最新甲醇水分离过程板式精馏塔的设计

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。

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。

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。

分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计化工原理课程设计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姓名学号专业班级化工工艺10-04 指导教师2013年7月25日合肥工业大学课程设计任务书目录甲醇—水浮阀塔精馏工艺 0摘要： 0第一章 绪论 (2)1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (2)1.2精馏塔对塔设备的要求 (2)1.3塔板的类型与选择 (2)1.4塔设备的选择因素 (3)第二章 流程的确定和说明 (4)2.1设计思路 (4)2.2设计流程 (4)2.3工艺流程图 (5)第三章 塔的工艺设计 (6)3.1工艺计算 (6)3.1.1料液及塔顶，塔底产品含甲醇摩尔分数 (6)3.1.2 物系说明 (7)3.1.3 回流比、塔板数及进料板 (8)3.1.4 各物理性质的计算 (19)3.1.5全塔效率及实际塔板数 (21)3.2塔和塔板主要工艺尺寸计算 (22)3.2.1塔径 (22)3.3塔板布置和其余结构尺寸的选取 (24)3.3.1 溢流装置的确定 (24)3.3.2 弓形降液管的宽度d W 与降液管的面积f A (26)3.3.3降液管底隙高度 (27)3.3.4 安定区与边缘区的确定 (27)3.3.5 鼓泡区间阀孔数的确定以及排列 (28)3.4塔板流体力学计算 (30)3.4.1 气相通过浮阀塔板的压降 (30)3.4.2 淹塔 (32)3.4.3 雾沫夹带 (32)3.5 塔板负荷性能图 (35)3.5.1雾沫夹带线 (35)3.5.2液泛线 (36)3.5.3 漏液线 (38)3.5.4液相负荷下限 (38)3.5.5液相负荷上限 (38)3.6塔板布置与附属设备的计算 (39)3.6.1进料管 (39)3.6.2回流管 (40)3.6.3塔釜出料管 (40)3.6.4再沸器蒸汽进口管 (40)3.6.5塔釜蒸汽进气管 (41)3.6.6简体与封头 (41)3.6.7除沫器 (42)3.6.8裙座 (42)3.6.9吊柱 (42)3.6.10法兰 (43)3.7塔总体高度的设计 (43)3.7.1塔总高（不包括群座） (43)3.7.2有效高度 (44)3.8附属设备的设计 (44)3.8.1 塔顶全凝器的计算及选型 (44)3.8.2塔底再沸器面积的计算及选型 (48)3.8.3预热器模拟 (49)3.8.4离心泵的选择 (51)3.9机械设备设计 (54)3.9.1质量载荷 (54)3.9.2风载荷和风弯矩 (55)3.9.3塔体的强度及轴向应力计算 (56)a.塔底危险截面（1-1）的各项轴向应力计算 (56)b,塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性验算 (56)3.9.4裙座的强度及稳定性的验算 (56)3.9.5水压试验时塔的强度和稳定性验算 (57)1)水压试验时塔体1-1截面的强度条件 (57)3.9.6裙座基础环设计 (57)3.9.7地脚螺栓强度设计 (58)3.10 Aspen全流程模拟 (58)3.10.1流程绘制 (58)3.10.2参数设置 (59)3.10.3模拟结果查 (60)第四章总结 (63)4.1 心得体会 (63)通过这次课程设计使我充分理解到化工原理课程的重要性和实用性，更特别是对精馏原理及其操作各方面的了解和设计，对实际单元操作设计中所涉及的个方面要注意问题都有所了解。

化工原理课程设计题目甲醇—水分离板式精馏塔的设计系（院）化学与化工系专业化学工程与工艺班级2009级2班学生姓名学号 2指导教师职称二〇一一年十二月十日滨州学院课程设计任务书专业 09化工班级化工本二班学生姓名：李建国发题时间： 2011 年 12 月 10 日一、课题名称甲醇——水分离板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：甲醇、水溶液处理量：3500Kg/h原料组成：24%（甲醇的质量分率）料液初温： 20℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：冷液体进料塔顶产品浓度： 97%（质量分率）塔底釜液含甲醇含量不高于1%（质量分率）塔顶：全凝器塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：300天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃设备形式：筛板塔厂址：滨州市三、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（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的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14、有关物性数据可查相关手册15、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四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书 0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天4.绘制总装置图 2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书 2天6.设计小结及答辩 1天目录摘要 (1)第一章概述 (1)1.1精馏操作对塔设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (1)第二章设计方案的确定 (2)2.1操作条件的确定 (2)2.2确定设计方案的原则 (3)第三章塔的工艺尺寸得计算 (4)3.1精馏塔的物料衡算 (4)3.1.1摩尔分率 (4)3.1.2平均摩尔质量 (5)3.1.3 物料衡算 (5)3.1.4 回收率 (5)3.2塔板数的确定 (5)3.2.1理论板层数N的求取 (5)3.3 精馏塔有关物性数据的计算 (9)3.3.1 操作压力计算 (9)3.3.2 操作温度计算 (9)3.3.3 平均摩尔质量计算 (10)3.3.4 平均密度计算 (10)3.3.5 液体平均表面张力计算 (11)3.3.6 液体平均黏度计算 (12)3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (12)3.4.1 塔径的计算 (13)3.4.2 精馏塔有效高度的计算 (13)3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.5.1 溢流装置计算 (16)3.5.2 塔板布置 (18)3.6 筛板的流体力学验算 (20)3.6.1 塔板压降 (20)3.6.2液面落差 (21)3.6.3 液沫夹带 (22)3.6.4 漏液 (22)3.6.5 液泛 (23)3.7 塔板负荷性能图 (23)3.7.1 漏液线 (24)3.7.2 液沫夹带线 (24)3.7.3 液相负荷下限线 (24)3.7.4 液相负荷上限线 (25)3.7.5 液泛线 (26)第四章塔附属设计 (30)4.1 塔附件设计 (30)4.2 筒体与封头 (32)4.3 塔总体高度设计 (33)4.3.1 塔的顶部空间高度 (33)4.3.2 塔的底部空间高度 (33)4.3.3 塔体高度 (33)4.4 附属设备设计 (33)4.4.1 冷凝器的选择 (33)4.4.2 泵的选择 (34)设计小结 (35)附录 (36)参考文献 (39)摘要化工生产过程中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。

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姓名学号专业班级化工工艺指导教师2021年7月25日合肥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)精馏原理及其在化工生产上的应用 (3)精馏塔对塔设备的要求 (3)塔板的类型与选择 (3)塔设备的选择因素 (4)第二章 流程的确信和说明 (5)设计思路 (5)设计流程 (5)工艺草图 (5)第三章 塔的工艺设计 (7)工艺计算 (7)料液及塔顶，塔底产品含甲醇摩尔分数 (7)物系说明 (7)回流比、塔板数及进料板 (9)各物理性质的计算 (20)全塔效率及实际塔板数 (23)塔和塔板要紧工艺尺寸计算 (23)塔径 (23)塔板布置和其余结构尺寸的选取 (26)溢流装置的确信 (26)弓形降液管的宽度d W 与降液管的面积f A (27)降液管底隙高度 (28)安宁区与边缘区的确信 (29)鼓泡区间阀孔数的确信和排列 (30)塔板流体力学计算 (32)气相通过浮阀塔板的压降 (32)淹塔 (33)雾沫夹带 (34)塔板负荷性能图 (36)雾沫夹带线 (36)液泛线 (37)漏液线 (39)液相负荷下限 (39)液相负荷上限 (39)塔板布置与附属设备的计算 (40)进料管 (40)塔釜出料管 (41)再沸器蒸汽入口管 (41)简体与封头 (42)除沫器 (43)裙座 (43)吊柱 (43)法兰 (44)塔整体高度的设计 (44)塔总高（不包括群座） (44)有效高度 (45)附属设备的设计 (45)塔顶全凝器的计算及选型 (45)塔底再沸器面积的计算及选型 (50)预热器模拟 (50)离心泵的选择 (53)机械设备设计 (56)质量载荷 (56)风载荷和风弯矩 (57)塔体的强度及轴向应力计算 (57)裙座的强度及稳固性的验算 (58)水压实验时塔的强度和稳固性验算 (58)裙座基础环设计 (58)地脚螺栓强度设计 (59)Aspen全流程模拟 (60)流程绘制 (60)参数设置 (61)模拟结果查 (62)第四章总结 (64)心得体会 (64)要紧符号说明 (65)参考文献 (67)甲醇—水浮阀塔精馏工艺摘要：本设计是将甲醇-水混合物采纳精馏的方式分离进行提纯或回收有效组分。

1•概述（内容至少2页，同学间的相似度不能超过30%。

与精馏知识相关）2. 设计任务书（1）设计题目甲醇-乙醇精馏塔工艺设计（2）设计条件生产能力：34560吨/年（年工作日360天，每天开动设备24小时计算）原料中甲醇含量：40%+0.003X（摩尔分数，X为学号的后两位）设计要求：塔顶甲醇的含量不低于96%（摩尔分数）塔底甲醇的含量不咼于4%（摩尔分数）操作压力常压进料热状况q=0.7回流比自选单板压降O.8KPa3. 工艺流程图及流程说明（1）工艺流程图（模仿仿真精馏中的工艺流程图设计，要包括原料储罐，精馏塔，冷凝器，再沸器，塔顶产品储罐，塔底产品储罐和泵设备，CAD作图）（2）工艺流程说明4. 设备形式的选择本设计选择板式精馏塔，塔板为浮阀式。

（选择依据自己查，本质就是本设计用浮阀塔的优点）5. 工艺计算5.1确定塔顶、塔底物料量及组成5.2确定塔板数和进料位置（作图）5.3塔径及塔板结构尺寸的确定5.3.1精馏段（1）塔径的确定（2）溢流装置（3）塔板布置及浮阀数排列（做出阀孔分布图）（4）塔板流体力学验算（5）塔板负荷性能图5.3.2提馏段（1）塔径的确定（2）溢流装置（3）塔板布置及浮阀数排列（做出阀孔分布图）（4）塔板流体力学验算（5）塔板负荷性能图5.4塔高的确定5.5精馏装置附属设备的设计（1）冷凝器的选型（换热器的设计）――采用水为冷流体，进口温度25o C,出口温度35 °C;甲醇为热流体，仅有相变。

（2）再沸器的选型一一以120°C的过热水蒸气作为热源（3）泵的选型(4) 储罐的选择(计算内容为一天的进料量或产量所需储罐的体积，储罐的储料系数为0.8)a. 原料储罐b. 塔顶产品储罐c. 塔底产品储罐5.6数据汇总6. 参考文献7. 设计心得8. 致谢目录课程设计任务书............................................ 2……1. ................................................................................................................ 设计方案的确定及工艺流程的说明. (3)1.1流程示意图............................................. 3........1.2流程和方案的说明及论述................................... 3 •-1.2.1流程的说明........................................... 3........1.2.2设计方案确定........................................ 3……2. 精馏塔的工艺计算....................................... 4……2.1精馏塔的物料衡算....................................... 4……2.1.1物料衡算............................................. 4.......2.1.2相对挥发度的计算..................................... 4 ••…2.2塔板数的确定........................................... 4……2.2.1理论板数的计算...................................... 4 ........ 222精馏塔塔效率的计算..................................... 6••…2.3塔的工艺条件及物性数据计算................................ 7 -2.3.1混合液平均摩尔质量计算................................ 7…2.3.2平均密度计算......................................... 7……2.3.3液体平均表面张力.................................... 8 ••…2.3.4提馏气液相体积流量.................................... 8••…2.4塔体工艺尺寸计算...................................... 8……2.4.1精馏段塔径计算....................................... 8……2.4.2精馏塔高度计算...................................... 10 ••…2.4.3溢流装置计算........................................ 10 ••…2.5塔板负荷性能........................................... 10……2.5.1浮阀计算及其排列.................................... 10••…2.6塔板流体性能校核...................................... 11••…2.6.1泡沫夹带量校核...................................... 11……2.6.2塔板阻力计算......................................... 12……2.6.3降液管液面校对...................................... 12 ••…2.6.4液体在降液管内停留时间校核 (12)2.6.5严重漏液校核........................................ 13- ••…2.6.6塔板负荷性能图...................................... 13 ••…2.7换热器的计算........................................... 14……2.7.1原料预热器.......................................... 14- 2.7.2塔顶冷凝器. (15)2.7.3塔底再沸器........................................... 15 •2.7.4贮罐体积计算........................................ 15-2.7.5进料罐线直径....................................... 15-3. 设备结果汇总表......................................... •4. 主要参考文献........................................... 1-课程设计任务书一、设计题目：分离甲醇一乙醇板式精馏塔的设计二、设计要求工艺条件与数据(1)原料液含甲醇79% (质量，下同)；含乙醇21%(2)馏出液含甲醇99.85% ,残留液含甲醇2% ;(3)年产10万吨精甲醇，设每年工作时间为7200小时；(4)料液可视为理想溶液，取g0.5 , K=1 ;(5)常压操作，泡点进料。

化工原理课程设计分离甲醇-水混合液的筛板精馏塔设计潍坊学院小组成员：吴鑫李春阳袁旭目录第一章设计题目 (6)第二章工艺计算 (7)2.1精馏塔的物料衡算 (7)2.2塔板数的确定 (8)N的求取 (9)2.2.1理论板数T2.3工艺条件及有关物性数据计算 (10)2.3.1 图解法求理论塔板数 (10)2.3.2操作压力计算 (11)2.3.3 操作温度计算 (11)2.3.4相对挥发度的计算 (12)2.3.5平均摩尔质量计算 (12)2.3.6平均密度的计算 (13)2.3.7体平均表面张力计算 (15)2.3.8液体平均黏度计算 (16)2.3.9实际塔板数的计算 (17)2.4塔的主要工艺尺寸计算 (18)2.5塔板主要工艺尺寸的计算 (19)2.5.1溢流装置计算 (19)2.5.2塔板板面布置 (21)2.5.3筛孔计算及排列 (21)2.6筛板的流体力学验算 (22)2.6.1液面落差 (23)2.6.2液沫夹带 (23)2.6.3漏液 (23)2.7负荷性能图 (24)2.7.1漏液线（气相负荷下限线） (24)2.7.2 液体流量下限线 (24)2.7.3液体流量上限线 (25)2.7.4 过量液沫夹带线 (25)2.7.5 液泛线 (25)2.7.6塔板工作线 (28)第三章设计总结 (29)第四章附属设备的选型与设计 (31)4.1冷凝器的选择 (31)4.2再沸器的选择 (32)第五章塔附件的设计 (33)5.1接管的计算与选择 (33)5.1.1进料管 (33)5.1.2回流管 (33)5.1.3塔底出料管 (33)5.1.4塔顶蒸汽出料管 (34)5.1.5塔底进气管 (34)5.2 筒体 (34)5.3 封头 (34)5.4法兰的选取 (34)5.5裙座 (35)5.6人孔 (35)第六章塔总高度设计 (36)6.1塔顶部空间高度 (36)6.2塔总体高度计算 (36)第七章设计心得 (37)参考文献 (38)前言精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异对其进行加热，然后进行多次混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分加热汽化以达到分离目的的一种化工单元操作。

毕业设计（论文）说明书题目：甲醇水废液处理工艺及设备设计（50t/d）系名化工系专业过程装备与控制工程学号6011208009学生姓名刘博宇指导教师景园琳2015年5 月20 日摘要甲醇是一种重要的化工产品，用途广泛。

但在甲醇的生产或使用过程中，由精馏塔底部排除的蒸馏残液仍含有一定比例的甲醇。

甲醇废水会对环境造成严重污染，所以甲醇废水不能直接排放，需要处理后，方能排放。

本设计是以甲醇—水为分离物系，设计一套板式精馏塔装置。

主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程进行了选择和确定。

2、对生产的主要设备—板式塔进行了设计计算,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）板式塔塔板的设计计算。

3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。

根据某厂的排污情况（污水含甲醇60% 、水40%，排污量50t/d），设计一套精馏设备分离污水中的甲醇，设计结果最终能够达到甲醇≤0.1%的排污要求。

本设计简明、合理，能满足生产工艺的需要，有一定应用价值。

关键字：甲醇—水；分离过程；精馏塔ABSTRACTMethanol is a kind of important chemical products, widely used. But in the process of the production or use of methanol, from the bottom of the column of distillation residue shall still contain a certain proportion of methanol. Methanol wastewater can cause serious pollution to the environment, so the methanol wastewater can't direct emissions, to deal with, can discharge. This design is based on methanol - water separation system, design a set of plate column device. Mainly for the following work: 1, the main production process for the selection and determine. 2, to the production of plate column has carried on the design and calculation, which is the main equipment including: (1) the material balance of rectification tower; (2) to determine the plate number of; (3) the technological conditions of rectification tower and calculation of data related to physical properties; (4) the tower body process dimension calculation of rectification tower; (5) the calculation in the design of tray column plate. 3, map production process flow diagram and rectification tower design conditions. According to a certain factory blowdown circumstance (emissions of sewage containing methanol 60%, water 40%, 50 t/d), and design a set of distillation separation of methanol in sewage equipment, design result eventually be able to meet the requirements of methanol 0.1% or less pollution. This design simple, reasonable, which can meet the need of production process, have certain application value.Key words:methyl -alcohol；separating process；fractionating tower design目录第一章绪论................................... - 1 - 1.1 甲醇的简介.................................... - 1 - 1.2 甲醇精馏工艺国内外发展状况.................... - 1 - 1.3 设计开展的目的和意义.......................... - 2 - 1.4 设计的原则.................................... - 3 -第二章设计方案的确定......................... - 1 - 2.1 设计任务...................................... - 1 - 2.2 操作条件...................................... - 1 - 2.3 工艺流程...................................... - 2 -第三章精馏塔的工艺计算....................... - 4 - 3.1 ................................ - 4 - 3.2 理论塔板数的计算.............................. - 4 - 3.3 实际板数的确定................................ - 7 -第四章塔体基本尺寸的设计.................... - 10 - 4.1 设计参数..................................... - 10 - 4.2 塔径与板间距................................. - 13 - 4.3 精馏塔有效高度............................... - 15 -第五章塔板结构的设计........................ - 16 - 5.1 溢流装置的确定............................... - 16 - 5.2 安定区与边缘区的确定......................... - 18 - 5.3 塔板布置及阀孔排列........................... - 19 -第六章塔板性能校核.......................... - 22 - 6.1 塔板的流体力学验算........................... - 22 - 6.2 气液负荷性能计算............................. - 24 -第七章辅助设备的计算及选型.................. - 26 - 7.1 塔顶全凝器的工艺计算......................... - 26 - 7.2 再沸器的工艺计算............................. - 27 - 7.3 管径的设计计算............................... - 36 - 7.4 塔体零部件设计............................... - 38 -参考文献...................................... - 40 - 外文资料............................................。

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。

×万吨常压甲醇-水分离过程填料精馏塔设计
常压甲醇-水分离过程是一个常见的化工操作，常用的填料精馏塔设计包括以下几个步骤：
1. 确定塔顶和塔底的操作压力：常压甲醇-水分离过程通常在常压下进行，所以塔顶和塔底的操作压力应为大气压。

2. 确定分离温度：根据甲醇与水的汽液平衡曲线，确定塔顶温度和塔底温度。

常用的方法有测定液相和气相的组分，然后利用物质平衡计算。

3. 选择填料类型：填料的选择应综合考虑传质性能、强化效果、耐腐蚀性能和价格等因素。

常见的填料类型有网状填料和环状填料等。

4. 确定填料层数和填料高度：填料层数和填料高度会影响到分离效果和塔内压降。

一般来说，填料层数越多，分离效果越好，但塔内压降也会增大。

填料高度的选择应根据实际情况和经验来确定。

5. 确定进料位置和分出料位置：进料位置应尽量靠近塔顶，而分出料位置应尽量靠近塔底，以便于实现更好的分离效果。

以上是常压甲醇-水分离过程填料精馏塔设计的一般步骤。

具体的设计参数需要根据实际情况来确定，建议在设计过程中咨询专业的化工工程师。

第一章设计任务书1.1 设计题目设计题目：甲醇—水分离过程板式精馏塔的设计设计要求：年产纯度为99.5%的甲醇12000吨，塔底馏出液中含甲醇不得高于0.1%，原料液中含甲醇40%，水60% 。

1.2操作条件1) 操作压力常压2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力0.3Mpa（表压）1.3塔板类型筛孔塔1.4 工作日每年工作日为330天，每天24小时连续运行。

1.5 设计说明书的内容(1) 流程和工艺条件的确定和说明(2) 操作条件和基础数据(3) 精馏塔的物料衡算；(4) 塔板数的确定；(5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；(6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；(7) 塔板主要工艺尺寸的计算；(8) 塔板的流体力学验算；(9) 塔板负荷性能图；(10)主要工艺接管尺寸的计算和选取(11) 塔板主要结构参数表(12) 对设计过程的评述和有关问题的讨论第二章设计原则2.1确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。

必须具体考虑如下几点：2.1.1满足工艺和操作的要求⑴首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定。

这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。

⑵其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。

因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。

计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。

再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。

2.1.2满足经济的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。

如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。

1.1课程设计甲醇-水分离板式精馏塔的设计系别：专业（班级）：作者（学号）：指导教师：完成日期：甲醇-水分离板式精馏塔的设计(一)设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。

为使废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套板式精馏塔，设计要求废甲醇溶媒的处理量为5万吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。

馏出液组成为含水2%，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。

（二）操作条件1) 操作压力常压2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 全塔效率：Et=56%5）单板压降：<0.7KPa（三）塔板类型筛孔板（四）工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行（五）设计内容1、设计说明书的内容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) 塔板主要工艺尺寸的计算；6) 塔板的流体力学验算；7) 塔板负荷性能图；8) 精馏塔接管尺寸计算；9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。

2、设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。

目录1 设计方案的确定 (1)2 精馏塔的物料衡算 (1)2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (1)2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (1)2.3 物料衡算 (1)3 塔板数的确定 (2)N的求取 (2)3.1 理论板层数T3.1.1 相对挥发度的求取 (2)3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (2)3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (3)3.1.4 求操作线方程 (3)3.1.5 采用逐板法求理论板层数 (3)3.2 实际板层数的求取 (4)3.2.1 液相的平均粘度 (4)3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (5)3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (5)4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)4.1 操作压力的计算 (5)4.2 操作温度计算 (6)4.3 平均摩尔质量计算 (6)4.4 平均密度计算 (7)4.4.1 气相平均密度计算 (7)4.4.2 液相平均密度计算 (7)4.5 液体平均表面张力的计算 (7)4.6 液体平均粘度 (8)5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)5.1 塔径的计算 (8)5.2 精馏塔有效高度的计算 (9)6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9)6.1 溢流装置计算 (9)l (10)6.1.1 堰长Wh (10)6.1.2 溢流堰高度W6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................................ 10 6.1.4 降液管底隙高度0h . (11)6.2塔板布置 ..................................................................................................................... 11 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................................... 11 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................................. 11 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................................. 11 6.2.4 筛孔计算及排列 ............................................................................................. 11 7塔板的流体力学验算 ............................................................................................................. 12 7.1 塔板压降 (12)7.1.1 干板阻力c h 计算 ............................................................................................ 12 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ........................................................................ 12 7.1.3液体表面张力的阻力h 计算 (13)7.2 液面落差 ..................................................................................................................... 13 7.3 液沫夹带 ..................................................................................................................... 13 7.4 漏液 ............................................................................................................................. 13 7.5 液泛 ............................................................................................................................. 14 8 塔板负荷性能图 (14)8.1 漏液线 ......................................................................................................................... 14 8.2 液沫夹带线 ................................................................................................................. 15 8.3 液相负荷下限线 ......................................................................................................... 16 8.4 液相负荷上限线 ......................................................................................................... 16 8.5 液泛线 ......................................................................................................................... 17 9 筛板塔设计计算结果 ............................................................................................................. 18 10 精馏塔接管尺寸计算 . (20)10.1 塔顶蒸气出口管的直径V d ................................................................................... 20 10.2 回流管的直径R d ................................................................................................... 20 10.3 进料管的直径F d ................................................................................................... 20 10.4 塔底出料管的直径W d (21)11 对设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)12 设计图纸 ................................................................................................................................ 21 13 参考文献 ................................................................................................................................ 21 14主要符号说明 (22)2 设计方案的确定本设计任务为分离甲醇－水混合物。