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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。
目录化工原理课程设计任务书.............................. 错误!未定义书签。
一、概述 (3)二、设计方案的确定 (5)三、计算过程 (6)1精馏塔的物料衡算 (6)1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (6)1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (6)1.3 物料衡算 (6)2 塔板数的确定 (7)N的求取 (7)2.1 理论板层数T2.1.1 相对挥发度的求取 (7)2.1.2 求最小回流比及操作回流比 (8)2.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (8)2.1.4 求操作线方程 (9)2.1.5 采用逐板法求理论板层数 (9)2.2 实际板层数的求取 (10)2.2.1 液相的平均粘度 (10)2.2.2 全塔相对挥发度 (10)2.2.3 全塔效率ET 和实际塔板数 (10)3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)3.1 操作压力的计算 (11)3.2 操作温度计算 (11)3.3 平均摩尔质量计算 (11)3.4 平均密度计算 (12)3.4.1 气相平均密度计算 (12)3.4.2 液相平均密度计算 (12)3.5 液体平均表面张力的计算 (13)3.6 液体平均粘度 (14)4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)4.1 塔径的计算 (14)4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)5 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)5.1 溢流装置计算 (15)5.1.1 堰长Wl (15)5.1.2 溢流堰高度Wh (15)5.1.3 弓形降液管宽度dW和截面积fA (16)5.1.4 降液管底隙高度h (16)5.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (17)5.3 浮阀塔型号的选取 (18)6 塔板的流体力学验算 (19)6.1 塔板压降 (19)6.1.1 干板阻力c h计算 (19)6.1.2 板上充气液层阻力1h计算 (19)6.1.3 液体表面张力的阻力h计算 (19)6.2 淹塔 (19)6.3 液沫夹带 (20)7 塔板负荷性能图 (21)7.1 雾沫夹带线 (21)7.2 液泛线 (21)7.3 液相负荷上限线 (22)7.4 漏液线 (23)7.5 液相负荷下限线 (23)7.6 塔板负荷性能图及浮阀塔板工艺设计结果 (23)8 精馏塔塔高的计算和设计 (25)8.1 塔顶空间高度 (25)8.2 塔底空间高度 (26)8.3 人孔尺寸 (26)8.4 进料段高度 (26)8.5 塔总高度 (26)8.6 支座高度 (26)9 接管尺寸设计 (26)9.1塔顶蒸汽管d (26)v9.2回流管R d (27)9.3输料管F d (28)d (29)9.4塔釜出液管W9.5 蒸汽喷出器管径dp (29)9.6饱和蒸汽管db (31)d (31)9.6.1釜液饱和蒸气管1bd (32)9.6.2 进料管b210封头的计算 (33)11液料输送泵的选型 (33)12对设计过程的评述和有关问题的讨论 (34)13设计图纸 (35)14参考文献 (35)15主要符号说明 (35)化工原理课程设计任务书1设计题目甲醇-水精馏分离板式塔的设计在抗生素生产过程中，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。
浮阀塔 课程设计甲醇水一、课程目标知识目标：1. 学生能理解浮阀塔的基本结构、工作原理及其在化工过程中的应用。
2. 学生能掌握甲醇与水的相平衡关系，了解其在浮阀塔中的分离过程。
3. 学生能运用相关公式计算浮阀塔的塔板数、处理能力和分离效率。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析实际浮阀塔操作过程中存在的问题，并提出改进措施。
2. 学生能够通过实验操作，观察和记录甲醇与水的分离过程，提高实验技能。
3. 学生能够运用计算机软件，对浮阀塔进行模拟和优化，提高解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到浮阀塔在化工生产中的重要作用，增强对化学工程学科的兴趣。
2. 学生能够通过学习，培养严谨的科学态度，树立良好的团队合作精神。
3. 学生能够关注化工生产对环境的影响，提高环保意识，培养可持续发展观念。
本课程针对高年级化学工程与工艺专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，制定具体、可衡量的课程目标。
通过本课程的学习，学生将能够掌握浮阀塔相关知识，提高解决实际问题的能力，同时培养良好的情感态度和价值观。
为实现课程目标，后续教学设计和评估将围绕具体学习成果展开。
二、教学内容1. 浮阀塔的基本概念与结构：介绍浮阀塔的定义、分类、结构及其在化工生产中的应用。
- 教材章节：第三章第二节“浮阀塔的结构与特点”2. 甲醇与水的相平衡关系：讲解甲醇与水的相平衡原理，分析不同温度、压力下二者的相态变化。
- 教材章节：第二章第五节“液-液平衡”3. 浮阀塔中的分离过程：阐述甲醇水混合物在浮阀塔中的分离原理，包括塔内流体流动、传质与传热过程。
- 教材章节：第三章第三节“浮阀塔的分离过程”4. 浮阀塔设计与计算：介绍浮阀塔设计方法，包括塔板数、处理能力、分离效率的计算。
- 教材章节：第四章第二节“浮阀塔的设计计算”5. 实验操作与观察：组织学生进行浮阀塔实验，观察甲醇与水的分离过程，记录数据，分析结果。
- 教材章节：第五章“实验操作”6. 计算机模拟与优化：运用相关软件，对浮阀塔进行模拟和优化，提高学生解决实际问题的能力。
甲醇水浮阀塔课程设计。
一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握甲醇水浮阀塔的工作原理和基本结构；2. 使学生了解甲醇水浮阀塔在化工生产中的应用及重要性；3. 帮助学生掌握甲醇与水分离的物理过程及相关的化学知识。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际工程问题的能力；2. 提高学生在实验操作中观察、记录、分析数据的能力；3. 培养学生运用计算机等工具进行模拟计算和优化设计的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，激发他们探索未知领域的热情；2. 增强学生的环保意识，认识到化工生产过程中环保的重要性；3. 培养学生的团队协作精神，使他们学会与他人共同解决问题。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够阐述甲醇水浮阀塔的工作原理，并绘制其基本结构图；2. 学生能够运用所学知识，分析甲醇与水分离过程中可能存在的问题，并提出解决方案；3. 学生能够在实验操作中，熟练使用相关设备，正确记录和分析数据；4. 学生能够利用计算机软件进行甲醇水浮阀塔的模拟计算，并进行优化设计；5. 学生在课程学习过程中，表现出积极的学习态度，具备良好的团队协作精神。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 甲醇水浮阀塔的基本原理及结构：- 介绍浮阀塔的工作原理及其在化工生产中的应用；- 分析甲醇与水分离的物理和化学原理；- 解析塔内浮阀、分布器、填料等关键部件的结构和功能。
2. 甲醇水浮阀塔的工艺计算与设计：- 讲解塔内气液两相流动的特性和计算方法；- 介绍甲醇与水分离过程的模拟计算方法；- 分析塔内填料选择、塔径、塔高等参数对分离效果的影响。
3. 实验操作与数据分析：- 安排实验操作，让学生实际操作甲醇水浮阀塔；- 指导学生正确记录实验数据，并进行数据分析；- 分析实验过程中可能存在的问题，探讨解决方案。
4. 教学大纲与进度安排：- 教学内容分为基本原理、工艺计算与设计、实验操作三个模块；- 教学进度按照教材章节顺序进行，共计10个课时；- 教材章节涵盖：第一章 化工塔设备概述；第二章 浮阀塔的原理与结构；第三章 甲醇水分离过程；第四章 塔内工艺计算；第五章 塔设备设计；第六章实验操作与数据分析。
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一、概述 (3)二、设计方案的确定 (5)三、计算过程 (6)1精馏塔的物料衡算 (6)1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (6)1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (6)1.3 物料衡算 (6)2 塔板数的确定 (7)2.1 理论板层数N的求取 (7)T2.1.1 相对挥发度的求取 (7)2.1.2 求最小回流比及操作回流比 (8)2.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (8)2.1.4 求操作线方程 (9)2.1.5 采用逐板法求理论板层数 (9)2.2 实际板层数的求取 (10)2.2.1 液相的平均粘度 (10)2.2.2 全塔相对挥发度 (10)2.2.3 全塔效率ET 和实际塔板数 (10)3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)3.1 操作压力的计算 (11)3.2 操作温度计算 (11)3.3 平均摩尔质量计算 (11)3.4 平均密度计算 (12)3.4.1 气相平均密度计算 (12)3.4.2 液相平均密度计算 (12)3.5 液体平均表面张力的计算 (13)3.6 液体平均粘度 (14)4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)4.1 塔径的计算 (14)4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)5 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)5.1 溢流装置计算 (15)5.1.1 堰长Wl (15)5.1.2 溢流堰高度Wh (15)5.1.3 弓形降液管宽度dW和截面积fA (16)5.1.4 降液管底隙高度h (16)5.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (17)5.3 浮阀塔型号的选取 (18)6 塔板的流体力学验算 (19)6.1 塔板压降 (19)6.1.1 干板阻力c h计算 (19)6.1.2 板上充气液层阻力1h计算 (19)6.1.3 液体表面张力的阻力h计算 (19)6.2 淹塔 (19)6.3 液沫夹带 (20)7 塔板负荷性能图 (21)7.1 雾沫夹带线 (21)7.2 液泛线 (21)7.3 液相负荷上限线 (22)7.4 漏液线 (23)7.5 液相负荷下限线 (23)7.6 塔板负荷性能图及浮阀塔板工艺设计结果 (23)8 精馏塔塔高的计算和设计 (25)8.1 塔顶空间高度 (25)8.2 塔底空间高度 (26)8.3 人孔尺寸 (26)8.4 进料段高度 (26)8.5 塔总高度 (26)8.6 支座高度 (26)9 接管尺寸设计 (26)9.1塔顶蒸汽管d (26)v9.2回流管R d (27)9.3输料管F d (28)9.4塔釜出液管d (29)W9.5 蒸汽喷出器管径dp (29)9.6饱和蒸汽管db (31)9.6.1釜液饱和蒸气管d (31)1b9.6.2 进料管d (32)b210封头的计算 (33)11液料输送泵的选型 (33)12对设计过程的评述和有关问题的讨论 (34)13设计图纸 (35)14参考文献 (35)15主要符号说明 (35)化工原理课程设计任务书1设计题目甲醇-水精馏分离板式塔的设计在抗生素生产过程中，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。
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。
化工原理课程设计说明书设计题目：分离甲醇—水混合液的筛板精馏塔设计时间：专业名称：学生姓名：设计成绩：化工原理课程设计任务书一、设计题目分离甲醇——水混合液的筛板精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理甲醇——水混合液 8.3 万吨（年开工300天）原料：轻组分含量为 40% （质量百分率，下同）的常温液体分离要求：塔顶轻组分含量不低于 93%塔底轻组分含量不高于 24%建厂地区：沈阳市三、设计要求：1、编制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>.精馏塔的设计计算<5>.主要附属设备及附件的选型计算<6>.设计结果列表<7>.设计结果的自我总结评价与说明<8>.注明参考和使用的设计资料2、编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。
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。
精馏操作应在塔设备中完成，塔设备提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，精馏过程中气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物个各组分的挥发度不同，使易挥发组分由液相向气相转移，实现原料液中各组分的分离。
本设计的题目是甲醇-水二元物系板式精馏塔的设计。
采用板式塔分离甲醇-水的液相混合物。
板式塔与填料塔相比用于精馏装置有诸多优势。
板式塔是逐级接触，混合物浓度呈阶跃式变化。
板式塔主要功能：在每块踏板上气液两相若保持充分接触，可为传质过程提供足够大且不断更新的相际接触面，减小传质阻力;在塔内使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质阻力。
板式塔可方便地住塔板安装冷却盘管。
浮阀精馏塔甲醇水化工原理课程设计化工原理课程设计任务书一、设计题目及任务设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计试设计一座甲醇-水溶液连续精馏塔, 年产量为15000+( 学号×1000) 吨, 要求甲醇产品产品纯度为98%、99%、99.5%( 1-10号同学数据为98%; 11-20号同学数据为99%; 21-30号同学数据为99.5%) , 塔顶易挥发组分的回收率为99%,原料液中含甲醇40%( 以上均为质量分数) 。
二、操作条件（1）操作压力常压（2）进料热状态 20℃（3）回流比自选（4）塔底加热蒸汽压力( 表压) （5）年实际生产时间 7200h （6）其它参数( 除给出外) 可自选三、塔板类型自选四、设计内容( 1) 精馏塔的工艺计算( 2) 工艺流程图及主体设备图五、设计说明书内容（1）目录（2）设计题目及原始数据( 任务书) （3）设计方案的确定及流程说明（4）精馏塔的物料衡算（5）塔板数的确定( 用图解法求理论板数需提供用坐标纸绘制甲醇-水溶液的y-x图)（6）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（7）精馏塔的工艺尺寸计算( 包括塔底、塔板)（8）塔体的流体力学验算（9）辅助装置的选定（10）设计结果概要或设计一览表( 主要设备尺寸、衡算结果等) （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论（12）符号表（13）设计参考资料（14）图纸( 1号图594×841; 二号图420×594, 实际打印时能够缩小打印)1、带控制点及物流量的工艺流程图; 2号图2、精馏塔总体结构图( 包括主要工艺尺寸、技术特性、接管表、重要附件图等) ; 1号图目录1设计题目及原始数据 (1)1.1设计题目：甲醇-水溶液连续精馏塔设计 (1)1.2操作条件 (1)2设计方案的确定及流程说明 (1)2.1塔设备的选定 (1)2.1.1浮阀塔 (2)2.2.2浮阀类型 (3)2.2进料热状态 (3)2.3进料方式 (4)2.3塔顶冷凝方式 (4)2.4回流方式 (4)2.5塔釜加热方式 (5)2.6总流程说明 (5)3精馏塔工艺计算 (5)3.1精馏塔的物料衡算 (5)3.1.1摩尔流量衡算 (6)3.1.2质量流量衡算 (6)3.2 相对挥发度的计算 (7)3.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8)4塔板数的确定 (9)4.1理论塔板数的计算 (9)4.2实际塔板数的计算 (10)5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)5.1操作温度 (12)5.2操作压力 (12)5.3 塔顶条件下的流量及物性参数 (13)5.3.1塔顶气液相平均相对分子质量的计算 (13)5.3.2塔顶气液相密度的计算 (13)5.3.3塔顶液相粘度的计算 (14)5.3.4塔顶液相平均表面张力的计算 (14)5.3.5塔顶流量 (14)5.4 塔釜条件下的流量及物性参数 (15)5.4.1塔釜气液相平均相对分子质量的计算 (15)5.4.2塔釜气液相密度的计算 (15)5.4.3塔釜液相粘度的计算 (16)5.4.4塔釜液相平均表面张力的计算 (16)5.4.5塔釜流量 (16)5.5进料条件下的流量及物料参数 (17)5.5.1进料气液相平均相对分子质量的计算 (17)5.5.2进料气液相密度的计算 (17)5.5.3进料液相粘度的计算 (18)5.5.4进料液相平均表面张力的计算 (18)5.5.5进料流量 (18)5.6精馏段的流量及物性参数 (19)5.6.1精馏段气液相平均相对分子质量 (19)5.6.2精馏段气液相密度 (19)5.6.3精馏段液相黏度 (19)5.6.4精馏段液相平均表面张力 (19)5.6.5精馏段流量 (20)5.7提馏段的流量及物性参数 (20)。
化工原理课程设计任务书一设计题目：分离甲醇－水混合液的板式（浮阀）精馏塔二设计数据及条件生产能力：年处理甲醇-水混合液8万吨（年开工300天）原料：甲醇含量为35%（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98%，塔底甲醇含量不高于0.3%。
建厂地区：沈阳三设计要求1、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2、制一份精馏塔设备条件图，绘制一份带控制点工艺流程图。
目录化工原理课程设计任务书........................................................ 摘要.. (Ⅳ)第一章前言...................................................................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 (1)1.4本设计所选塔的特性 (1)第二章流程的确定和说明 (3)2.1设计思路 (3)2.2设计流程 (3)第三章精馏塔的工艺计算 (4)3.1物料衡算 (4)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (4)3.1.2物料衡算 (4)3.2回流比的确定 (5)3.2.1平均相对挥发度的计算 (5)3.2.2最小回流比的确定 (6)3.3板数的确定 (6)3.3.1精馏塔的气液相负荷 (6)3.3.2精馏段与提馏段操作线方程 (6)3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置 (6)3.3.4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 (10)3.4.4精馏塔各组分的密度 (12)3.4.5液体表面张力的计算 (14)3.4.6液体平均粘度的计算 (15)3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (15)3.5.1塔径的计算 (15)3.5.2精馏塔有效高度的计算 (17)3.5.3溢流装置计算 (18)3.5.4塔板布置 (20)3.6筛板的流体力学验算 (22)3.6.1塔板压降 (22)3.6.2液沫夹带 (23)3.6.3漏液 (24)3.6.4液泛 (24)3.7塔板负荷性能图 (25)3.7.1过量液沫夹带线关系式 (25)3.7.2液相下限线关系式 (26)3.7.3严重漏夜线关系式 (26)3.7.4液相上限线关系式 (26)3.7.5降液管液泛线关系式 (26)3.8主要接管尺寸的选取 (28)3.8.1进料管 (28)3.8.2釜液出口管 (29)3.8.3塔顶蒸汽管 (29)3.8.4回流管 (29)3.8.5塔底蒸汽管 (29)冷凝器选取 (29)3.再沸器的设计 (30)3.1法兰 (32)3.1裙座 (32)3.1筒体与封头 (32)3.1除沫器 (32)3.15人孔和手孔 (33)3.1塔总体高度的计算 (33)第四章主要计算计算结果列表 (34)结束语 (36)参考文献 (37)主要符号说明 (38)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。
浮阀精馏塔甲醇水化工原理课程设计概述本文将从以下几个方面，对浮阀精馏塔甲醇水化工原理课程设计进行概述。
一、课程设计背景甲醇水化是一项极其重要的工业化学反应，也是甲醇合成的主要途径之一。
高效、稳定的工业级水化反应过程是实现甲醇工业化生产的关键。
本次课程设计通过选择浮阀精馏塔这一反应设备，探究了甲醇水化在该设备中的反应特性、动力学特性以及传热特性。
本课程设计旨在帮助学生掌握这一工业反应的原理与过程，以提升学生的实际应用能力。
二、课程设计目标（1）掌握甲醇水化反应的基本原理与过程；（2）了解浮阀精馏塔在甲醇水化反应中的作用与机制；（3）通过实验探究，深刻理解甲醇水化反应的动力学特性，如动力学常数、反应机理等等；（4）熟悉浮阀精馏塔的结构特点及其应用范围，掌握浮阀精馏塔的设计方法与参数计算。
三、课程设计内容1.理论知识学习：课程开始时，学生需要了解甲醇水化反应的基本原理、反应条件、反应机理等内容。
同时，学生还需学习浮阀精馏塔的结构特点、应用范围等知识。
2.实验设计：本次课程设计的核心是实验操作。
在实验设计中，需要考虑甲醇水化反应的反应物种类及浓度，反应温度与压力等因素。
同时，必须选择合适的浮阀精馏塔类型，提前计算出所需的操作参数以及所需的制备条件。
3.实验操作：进入实验操作阶段后，学生将会学习浮阀精馏塔的使用方法以及实验标准操作程序。
在实验操作中，学生将操作甲醇水化反应，收集反应产物，并对反应产物进行分析。
4.结果分析：实验完成后，学生需要对反应产物进行分析，确定甲醇水化反应的动力学参数，如反应速率常数、反应机理等等。
同时，还需要对浮阀精馏塔的反应性能进行评估。
四、优点与局限本次课程设计侧重于实验操作，而实验的结果可以验证课程理论模型的正确性，从而充分加深学生的认识与理解。
同时，该课程设计还可以帮助学生理解浮阀精馏塔在实际工业生产中的应用与优缺点。
但是，该课程设计还存在局限性，即仅限于学生进行实验研究的场景，并不能完全反映出甲醇水化反应在实际工业生产中的复杂性。
- -- 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 (3)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 (4)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 (6)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 (8)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 (12)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (13)4.1气液相体积流率 (13)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (13)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (14)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (15)5.1 溢流装置的计算 (15)5.1.1 堰长 (15)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (16)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 (17)第六章板式塔得结构与附属设备 (25)6.1附件的计算 (25)6.1.1接管 (25)6.1.2 冷凝器 (30)6.1.3再沸器 (30)第七章参考书录 (31)第八章设计心得体会 (31)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。
浮阀精馏塔甲醇水化工原理课程设计本文将会介绍一种化工原理课程设计——浮阀精馏塔甲醇水化工的原理与实践。
首先，我们将进一步解释浮阀精馏塔的概念，然后详细论述甲醇水化工的原理，接着将会介绍课程设计的实践过程和步骤。
浮阀精馏塔是一种具有高效分离、稳定操作、安全性和可靠性的分离装置。
其主要优点是具有较高的塔板利用率，能够处理不同的流体，且对温度和压力变化的适应性强。
浮阀精馏塔是由塔体、塔盘、液面分配器、墩板、隔板、塔顶装置等部分组成。
它可以通过增加塔板的数量和改变不同的塔板间距的大小，使得在塔内进行更加复杂、高效的分离。
甲醇水化工是一种重要的工业化工过程，也是一个有重要意义思想和技术的进步。
它是一种高效的工业化生产方法，可以通过一系列化学反应使甲烷转变为甲醇。
甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于溶剂、建筑、汽车等领域，因此甲醇的生产工艺也受到了广泛的关注。
在甲醇水化工的生产过程中，使用浮阀精馏塔进行分离和提纯可以有效提高生产效率和产品质量。
该过程采用高压、高温下进行，原材料氢和二氧化碳先在反应器中进行反应，然后进入浮阀精馏塔进行分离。
通过不断地循环，将甲烷转化为甲醇，并通过浮阀精馏塔进行高效的分离和提纯。
在课程设计实践中，学生可以根据具体需求，选取不同的反应器，并进行反应器的设计；随后需要将反应产物送进浮阀精馏塔，对反应物进行分离和去除杂质等工艺操作。
最后，学生需要进行反应产物的分析和质量检测，以验证生产效果和质量。
总之，浮阀精馏塔甲醇水化工原理课程设计是一个应用广泛的实践课程，它可以让学生对化学反应和原理有更深入的了解，并培养学生的实践操作能力和科学素养。
通过该课程的设计和实践，可以有效提高学生的综合素质和创新能力，为化工产业的发展培养更多的专业人才。
目录化工原理课程设计任务 (3)一精馏过程的生产流程及特点 (4)1.1 概述 (4)二精馏塔的工艺设计计算 (6)2.1物料衡算 (6)2.1.1原始数据 (6)2.1.2查阅文献，整理有关物性数据 (6)2.1.3物料衡算 (7)2.2 塔板数的确定............................................... (7)2.2.1理论塔板数T N的求取 (7)2.2.2用奥康奈尔法对全塔效率进行估算 (10)三精馏塔的结构设计 (10)3.1 塔的结构设计 (10)3.1.1精馏塔塔径的计算......................................................... 错误！未定义书签。
3.1.2精馏塔有效高度的计算................................................. 错误！未定义书签。
3.2 塔板主要工艺尺寸的计算....................... 错误！未定义书签。
3.2.1溢流装置计算................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.2降液管 (17)3.2.3塔板布置 (18)3.3 流体力学验算 (19)3.3.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降） (19)3.3.2液泛验算 (20)3.3.3雾沫夹带验算................................................................. 错误！未定义书签。
3.3.4 操作性能负荷图.............................. 错误！未定义书签。
附录................................... 错误！未定义书签。
附录一：设计结果一览表........................... 错误！未定义书签。
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。
气、液在塔内逐板接触进行质、热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内沿塔高装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。
气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。
与填料塔相比，板式塔具有压降较大；空塔气速较大；较稳定，效率较高；持液量较大；液气比适应X围较大；安装检修较容易；大直径时造价较低等优点。
3 . 浮阀塔浮阀塔是板式塔的一种，是在泡罩塔和筛孔塔的基础上发展形成的。
自20世纪50年代问世后，迅速在石油化工行业得到推广，至今仍为应用最广的塔板结构。
在塔板上按一定方式开有若干个阀孔，将浮阀本身带有的几根阀腿插入阀孔后，再将阀腿的底脚旋转90˚，用以限制浮阀开度同时防止阀片被气体吹走。
阀片周边有几个冲出的略向下弯的定距片，静止时，浮阀靠定距片与塔板点接触坐落在阀孔上，可避免停工后阀片与板面间的粘连。
操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿水平方向进入液层，可增加气液两相的接触时间；浮阀的开度随气量变化，在低气量时，开度较小，气体仍能以足够的气速通过缝隙，可避免漏液现象的发生；在高气量时，阀片自动浮动，开度较大，使气速不致过大，从而可避免过量液沫夹带现象的发生。
浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。
浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小(因气体水平吹出之故)，塔板效率较高，生产能力较大。
塔结构简单，制造费用便宜，并能适应常用的物料状况，是化工、炼油行业中使用最广泛的塔型之一。
因此，浮阀塔具有性能稳定、操作弹性大、塔板效率高的优点。
浮阀主要有V型和T型两种，特点是：生产能力比泡罩塔约大20%～40%；气体两个极限负荷比为5～6，操作弹性大；板效率比泡罩塔高10%～15%；雾沫夹带少，液面梯度小；结构难于泡罩塔与筛板塔之间；对物料的适应性较好等，通量大、放大效应小，常用于初浓段的重水生产过程。
三、工艺流程图四、精馏塔的设计1 . 全塔物料衡算（1）原料液、馏出液及残液的摩尔分数和平均摩尔质量的计算原料液的质量百分率：45%F a = 馏出液的质量百分率： 99.5%D a =残液的质量百分率： 1.5%W a = 甲醇的摩尔质量：kmol kg M A /32= 水的摩尔质量：kmol kg M B /18= 则原料液的摩尔分数： /32/32(1)/18F F F F a z a a =+-平均摩尔质量：()32118F F F M z z =⨯+-⨯ 馏出液的摩尔分数：/32/32(1)/18D D D D a x a a =+-平均摩尔质量：()32118D D D M x x =⨯+-⨯ 残液的摩尔分数： /32/32(1)/18W W W W a x a a =+-平均摩尔质量：()32118W W W M x x =⨯+-⨯ 计算得到：0.3152F z =0.9912D x =0.0085W x =22.413/F M kg kmol =31.876/D M kg kmol =18.119/W M kg kmol =（2) 原料液、馏出液及残液的摩尔流率计算40004000178.472/22.413F F kmol h M === 178.472F D W =+= (1)0.99120.0085178.4720.3152F D W Fz Dx Wx D W =+=+=⨯ (2)(1)、（2）联立，解出D=55.701kmol /h ， W=122.772kmol/h2 . 加料热状态参数q 值的确定 （1）进料液、馏出液、残液的温度确定因为是冷液进料，所以塔顶温度即为塔顶组成的泡点温度，塔底温度即为塔底组成的露点温度。
4-2-1：A B 假设甲醇和水物系视为理想溶液物系，根据拉乌尔定律:000B A A B P P x P P -=-与0AA Ax y P P =，常压连续操作，故P=101.3kPa ，根据表4-2-1中数据计算不同温度对应的组分x,y 后列表。
甲醇——水溶液（101.3kPa ）的t-x （y ）关系表4-2-2： t/℃ 64.5 70 75 80 85 90 95100根据上表做出甲醇和水的t-x （y ）关系图:甲醇—水体系t-x （y ）图由甲醇—水体系t-x （y ）图可查得：原料液组成0.3152F z =时，其泡点温度81.85b t C =︒； 馏出液组成0.9912D x = 时，其泡点温度63.5D t C =︒；残液组成0.0085W x =时，其露点温度C t W ︒=98。
（2）q 值的计算在平均温度()81.8530/255.925C +=︒下，由《化工原理（上册）》附录12查得甲醇、水的摩尔比热容，由附录13查得甲醇、水的摩尔气化潜热，其相关物性数据如下：甲醇的摩尔比热容 2.7553288.16/()pA c kJ kmol C =⨯=⋅︒ 甲醇的摩尔气化潜热1117.23235750.4/A kJ kmol γ=⨯= 水的摩尔比热容 4.1771875.188/()pB c kJ kmol C =⨯=⋅︒ 水的摩尔气化潜热2364.51842561/B kJ kmol γ=⨯=假设该体系满足恒摩尔流假设。
原料液的平均摩尔比热容()179.275/()pm pA F pB F c c z c z kJ kmol C =+-=⋅︒ 平均气化潜热(1)40414.5/m A F B F z z kJ koml γγγ=+-=()79.275(81.8530)1 1.101740414.5m pm b F V F V L m c t t I I q I I γγ+--⨯-===+=-其中，t b 与t F 分别为原料液的泡点温度和进料温度。
（3）q 线方程式q 线方程：10.832 3.09911F z qy x x q q =-=---① 3 . 最小回流比的计算 （1）相对挥发度的计算由于前面已经假设物系为理想溶液，则相对挥发度可用PPBA 00=α计算。
查《化学化工物性手册》得到甲醇和水在相应温度下的饱和蒸汽压：当81.85b t t C ==︒时，甲醇的饱和蒸汽压191.46oA P kPa =水的饱和蒸汽压51.59oB P kPa =此温度下相对挥发度191.463.71151.59o A F o B P P α===当63.5D t t C ==︒时，甲醇的饱和蒸汽压90.29oA P kPa = 水的饱和蒸汽压21.95oB P kPa =此温度下相对挥发度：90.294.11321.95o A D o B P P α===当C t t W ︒==98时，甲醇的饱和蒸汽压351.53oA P kPa =水的饱和蒸汽压 101.33oB P kPa =此温度下相对挥发度：351.533.469101.33o A W o B P P α===则，精馏段相对挥发度为：' 3.91α==提留段相对挥发度为：'' 3.78α=== 全塔相对挥发度为：'''3.91 3.783.7622ααα++=== （2）平衡方程式相平衡方程：1 3.761(1)1 2.76n nn n nx x y x x αα+==+-+②或 3.76 2.76nn ny x y =-③（3）最小回流比的计算联立q 线方程①与相平衡方程②（或②），解得 0.3477d x =，0.6674d y = 最小回流比min 0.99120.66741.01260.66740.3477D d d d x y R y x --===--（4）实际回流比的计算全回流的最少理论板数：min10.991210.0085lg[()()]lg[()()]110.99120.00857.15lg lg 3.76W D D W x xx x N α----===根据实验和生产数据统计，一般最适宜回流比的X 围为min )2~2.1(R R =。
取不同的回流比R ，得到相应的X 值，列于表中，查吉利兰图，得到相应的Y 值，根据公式min1Y N N Y+=-计算得到N ，将所得结果列表：由上表做出图象，如下图所示：取0.2=R ，R/Rmin=1.97503N -N m i nN +1图10-22 吉利兰图4 . 精馏段和提馏段的气、液流量 (1) 精馏段内气、液流量精馏段内气、液的摩尔流率：2.055.7111.401/L RD kmol h ==⨯=111.40155.7167.101/V L D kmol h =+=+=（2）提馏段内气、液流量故提馏段内气、液的摩尔流率：'111.401 1.107178.472308.025/L L qF kmol h=+=+⨯=()'1167.101(1 1.107)178.472185.253/V V q F kmol h =--=--⨯=5 . 塔板数的计算 （1）逐板计算法相平衡方程：1 3.761(1)1 2.76n nn n nx x y x x αα+==+-+或 3.76 2.76nn ny x y =-（1）精馏段操作线方程：10.6670.330411D n n n x Ry x x R R +=+=+++ （2） 提馏段操作线方程：'1''1.6630.0056W n n n Wx L y x x V V+=-=- （3）由式（2）与式（3）联立求解得两操作线交点坐标0.3373q x =0.5553q y =下面由式（1）与式（2）交替使用确定精馏段理论板数。
