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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。
《化工原理课程设计》报告10000kg/h 甲醇~水精馏装置设计一、概述 (4)1.1 设计依据 (4)1.2 技术来源 (4)1.3 设计任务及要求 (4)二、计算过程 (5)1 设计方案及设计工艺的确定 (5)1.1 设计方案 (5)1.2.设计工艺的确定 (5)1.3、工艺流程简介 (5)2. 塔型选择 (6)3. 操作条件的确定 (6)3.1 操作压力 (6)3.2 进料状态 (6)3.3加热方式的确定 (7)3.4 热能利用 (7)4. 有关的工艺计算 (7)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 (11)4.2.1 理论板层数NT的求取 (11)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 (17)4.4.1塔径的计算 (17)4.4.2 精馏塔有效高度的计 (18)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 (20)4.6 筛板的流体力学验算 (21)4.6.1 塔板压降 (21)4.6.2 液面落差 (22)4.6.3 液沫夹带 (22)4.6.4 漏液 (22)4.6.5 液泛 (22)4.7 塔板负荷性能图 (23)4.7.1、液漏线 (23)4.7.2、液沫夹带线 (23)4.7.3、液相负荷下限线 (24)4.7.4、液相负荷上限线 (24)4.7.5、液泛线 (24)5.热量衡算 (26)5.1塔顶换热器的热量衡算 (27)5.2塔底的热量计算 (27)5.3、热泵的选型 (29)5.4、塔底料液和热蒸气预热进料液 (30)5.5、水蒸汽加热进料液 (30)三、辅助设备的计算及选型 (32)（一）、管径的选择 (32)1、加料管的管径 (32)2、塔顶蒸汽管的管径 (32)3、回流管管径 (32)4、料液排出管径 (32)（二）、泵的选型 (33)1、原料液进入精馏塔时的泵的选型 (33)2、塔顶液体回流所用泵的型号 (33)(三)、储罐选择 (33)1、原料储槽 (33)2、塔底产品储槽 (34)3、塔顶产品储槽 (34)四、费用的计算 (35)（一）设备费用的计算 (35)1、换热器费用的计算 (35)2、精馏塔的费用计算 (35)泵的费用 (36)储槽费用 (36)输送管道费用 (37)分液槽费用 (37)（二）操作费用的计算 (38)1、热蒸汽的费用 (38)2、冷却水的费用 (38)3、泵所用的电费 (38)4、总费用 (38)参考文献 (39)主要符号说明 (40)对本设计的评述 (43)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。
课程设计题目：甲醇—水分离过程填料精馏塔塔设计1、设计简要1.1 设计任务及概述在抗生素类药物生产中，需要甲醇溶液洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶液，其组成为含甲醇50%、水50%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建一套填料精馏塔，对废甲醇进行精馏，得到含水量≦0.3%（质量分数）的甲醇溶液。
设计要求废甲醇溶液处理量为日产3吨，塔底废水中甲醇含量≦0.5%（质量分数）。
操作条件：(1) 常压；(2) 拉西环，填料规格。
1.2 设计方案填料塔简介填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。
填料塔外壳一般是圆筒形，也可采用方形。
材质有木材、轻金属或强化塑料等。
填料塔的基本组成单元有：①：壳体（外壳可以是由金属（钢、合金或有色金属）、塑料、木材，或是以橡胶、塑料、砖为内层或衬里的复合材料制成。
虽然通入内层的管口、支承和砖的机械安装尺寸并不是决定设备尺寸的主要因素，但仍需要足够重视;②：填料（一节或多节，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。
为了正确选择合适的填料，要了解填料的操作性能，同时还要研究各种形式填料的形状差异对操作性能的影响）；③：填料支承（填料支承可以由留有一定空隙的栅条组成，其作用是防止填料坠落；也可以通过专门的改进设计来引导气体和液体的流动。
塔的操作性能的好坏无疑会受填料支承的影响）;④：液体分布器（液体分布的好坏是影响填料塔操作效率的重要因素。
液体分布不良会降低填料的有效湿润面积，并促使液体形成沟流）；⑤：中间支承和再分布器（液体通过填料或沿塔壁流下一定的高度需要重新进行分布）；⑥：气液进出口。
塔的结构和装配的各种机械形式会影响到它的设计并反映到塔的操作性能上，应该力求在最低压降的条件下，采用各种办法提高流体之间的接触效率，并设法减少雾沫夹带或壁效应带来的效率损失。
与此同时，塔的设计必须符合由生产过程和塔的结构形式所决定的经济性原则。
1.3 填料精馏塔流程图2、设计所需基本数据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。
实用标准文案化工原理课程设计说明书设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计姓名： ***班级：***学号： ***指导老师：***设计时间：***甲醇-水分离过程填料精馏塔设计摘要精馏是借助回流技术来实现高纯度和高回收率的分离操作，在抗生素药物生产中，需要甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生废甲醇溶媒，然后对甲醇溶媒进行精馏。
操作一般在塔设备中进行，塔设备分为两种，板式塔和填料塔。
填料塔结构简单、装置灵活、压降小、持液量少、生产能力大、分离效率高、耐腐蚀，且易于处理易气泡、易热敏、易结垢物系等优点，同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。
近年来由于填料塔结构的改进，新型的高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小及性能稳定的特点。
因此，填料塔已被推广到大型气液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。
从设备设计的角度看，不论板式塔还是填料塔，基本上由塔体、内件、裙座、和附件构成。
近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。
因此填料塔已被推广到大型汽液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。
但国内在这方面的研究则较少, 如何设计规整填料蒸馏塔已成为一个重要的课题, 它对自行设计, 改进现有设备生产状况都较为重要。
随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。
关键词：甲醇-水；精馏；填料塔；设备设计前言本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。
填料塔是一类用于气液和液液系统的微分接触传质设备，主要由圆筒形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成，用于吸收、蒸馏和萃取，也可用于接触式换热、增湿、减湿和气液相反应过程。
所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。
填料塔的应用始于19世纪中叶，起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物，以增强气液两相间的传质。
1914年德国人F.拉西[1]首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料（现称拉西环）推动了填料塔的发展。
天津农学院化工原理课程设计任务书设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计系别：食品科学系专业：食品科学与工程学生姓名: XXX 学号: XXXXXXXXXXXXXX 指导教师: XXXXXXX化工原理课程设计任书一、设计题目在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇洗涤晶体，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颗粒。
为使废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏，得到含水量1%的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇的处理量为14215吨/年，塔底废水中甲醇含量为1%。
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塔底加热蒸气压力 0.3MPa(表压。
三、塔板类型筛板或浮阀塔板（F1型）。
四、工作日每年工作300天，每天24小时连续运行。
五、厂址天津地区。
六、设计内容(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；七、设计计算 1、设计方案的确定本设计任务为分离甲醇－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加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
本设计使用的是浮阀塔，浮阀塔有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差小和抗腐蚀性较高等优点。
甲醇具有腐蚀性，所以浮阀塔适合本设计的要求。
工艺流程草图：图1甲醇-水分离工艺流程草图1 精馏塔的物料衡算1.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率甲醇的摩尔质量 AM =32.04kg/kmol 水的摩尔质量BM=18.02kg/kmol324. 002. 18/54. 004. 32/46. 004. 32/46. 0=+=F x 982. 002. 18/01. 004. 32/99. 004. 32/99. 0=+=D x 0056. 002. 18/99. 004. 32/01. 004. 32/01. 0=+=W x1.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量(kg/kmol56. 2202. 18324. 0104. 32324. 0=⨯-+⨯=F M (kg/kmol 79. 3102. 18982. 0104. 32982. 0=⨯-+⨯=D M (kg/kmol10. 1802. 180056. 0104. 320056. 0=⨯-+⨯=W M1.3 物料衡算原料处理量51. 8756. 222430014215000=⨯⨯=F kmol/h总物料衡算 87.51=D+W 甲醇物料衡算WD ⨯+⨯=⨯0056. 0982. 0324. 051. 87联立解得 D=28.54kmol/h W=58.97kmol/h 2 塔板数的确定 2.1 理论板层数T N 的求取 2.1.1 相对挥发度的求取由1( 1(A A A A y x y x --=α，再根据表1数据可得到不同温度下的挥发度，见表2表1温度/℃ xy温度/℃ xy1000.000.0075.30.40 0.72 9 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.30.70 0.87 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.91 5 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.95 8 84.4 0.15 0.51765.00.950.97981.7 0.20 0.579 64.51.001.0078.0 0.300.665表2温度/℃挥发度温度/℃挥发度 96.4 7.582 78 4.632 93.5 7.332 75.3 4.035 91.2 6.843 73.13.525 89.36.61071.23.14387.76.46469.32.86884.4 6.066 67.6 2.691 81.7 5.501662.534所以4.45α==2.1.2 求最小回流比及操作回流比泡点进料：324 . 0==F sx x由q 线与平衡线的交点e （x e ，y e ）作图可得：00.20.40.60.810.20.40.60.81图2 甲醇-水的y-x 相图在上图中我们可以得到q 线与平衡线的交点为e （x e ，y e ）=（0.324，0.681）故最小回流比为m in R =D e e ex y y x --==--324. 0681. 0681. 0982. 00.843取操作回流比为R=2m inR =2⨯0.843=1.6862.1.3 求精馏塔的气、液相负荷=⨯==5. 28686. 1RD L 40.051kmol/h=⨯=+=5. 28686. 2 1(D R V 76.551kmol/h=+=F L L '40.051+87.5=127.551kmol/h==V V '76.551kmol/h2.1.4 求操作线方程精馏段操作线方程为：1n y +=1R R +nx +1D x R +=686. 2686. 1nx +686. 2982. 0=0.63nx +0.366（a ）提馏段操作线方程：=⨯-=-=+0056. 0551. 7659551. 76551. 127''' 1' m w m m x x vw x VL y1.666mx -0.0043 （b ）2.1.5 采用逐板法求理论板层数由 1(1 q qqx y x αα=+- 得yyx 1(--=αα将α=4.45 代入得相平衡方程yy yyx 45. 345. 4 1(-=--=αα （c ）联立（a ）、（b ）、（c ）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。
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。
此外，甲醇在工业应用和实验室中是十分重要的溶剂。
许多反应在甲醇作为溶剂时产率非常好。
虽然有一定的毒性，但相对于其它有机溶剂来说，还是比较安全的。
本次设计的精馏塔是用来分离回收甲醇的，所以塔釜排出的水中含有的甲醇含量不大于0.002％（wt％），以提高甲醇的回率，减少对环境的污染；塔顶得到的甲醇的浓度为98.5％（wt％），可以代替纯的甲醇直接使用，这说明塔的效率是很好的。
甲醇水连续精馏塔课程设计
甲醇水连续精馏塔课程设计需要依据具体的设计要求和实验条件进行设计和实验。
以下是一个可能的课程设计方案，供参考：
实验目的：
通过甲醇水连续精馏塔的设计和实验，掌握连续精馏的基本原理和方法，了解塔内操作和控制，熟悉实验操作和数据处理方法。
实验仪器和设备：
甲醇水连续精馏塔、加热器、冷却器、计量泵、温度传感器、压力传感器等。
实验步骤：
（1）进行塔的预热和准备工作，包括塔的清洗和检查、加热器和冷却器的设置等。
（2）调整塔的进料和出料流量、温度和压力等操作参数，开始实验。
（3）收集塔内物料的流量、温度和压力等数据，根据实验数据进行分析和处理。
（4）根据实验结果，进行调整和优化塔的操作参数和流程，改善塔的性能和效果。
实验要点：
（1）注意安全，遵守实验操作规程，避免发生事故和危险。
（2）严格控制塔内的操作参数，保证塔的稳定和可控。
（3）采用适当的数据采集和处理方法，对实验结果进行分析和评估。
（4）根据实验结果，进行调整和优化，改善塔的性能和效果。
实验结果：
根据实验数据和分析结果，可以得到塔内物料的分离效果和效率，评估塔的性能和优化方案。
以上是一个简要的甲醇水连续精馏塔课程设计方案，具体实验操作和数据处理方法需要根据实验条件和要求进行设计和调整。
在进行实验时，需要注意安全和质量，遵守实验规程和操作要求，保证实验的稳定和可控。
摘要：填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。
本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。
根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用泡点进料、塔底再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。
通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，进而得到精馏塔的理论板数。
分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。
对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。
对塔内管径、液体分布器、筒体壁厚进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。
关键词：填料塔；流量；回流比；理论板数；工艺尺寸第一章：设计任务书 (1)一、设计题目 (1)二、操作条件 (1)三、填料类型 (1)四、设计内容 (2)第二章：工艺设计计算 (2)一、设计方案的确定 (2)二、精馏塔的物料衡算 (3)三、理论塔板数的确定 (3)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)五、精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (10)六、填料层压降的计算 (13)七、筒体壁厚的计算 (14)八、管径的计算 (14)九、液体分布器简要设计 (16)第三章：结论 (18)一、设计感想 (18)二、全章主要主要符号说明 (19)三、参考资料： (20)第一章：设计任务书一、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液，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。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶媒。
设计要求废甲醇溶媒的处理量为4t/h,塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计设计题目：甲醇—水分离过程填料精馏塔的设计学生姓名：陈强学号：200905020035专业班级：化学工程与工艺（2）班指导教师：路有昌2011 年11 月15 日课程设计任务书甲醇—水物系的气液平衡数据温度/℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数 温度/℃ 液相中甲醇的摩尔分数 气相中甲醇的摩尔分数100 0 0 75.3 0.4 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.5 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.6 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.7 0.87 89.3 0.08 0.365 67.6 0.8 0.915 87.7 0.1 0.418 66 0.9 0.958 84.4 0.15 0.517 65 0.95 0.979 81.7 0.2 0.579 64.5 1 1 78 0.3 0.665在抗生素类药物生产过程中，需要用甲醇溶媒洗涤晶体，洗涤过滤后产生的废甲醇溶媒，其组成为含甲醇46%，水56%（质量分数），另含少量的药物固体颗粒。
为使废甲醇溶媒重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶媒进行精馏，得到含水量≦0.3%（质量分数），的甲醇溶媒。
设计要求甲醇溶媒的处理量为3吨/小时。
塔底废水中甲醇含量≦0.5%（质量分数）。
设计中采用泡点进料，甲醇常压下的沸点为64.8℃，故可采用常压操作。
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。
设计中选用金属散装鲍尔环D n 50填料。
因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低，根据计算故选用D n 50规格的。
精馏塔的物料衡算1.1原料液及塔顶、塔底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 =18.02kg/kmolX F =(0.46/32.04)/[0.46/32.04+0.54/18.02]=0.324 X D =(0.997/32.04)/[0.997/32.04+0.003/18.02]=0.995X W =(0.005/32.04)/(0.005/32.04+0.995/18.02)=0.00281.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.324*32.04+(1-0.324)*18.02=22.56kg /kmol M D =0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kg/kmol M W =0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.059kg/kmol 1.3物料衡算废甲醇溶媒的处理量为3吨/小时， 原料处理：F 3000/22.56=132.98kg/h 总物料衡算: 132.98=D+W甲醇物料衡算: 132.98*0.324=0.995D+0.0028W 解得: D=43.69kmol/h W=89.29kmol/h 2.1塔板数的确定2.2求最小回流比及操作回流比泡点进料，q值为1，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 q =0.682，xq =0.327.故最小回流比;R min=(xD –yq)/(yq –xq)=(0.995-0.682)/(0.682-0.324)=0.85.R=(1.1~2.0)R min,故取操作回流比:R=1.52.3求精馏塔的气液相负荷L=R*D=1.5*43.69=65.535kmol/hV=(R+1)*D=L+D=109.225kmol/hL’=L+F=66.535+132.98=198.515kmol/hV’=V=109.225kmol/h气相组成: y1=0.995 液相组成: x1 =0.992精溜段的操作线方程为y=0.6x+0.398提溜段的操作线方程为y’=1.82x-0.0042.2采用图解法求理论板数,如图所示,由图求解结果为：总理论板数: N T =11 进料位置为: N F=8.3.1全塔效率E绘出甲醇-水的气液平衡数据作t-x图,查得:塔顶温度: t=64.8℃塔釜温度:t=99.6℃进料温度: t=76.5℃精馏段的平均温度为t m=(64.8+76.5)/2=70.65℃提留段的平均温度为t’m=(99.6+76.5)=88.05℃3.2实际塔板数的求取精馏段实际板层数: N=N/E=7/0.47=14.8≈15块提留段实际板层数: N =N/E=4/0.47=8.5≈9 块.4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算4.1工艺条件塔顶压力: P=101.3+4=105.3Kpa.操作温度: 塔顶温度: t=64.8℃塔釜温度:t=99.6℃进料温度: t=76.5℃4.2平均摩尔质量塔顶平均摩尔质量:X D=y1=0.995. 由曲线(X-Y图)得:X1=0.992.M VDm=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kmol/hM LDm =0.99*32.04+(1-0.99)*18.02=31.93kmol/h 进料板层平均摩尔质量:查X-Y图得: Y F=0.545. X F=0.17.M VF=0.545*32.04+(1-0.545)*18.02=25.66kmol/hM LF =0.17*32.04+(1-0.17)*18.02=20.40 kmol/h塔底平均摩尔质量:X W =0.0028. Y W =0.014M VW =0.014*32.04+(1-0.014)*18.02=18.22 kmol/hM LW =0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06 kmol/h 精馏段平均摩尔质量:M VJ=(M+M)/2=(31.97+25.66)/2=28.815 kmol/hM LJ=(M+M)/2=(31.90+22.40)/2=26.165kmol/h 提馏段的平均摩尔质量M vt=(25.66+18.22)/2=21.94kmon/hM lt=(20.40+18.06)/2=19.23kmol/h4.3平均密度计算(1).气相平均密度:ρv,m =(P m M VJ)/RT m=(101.3*28.815)/[8.314*(70.65+273.15)]=1.02kg/m3提留段的蒸汽密度：ρY，m=M v，w P m/[R（T0 +t T）]=(101.3*21.94)/[8.314*(273.15+88.05)]=0.74kg/m3(2).液相平均密度计算:液相平均密度依下列式计算:1/ρlm=∑αi/ρi塔顶液相平均密度计算:由t=64.8℃查手册得: ρ甲醇=753 kg/m3ρ水=981kg/m3ρlDm=1/[(0.995/753)+(0.005/977)]=756.8 kg/m3进料板液相平均密度:由t=76.5℃,查手册得: ρ甲醇=739kg/m3ρ水=973kg/m3进料板液相的质量分率：a甲醇=0.17*32.04/[(0.17*32.04)+(0.83*18.02)]=0.2352ρlFm =1/[(0.267/739)+(0.733/973)]=897.15 kg/m3手册得在99.6℃时水的密度为：ρ水=958 kg/m3ρ甲醇=714kg/m3ρlWm=1/[(0.003/714)+(0.997/958)]=961.28kg/m3精馏段液相平均密度为:ρlJ =(756.8+897.15)/2=826.97 kg/m3提留段液相平均密度：ρlT=（897.15+961.28）/2=929.215kg/m34.4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=64.8℃查手册得: σH2O=64.96mN/m σCH3OH=16.58mN/m δlDm =0.995*16.58+0.005*64.9=16.8216 mN/m进料板液相表面张力的计算:由t=76.5℃查手册得: σ甲醇=15.61mN/m σ水=63.8mN/mσlFm=0.17*15.61+0.83*62.8=54.777 mN/m塔釜液体的表面张力接近水的表面张力，由t= 99.6℃查手册得：σ水=58.9mN/m σ甲醇=13.01mN/mσlwm=13.01*0.003+0.997*58.9=58.76 mN/m精馏段液相平均表面张力为:σlT=(16.8216+54.777)/2=38.50 mN/m提留段液体平均表面张力为：σlT =(58.76+54.777)/2=56.77 mN/m4.5液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即:lgμm=∑x i lgμi塔顶液相平均表面张力的计算:由t=64.8℃查手册得：μ甲醇=0.320 mpas μ水=0.4355mpaslgμlDm =0.995*lg0.32+0.005*lg0.4355解出：μlDm=0.3205 mpas进料板液相平均粘度的计算：由t=76.5℃查手册得：μ甲醇=0.272mpas μ水=0.3478mpas lgμlFm =0.17*lg(0.272)+0. 83*lg(0.3573)解出：μlDm=0.3336 mpas塔釜液体的粘度，由t=99.6℃查手册得：μ甲醇=0.2280 mpas μ水=0.2838mpaslgμlwm =0.003*lg(0.2280)+0.997*lg(0.2838)μlWm=0.284 mpas精馏段液相平均粘度为：μlJ =(0.3573+0.3205)/2=0.3389mpas提留段液相平均粘度为：μlT =(0.284+0.3573)/2=0.3207 mpas5精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1 塔径的计算采用气相负荷因子法计算适宜的空塔气速。
