a linear least squares problem for identification. There is a wide variety of linear parametrizations that can be utilized. In this thesis it is investigate to what extend flexibility in the linear parametrization can contribute to the improvement of model predictive control and system identification techniques.Keywords: motor; adaptive control; direct torque controlII目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章前言 .. (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本设计所选塔的特性 (2)第2章流程的确定和说明 (4)2.1设计思路 (4)第3章精馏塔的工艺计算 (5)3.1物料衡算 (5)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (5)3.1.2 原料液和塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.1.3 物料衡算 (5)3.1.4 进料，塔顶和塔釜温度及气相组成 (6)3.2回流比的确定 (6)3.2.1平均相对挥发度的计算 (6)3.2.2最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (7)3.3板数的确定 (7)3.3.1精馏段与提馏段操作线方程 (7)3.3.2图解法确定理论板数及进料位置 (7)3.3.3全塔效率 (8)3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)3.4.1操作温度的计算 (9)3.4.2操作压强 (9)3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量 (9)3.4.4精馏塔各组分的密度 (10)III3.4.5液体表面张力的计算 (11)3.4.6气液负荷计算 (11)3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.5.1塔径的计算 (12)3.5.2精馏塔有效高度的计算 (12)3.5.3溢流装置计算 (12)3.6筛板的流体力学验算 (13)3.6.1塔板压降 (13)3.6.2液沫夹带 (14)3.6.3漏液 (15)3.6.4液泛 (16)3.7塔板负荷性能图 (17)3.7.1过量液沫夹带线关系式 (17)3.7.2液相下限线关系式 (18)3.7.3严重漏液线关系式 (18)3.7.4液相上限线关系式 (18)3.7.5降液管液泛线关系式 (19)3.8主要计算计算结果列表 (21)第4章结论 (25)参考文献 (26)主要符号说明 (27)附录 (30)致谢 (32)IV第1章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

目录1 绪论 0设计意义 0塔设备类型简介 0塔设备的开展状况及方向 (1)塔设备选型及要求 (1)设计步骤 (2)本章小结 (2)2 精馏塔工艺设计计算 (3)精馏塔全塔物料衡算 (3)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)物料衡算 (3)最小回流比确实定 (4)塔板数确实定 (5)N的求取 (5)理论板数TN的求取 (6)实际塔板数p精馏塔有关物性数据的计算 (6)平均温度计算 (6)平均密度计算 (7)混合液体外表张力计算 (9)2.4.4 混合液体粘度计算 (12)混合液的相对挥发度计算 (12)气液相体积流量计算 (12)塔体工艺尺寸计算 (13)塔径的计算 (13)塔体有效高度的计算 (15)塔板工艺尺寸计算 (15)溢流装置的设计计算 (15)塔板布置及筛孔数目与排列 (17)塔板流体力学验算 (19)气相通过浮阀塔板的压降 (19)淹塔 (20)物沫夹带量 (21)塔板性能负荷图 (22)物沫夹带线 (22)液泛线 (23)液相负荷上限线 (25)漏液线 (25)液相负荷下限线 (25)塔板结构 (29)矩形板 (29)通道板 (30)弧形板 (30)受液盘 (31)凹形受液盘 (31)液封盘 (31)降液板 (32)支持板和支持圈 (32)紧固件结构 (32)3.6 塔盘机械计算 (34)塔盘的载荷 (34)塔盘板的允许挠度 (34)矩形板稳定性校核 (34)通道板稳定性校核 (38)本章小结 (39)4 辅助装置及附件设计 (40)接管设计 (40)进料管 (40)回流管 (41)塔釜出料管 (41)塔顶蒸气出料管 (42)塔釜进气管 (43)法兰 (43)除沫器设计 (43)设计气速的选取 (44)除沫器直径计算 (45)吊柱 (45)吊柱的选型 (45)吊柱的结构 (45)人孔 (46)裙座 (47)裙座选材 (47)裙座的结构 (47)操作平台和扶梯 (49)本章小结 (49)5 塔的强度设计和稳定性校核 (50)设计条件 (50)塔总体高度计算 (50)其他主要条件 (50)5.2 按计算压力计算塔体和封头的厚度 (51)地震载荷与地震弯矩计算 (53)风载荷与风弯矩计算 (55)圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 (57)塔设备压力实验时的应力校核 (58)裙座轴向应力校核 (59)根底环设计 (60)地脚螺栓计算 (62)校核结果 (62)5.13 本章小结 (63)6 总结 (64)参考文献 (65)专题论文 (67)翻译局部 (78)英文原文 (78)中文译文 (95)致谢 (110)1 绪论甲醇–水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色，具有毒性、污染性和腐蚀性的液体混合物。

甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计《化工原理课程设计》报告15000吨/年甲醇-水溶液连续板式精馏塔设计学号：0820020063专业生物工程班级08（2）设计者姓名设计单位生命科学学院指导老师完成日期2010-12-26一、前言甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。

主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。

甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。

在甲醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，还伴随着一系列副反应。

所得产品除甲醇外，还有水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸、有机胺、高级醇、硫醇、甲基硫醇和羰基铁等几十种有机杂物。

甲醇作为有机化工的基础原料，用它加工的产品种类很多，因此对甲醇的纯度均有一定的要求。

粗甲醇通过精馏，可根据不同要求，制得不同纯度的精甲醇，使各类杂物降至规定指标以下，从而确保精甲醇的质量。

塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。

它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。

此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。

塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。

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。

目录一．概述 (4)1. 对塔设备的要求 ...............................................................................2. 板式塔类型................................................................................................................... 2.1 板式塔类型................................................................................................................. 2. 2板式塔类型................................................................................................................. 2. 3板式塔类型................................................................................................................. 二．流程的确定及说明....................................................................................................1. 塔型选择.......................................................................................................................2.操作条件的确定........................................................................................................... 3．操作流程...................................................................................................................... 三．塔的工艺计算............................................................................................................1.查阅文献，整理有关物性数据 .....................................................................................2.全塔的物料衡算.............................................................................................................3. 塔理论板数的确定.......................................................................................................四、塔的工艺条件及有关物性数据计算 ........................................................................1. 操作压强.......................................................................................................................2. 操作温度.......................................................................................................................3. 平均分子量...................................................................................................................4. 平均密度.......................................................................................................................5. 液体表面张力...............................................................................................................3. 塔理论板数的确定.......................................................................................................五、精馏塔的气液相负荷 ................................................................................................六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ....................................................................................1.塔径的计算.....................................................................................................................2. 溢流装置.......................................................................................................................3. 塔板布置.......................................................................................................................4. 筛孔数与开孔率...........................................................................................................5.塔的精馏段有效高度 .....................................................................................................七、筛板流体力学验算....................................................................................................1. 气体通过筛板压降相当的液柱高度 ...........................................................................2. 雾沫夹带量的验算.......................................................................................................3. 漏液的验算...................................................................................................................4. 液泛验算.......................................................................................................................八、塔板负荷性能图........................................................................................................九、板式塔的结构与附属设备设计 ................................................................................1.塔体结构.........................................................................................................................2.塔板结构.........................................................................................................................十、辅助设备设计或选型 ..............................................................................................1.冷凝器.............................................................................................................................2.再沸器.............................................................................................................................3.接管管径的计算和选择 ................................................................................................. 十一、设计结果一览表....................................................................................................一、概述1．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》报告一、概述................................................................. - 5 -1.1 设计依据......................................................... - 5 -1.2 技术来源......................................................... - 5 -1.3设计任务及要求................................................... - 5 -二、计算过程............................................................. - 6 -2. 1 设计方案....................................................... - 6 -2.2 塔型选择......................................................... - 6 -2.3工艺流程简介..................................................... - 6 -2.4 操作条件的确定................................................... - 7 -2.41 操作压力.................................................... - 7 -2.4.2 进料状态................................................... - 7 -2.4.3 热能利用................................................... - 7 -2.5 有关的工艺计算................................................... - 7 -2.5.1精馏塔的物料衡算............................... 错误!未定义书签。

化学与化学工程学院《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计姓名：潘永春班级：化工101学号：2010054052指导教师：朱宪荣课程设计时间2013、6、8——2013、6、20化工原理课程设计任务书专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春学号20100054052 指导教师朱宪荣设计日期：2013 年6月8日至2013年6月20日一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：1、设计任务生产能力（进料）413.34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同）进料密度233.9Kg/m3 平均分子量22.65塔顶产品组成>99%塔底产品组成<0.04%2、操作条件操作压力 1.45bar （表压）进料热状态汽液混合物液相分率98%冷却水20℃直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。

3、设备形式筛板式或浮阀塔4、厂址齐齐哈尔地区三、图纸要求1、计算说明书（含草稿）2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）一．前言 51.精馏与塔设备简介 52.体系介绍 53.筛板塔的特点 64.设计要求: 6二、设计说明书7三．设计计算书8 1.设计参数的确定81.1进料热状态81.2加热方式81.3回流比（R）的选择81.4 塔顶冷凝水的选择82.流程简介及流程图82.1流程简介83.理论塔板数的计算与实际板数的确定93.1理论板数计算93.1.1物料衡算93.1.2 q线方程93.1.3平衡线方程103.1.4 Rmin和R的确定103.1.5精馏段操作线方程的确定103.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定 103.1.7提馏段操作线方程的确定103.1.8逐板计算103.1.9图解法求解理论板数如下图: 123.2实际板层数的确定124精馏塔工艺条件计算124.1操作压强的选择 124.2操作温度的计算 134.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 134.3.1 密度及流量 134.3.2液相表面张力的确定：144.3.3 液体平均粘度计算154.4塔径的确定154.4.1精馏段154.4.2提馏段174.5塔有效高度174.6整体塔高175.塔板主要工艺参数确定185.1溢流装置185.1.1堰长lw 185.1.2出口堰高hw 185.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af 185.1.4降液管底隙高度h0195.2塔板布置及筛孔数目与排列195.2.1塔板的分块195.2.2边缘区宽度确定 195.2.3开孔区面积Aa计算195.2.4筛孔计算及其排列206.筛板的力学检验206.1塔板压降206.1.1干板阻力h c计算 206.1.2气体通过液层的阻力Hl计算 216.1.4气体通过每层塔板的液柱高h p21 6.2 筛板塔液面落差可忽略216.3液沫夹带216.4漏液226.5液泛227.塔板负荷性能图227.1漏液线227.2液沫夹带线237.3液相负荷下限线 247.4液相负荷上限线 247.5液泛线247.6操作弹性258. 辅助设备及零件设计268.1塔顶冷凝器（列管式换热器）268.1.1方案Ⅰ：垂直管 268.1.2方案Ⅱ：水平管 298.2各种管尺寸的确定308.2.1进料管308.2.2釜残液出料管308.2.3回流液管318.2.4再沸器蒸汽进口管318.2.5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管318.2.6冷凝水管328.3冷凝水泵329.设计结果汇总3310. 参考文献及设计手册35四．设计感想35一．前言1.精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。

课程设计设计题目分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计学生学号专业班级化工工艺指导教师2013年7月25日工业大学课程设计任务书目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)第一章 绪论 (3)1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (3)1.2精馏塔对塔设备的要求 (3)1.3塔板的类型与选择 (3)1.4塔设备的选择因素 (4)第二章 流程的确定和说明 (5)2.1设计思路 (5)2.2设计流程 (5)2.3工艺草图 (5)第三章 塔的工艺设计 (7)3.1工艺计算 (7)3.1.1料液及塔顶，塔底产品含甲醇摩尔分数 (7)3.1.2 物系说明 (7)3.1.3 回流比、塔板数及进料板 (9)3.1.4 各物理性质的计算 (20)3.1.5全塔效率及实际塔板数 (23)3.2塔和塔板主要工艺尺寸计算 (23)3.2.1塔径 (23)3.3塔板布置和其余结构尺寸的选取 (26)3.3.1 溢流装置的确定 (26)3.3.2 弓形降液管的宽度d W 与降液管的面积f A (27)3.3.3降液管底隙高度 (28)3.3.4 安定区与边缘区的确定 (29)3.3.5 鼓泡区间阀孔数的确定以及排列 (30)3.4塔板流体力学计算 (32)3.4.1 气相通过浮阀塔板的压降 (32)3.4.2 淹塔 (33)3.4.3 雾沫夹带 (34)3.5 塔板负荷性能图 (36)3.5.1雾沫夹带线 (36)3.5.2液泛线 (37)3.5.3 漏液线 (39)3.5.4液相负荷下限 (39)3.5.5液相负荷上限 (39)3.6塔板布置与附属设备的计算 (40)3.6.1进料管 (40)3.6.2回流管 (41)3.6.3塔釜出料管 (41)3.6.4再沸器蒸汽进口管 (41)3.6.5塔釜蒸汽进气管 (42)3.6.6简体与封头 (42)3.6.7除沫器 (43)3.6.8裙座 (43)3.6.9吊柱 (43)3.6.10法兰 (44)3.7塔总体高度的设计 (44)3.7.1塔总高（不包括群座） (44)3.7.2有效高度 (45)3.8附属设备的设计 (45)3.8.1 塔顶全凝器的计算及选型 (45)3.8.2塔底再沸器面积的计算及选型 (50)3.8.3预热器模拟 (50)3.8.4离心泵的选择 (53)3.9机械设备设计 (56)3.9.1质量载荷 (56)3.9.2风载荷和风弯矩 (57)3.9.3塔体的强度及轴向应力计算 (57)3.9.4裙座的强度及稳定性的验算 (58)3.9.5水压试验时塔的强度和稳定性验算 (58)3.9.6裙座基础环设计 (58)3.9.7地脚螺栓强度设计 (59)3.10 Aspen全流程模拟 (60)3.10.1流程绘制 (60)3.10.2参数设置 (61)3.10.3模拟结果查 (62)第四章总结 (64)4.1 心得体会 (64)4.2主要符号说明 (65)4.3参考文献 (67)甲醇—水浮阀塔精馏工艺摘要：本设计是将甲醇-水混合物采用精馏的方法分离进行提纯或回收有用组分。

沈阳化工大学化工原理课程设计说明书专业: 制药工程班级：制药1102学号：设计时间：2014.5.20----2014.6.20成绩：化工原理课程设计任务书设计题目：分离甲醇-水混合液的填料精馏塔二原始数据及条件生产能力：年生产量甲醇1万吨（年开工300天）原料：甲醇含量为30%（质量百分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶甲醇含量不低于95%，塔底甲醇含量不高于0.3%。

建厂地区：沈阳三设计要求（一）.一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：（1）.前言（2）.流程确定和说明（3）.生产条件确定和说明（4）.精馏塔设计计算（5）.主要附属设备及附件选型计算（6）.设计结果列表（7）.设计结果的自我总结与评价（8）.注明参考和试用的设计资料（9）.结束语（二）．绘制一份带控制点工艺流程图。

（三）．制一份精馏塔设备条件图四．设计日期：2013年5月20日至6月20日前言精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。

填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。

板式塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用。

但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势。

实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。

精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。

精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。

精馏塔的优点：归纳起来，规整填料塔与板式塔相比，有以下优点：1)压降非常小。

气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质，不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。

在正常情况下，规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5～1/6；2)热、质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高；3)操作弹性大，不产生液泛或漏液，所以负荷调节范围大，适应性强。

甲醇—水连续填料精馏塔设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：化工原理课程设计说明书设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔设计者：专业：化工工艺学号：指导老师：2005年07月20日目录一、前言 (3)二、工艺流程说明 (4)三、精馏塔的设计计算1。

由质量分率求甲醇水溶液的摩尔分率 (5)2。

全塔物料衡算 (5)3。

采用图解法,求解R Min,R (5)4.填料塔压力降的计算 (6)5.D、Z、P计算 (7)6。

计算结果列表 (14)四、辅助设备的选型计算7。

储槽的选型计算……………………………………………(15)8。

换热器的选型计算…………………………………………（16)9。

主要接管尺寸的选型计算…………………………………（19)10。

泵的选型计算……………………………………………（21）11.流量计选取………………………………………………(21）12.温度计选取………………………………………………(22）13.压力计选取………………………………………………(22）五、设备一览表 (23)六、选用符号说明 (24)七、参考文献 (25)八、结束语 (25)前言甲醇俗称木醇，木精，是一种大宗有机化学品，它不仅容易运输和储藏，而且可以作为很多有机化学品的中间原料。

由它可以加工成的有机化学品有100余种，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业.随着近年来技术的发展和能源结构的改变,甲醇开辟了新的用途.甲醇是较好的人工合成蛋白质的原料,目前，世界上已经有30万吨的甲醇制蛋白质的工业装置在运行。

甲醇是容易运输的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。

用孟山都法可以将甲醇直接合成醋酸。

随着近年来碳一化学工业的发展,甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。

题目：年产66000吨甲醇---水精馏塔工艺设计设计任务1.进料液含30%甲醇（质量），其余为水。

2.产品的甲醇含量不得低于95%（质量）。

3.残液中甲醇含量不得高于0.5%（质量）。

4.进料方式：饱和液体进料。

5.采取直接蒸汽加热6.全凝器：列管式换热器，冷却介质循环水，冷却水入口t=15℃，出口t=45℃。

操作条件（1）、精馏塔顶压强2.5KPa(表压)。

（2）、单板压降≤0.5 KPa。

（3）、全塔效率：Et≥50%设计内容1 .选定连续精馏流程；2 .塔的工艺计算；3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计：（1）、塔高、塔径及塔板结构的主要参数；（2）、塔板的流体力学验算（仅验算压降）；4 辅助设备选型与计算；5包括全凝器的型号的选用及性能参数6设计结果一览表；7工艺流程图及全凝器主体设备图。

目录一．概述 (1)二．精馏塔设计方案简介 (1)2.1操作压力的选择分析 (2)2.2进料热状况的选择分析 (2)2.3 加热方式的选择分析 (2)2.4 回流比的选择分析 (2)2.5 产品纯度或回收率 (2)2.6 方案的确定 (2)2.7 总述 (2)三．塔的工艺尺寸的计算 (3)3.1 精馏塔的物料衡算 (3)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)3.1.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)3.1.3 物料衡算 (3)3.2 塔板数的确定 (4)N的求取 (4)3.2.1 理论板层数T3.2.2 实际板数的求取 (6)3.3 精馏塔的物性计算 (6)3.3.1精馏段物性计算 (6)3.3.1.1.操作压力计算 (6)3.3.1.2.操作温度计算 (6)3.3.1.3.平均摩尔质量计算 (7)3.3.1.4.平均密度计算 (7)3.3.1.5.液体平均表面张力计算 (7)3.3.2提馏段物性计算 (8)3.3.2.1 操作压力计算 (8)3.3.2.2 操作温度计算 (8)3.3.2.3 平均摩尔量计算 (8)3.3.2.4平均密度计算 (9)四精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)4.1 塔径的计算 (9)4.2 塔高的计算 (10)五塔板主要工艺尺寸的计算 (10)5.1 溢流装置计算 (11)5.2 塔板布置 (12)六.流体力学验算 (13)6.1 塔板压降 (13)七.全凝器的设计 (14)7.1确定物性数据 (14)7.2换热器的初步选型 (14)7.3估算传热面积 (15)7.3.2.平均传热温差 (15)7.3.3.冷却水用量 (15)7.3.4.传热面积 (15)7.4工艺结构尺寸 (16)7.4.1．管径和管内流速 (16)7.4.2．管程数和传热管数 (16)7.4.3.平均传热温差 (16)7.4.4.传热管排列和分程方法 (16)7.4.5．壳体内径 (16)7.4.6．折流板 (17)7.4.7．接管 (17)7.5换热器核算 (17)7.5.1热流量核算 (17)7.5.1.1壳程表面传热系数 (17)7.5.1.2管内表面传热系数 (18)7.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (18)7.5.1.4 传热系数K (19)e7.5.1.4传热面积裕度 (19)7.5.2换热器内流体的流动阻力 (19)7.5.2.1管程流体阻力 (19)7.5.2.2壳程阻力 (20)九.总结 (22)十.参考文献 (23)十一.符号说明 (24)一．概述甲醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。

甲醇-水溶液连续精馏塔设计(总31页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--机械工程学院食工原理课程设计题目:甲醇-水溶液连续精馏塔设计系别: 生物与环境工程系专业:_ 09食品科学与工程学号:姓名: 指导教师:2011年 10月 21日甲醇-水溶液连续精馏塔的设计一、设计名称甲醇-水溶液连续精馏塔的设计二、设计条件处理量：t/a（17500）料液组成（质量分数）：（30％）塔顶产品组成（质量分数）：（％）塔顶易挥发组分回收率：（99％）每年实际生产时间：330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：常压进料状况：冷液进料（55℃）塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为塔顶冷凝水用冷却水的进、出口温度差20-40℃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、对设计自我评价目录设计任务书1概述..............................................................错误!未定义书签。

2精馏塔工艺计算 (2)精馏塔物料衡算 (2)相对挥发度的计算 (3)泡点温度的计算..............................................3 最小回流比的计算.. (4)求精馏塔的气液相负荷 (4)操作线方程 (5)3塔板数的求取 (5)理论塔板数的求取 (5)实际塔板数的求取 (6)4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)初选塔板间距 (7)物性数据的计算 (7)操作压力计算 (7)操作温度计算 (7)平均摩尔质量计算 (8)平均密度 (8)气相平均密度 (8)液相平均密度 (8)液体表面张力 (9)液体粘度 (10)5精馏塔主要尺寸的计算 (10)塔径 (10)精馏塔有效高度的计算 (12)溢流装置的确定 (12)塔板布置 (14)浮阀数目及排列 (14)6流体力学校核 (16)气相通过浮阀塔板的压力降 (16)液泛的验算 (17)雾沫夹带的验算 (17)漏液验算 (17)7塔板负荷性能图 (18)以精馏段为例 (18)液沫夹带线 (18)液泛线 (19)液相负荷上限线 (20)漏液线 (20)液相负荷下限线 (21)以提馏段为例 (21)液沫夹带线 (21)液泛线 (22)液相负荷上限线 (23)漏液线 (24)液相负荷下限线 (24)负荷性能图及操作弹性 (24)参考文献 (25)自我总结 (27)1概述设计方案的确定塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。