最新分离甲醇、水混合物的板式精馏塔设计化工原理课程设计
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化工原理课程设计,甲醇和水的分离精馏塔的设计
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。
化工原理课程设计甲醇和水.doc
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。
化工原理课程设计甲醇水浮阀精馏塔的设计
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。
甲醇-水精馏课程设计—化工原理课程设计
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。
甲醇-水精馏化工原理课程设计
《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。
甲醇—水分离板式精馏塔设计
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—水混合液的筛板精馏塔化工原理课程设计大学论文
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。
化工原理课程的设计
△Pp= hPρLg=0.0693×809.30×9.81=550.189Pa＜0.9KPa（设计允许值） （2）液面落差
• 对于筛板塔，液面落差很小，由于塔径和液流量均不大，所以可忽 略液面落差的影响。
（3）液沫夹带
• 液沫夹带量，采用公式
•
ev=5.7×10-6/σL×[ ua/(HT－hf)]3.2
直径do=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为
t=3do=15mm 筛孔的数目n为
n1.15A051.1505.537 2756
t2
0.012 5
开孔率为φ=0.907（do/t）2=0.907×(0.05/0.015)2=10.1%
气体通过阀孔的气速为 u0V As00.10.08 01 .65431 7.9 5m 3/s
• 验证结果为降液管设计符合要求。
• 4）降液管底隙高度ho • ho= Lh/（3600×lw×uo′）取uo'=0.07m/s • 则ho=0.00055×3600/(3600×0.60×0.07) =0.0406 m﹥ 0.006m • 故降液管底隙高度设计合理。
• 选用凹形受液盘，深度 hW'' 50mm
二、工艺过程及相关计算
工艺过程 及
相关计算
塔板数 的计算
工艺条件及 有关物性数 据的计算
塔体工艺 尺寸计算
塔板主要 工艺尺寸
的计算
塔板数的计算
• 物料衡算
F14 .51 9 km 8/holxF 0.324 D=48.462kmol/h xD 0.914 W=93.136kmol/h xW 0.017
84.7
110.05KPa
塔体工艺尺寸计算
甲醇—水精馏分离板式塔设计
3.3.5 提馏段平均摩尔质量
MVm 25.67 18.08 2 21.88 Kg mol
M
Lm
20.1118.01
2 19.06 Kg
mol
4.精馏塔的塔体工艺尺寸
4.1 精馏段塔径的计算
由上面可知精馏段 L 45 Kmol h V 68 Kmol h
精馏段的气、液相体积流率为
Vs VMVm 3600 Vm 68 28.73 3600 1.01 1.481 m3 s
根据回收率： xD D xF F 99%
则有：
D 23 Kmol h
由总物料衡算： F D W
以及:
xF F xD D W xW
容易得出： W 94 Kmol h , xW 0.0012
2.塔板数的确定
2.1 逐板计算法求取理论板层数 NT
甲醇-水汽液平衡数据：
x
y
x
y
3600 Af
HT Lh
3600 0.0448 0.40 3600 0.0084
21.31s5s 其中 HT 即为板间距
0.40m， Lh 即为每小时的体积流量
验证结果为降液管设计符合要求。 5.1.1.4 降液管底隙高度 ho
10
ho Lh 3600 lw uo 取 uo 0.07 m s ho 0.0084 3600 3600 0.6 0.07 0.020024 m0.02m
故精馏塔有效高度为 Z Z精 Z提 0.8 10.4m
5.塔板主要工艺尺寸
5.1 精馏段塔板工艺尺寸计算
5.1.1 溢流装置计算
9
因塔径
，
所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。( 此种溢流方式液体流径较长， 塔板效率较高，塔板结构简单，加工方便，在直径小于 2.2m 的塔中被广泛使用。) 各项计算如下：
化工原理甲醇-水板式精馏塔设计
一、甲醇－水板式精馏塔设计条件
（1）生产能力：3万吨/年，年开工300天
（2） 进料组成：甲醇含量65%（质量分数）
（3） 采用间接蒸汽加热并且加热蒸汽压力：0.3MPa
（4） 进料温度：采用泡点进料
（5） 塔顶馏出液甲醇含量99%（质量分数）
（6） 塔底轻组分的浓度≤1%（本设计取0.01）
（7） 塔顶压强常压
11.171
49
11.745
50
12.344
51
12.97
52
13.623
53
14.303
54
15.012
55
15.752
56
16.522
57
17.324
58
18.159
59
19.028
60
19.932
61
20.873
62
21.851
63
22.868
64
23.925
65
25.022
66
26.163
67
即：
同理可以求得
如此重复，直至
此后，改用提馏段操作线方程，
即： ，求出
同理可得：
如此重复计算，直至计算到
计算结果见下表：
逐板计算法的理论塔板数
y y的值
x x的值
y1
0.982
Xd
0.982
y2
0.960182532
x2
0.935523207y3 Nhomakorabea0.922159507
x3
0.865110198
y4
0.864902729
式中：D——塔径，m
——气体体积流量，
（1）生产能力：3万吨/年，年开工300天
（2） 进料组成：甲醇含量65%（质量分数）
（3） 采用间接蒸汽加热并且加热蒸汽压力：0.3MPa
（4） 进料温度：采用泡点进料
（5） 塔顶馏出液甲醇含量99%（质量分数）
（6） 塔底轻组分的浓度≤1%（本设计取0.01）
（7） 塔顶压强常压
11.171
49
11.745
50
12.344
51
12.97
52
13.623
53
14.303
54
15.012
55
15.752
56
16.522
57
17.324
58
18.159
59
19.028
60
19.932
61
20.873
62
21.851
63
22.868
64
23.925
65
25.022
66
26.163
67
即：
同理可以求得
如此重复，直至
此后，改用提馏段操作线方程，
即： ，求出
同理可得：
如此重复计算，直至计算到
计算结果见下表：
逐板计算法的理论塔板数
y y的值
x x的值
y1
0.982
Xd
0.982
y2
0.960182532
x2
0.935523207y3 Nhomakorabea0.922159507
x3
0.865110198
y4
0.864902729
式中：D——塔径，m
——气体体积流量，
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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。
通过这次对精馏塔的设计，不仅让我将所学的知识应用到实际中，而且对知识也是一种巩固和提升充实。
在老师和同学的帮助下，及时的按要求完成了设计任务，通过这次课程设计，使我获得了很多重要的知识，同时也提高了自己的实际动手和知识的灵活运用能力。
(63)4.2主要符号说明 (64)4.3参考文献 (66)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。
本设计是以浮阀塔为精馏设备分离甲醇—水混合溶液。
首先确定了总体的设计方案和工艺流程图，之后利用Aspen 求出回流比 1.29和理论塔板数26块，模拟预热器，泵，确定蒸汽的参量。
然后对塔和塔板的工艺尺寸进行计算,确定了塔高为39.57m，塔径 2.2m。
对塔的流体力学进行验证后，符合筛板塔的操作性能。
经过对塔设备的强度计算，壁厚5mm，满足设计要求。
并进行了塔设备图及车间布置图的绘制。
关键词:甲醇，精馏、浮阀塔、aspen模拟、核算Abstract:This design aims to methanol-water mixture used to carry on the purification method distillation separation or recycled useful components. Thisdesign uses a tower for the distillation equipment to separate methanol-water mixture. First make sure the overall design and process flow diagram,using Aspen work out after the reflux ratio of 1.29 and theoretical towerplate number 26 pieces, and then the tower and the tower of the plate size calculation process, determine the high tower for 39.57 m, 2.2m diametertower. To verify the tower of fluid mechanics, accord with screen panel of thetower of operation performance. After the tower equipment strength calculation,wall thickness 5 mm, meet the design requirements. And the tower equipment diagram and the drawing of workshop layout.Keywords:M ethanol, Distillation, Distillation Tray, Aspen imitate, Check computation甲醇——水筛板塔精馏工艺设计第一章绪论1.1精馏原理及其在化工生产上的应用生产中，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。
1.2精馏塔对塔设备的要求设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。
三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。
四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。
五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。
1.3塔板的类型与选择1.3.1泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要元件为升气管及泡罩。
泡罩安装在升气管的顶部，分圆形与条形两种。
国内应用较多的是圆形泡罩。
泡罩尺寸分为80mm、100mm、150mm三种，可根据塔径的大小来选择，通常塔径小于1000mm，选用80mm的泡罩；塔径大于2000mm，选用150mm的泡罩。
泡罩塔板的优点是操作弹性较大，液气比范围大，不易堵塞，适于处理各种物料。
其缺点是结构复杂，造价高；板塔液层厚，塔板压降大，生产能力及塔板效率较低。
1.3.2浮阀塔浮阀塔是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。
其结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可以上下浮动的阀片。
气流从浮阀周边水平得进入塔板上液层，浮阀可以根据气流流量的大小而上下浮动，自行调节。
浮阀的类型很多，国内常用的有F1型V-4型及T型等，其中F1型浮阀应用最为普遍。
浮阀塔板的优点是结构简单、操作方便、造价低；塔板开孔率大，生产能力大；由于阀片随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高，其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。
1.3.3筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，结构特点为塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3~8mm）和大孔径筛板（孔径为10~25mm）两类。
工业上一小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。
筛板的优点是结构简单，造价低；板上液面落差小，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。
其缺点是筛孔易堵塞，不宜处理粘度大的、易结焦的物料。
尽管筛板传质效率高，但若操作和设计不当，易产生漏液，湿的操作弹性减小，传质效率下降。
1.4塔设备的选择因素塔的选择因素很多，主要有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。
精馏的设计包括设计方案的选定、主要工艺计算、绘制负荷性能图等。
理论塔板数精馏段23块，提馏段3块。
本设计选用了浮阀塔。
选择泡点进料的原因：在供热量一定的情况下，热量应尽可能从塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用。
为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采用相同塔径以便于制造，则常采用泡点进料。
加热方式的选择：采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
回流比的选择：主要从经济观点出发。
第二章流程的确定和说明2.1设计思路首先，甲醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入甲醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。