化工原理甲醇-水板式精馏塔设计

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。

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。

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。

化工原理课程设计甲醇-水混合物常压精馏塔设计设计任务书 (4)概述及设计方案简解 (5)设计条件及主要物性参数 (8)工艺设计计算 (9)精馏塔示意图（CAD版） (28)辅助设备选型 (29)设计结果汇总表 (32)Aspen模拟校核 (33)设计评述 (37)参考书 (39)主要符号说明 (39)图解法图 .......................................................................................................................... 附图1温度组成图 ...................................................................................................................... 附图2精馏流程图 ...................................................................................................................... 附图3负荷性能图 ................................................................................................................ 附图4、5塔板板面布置设计 .......................................................................................................... 附图6塔结构示意图 .................................................................................................................. 附图7设计任务书一、设计题目：甲醇生产过程精馏塔的设计二、设计条件1、生产能力：15万吨甲醇/年2、原料：甲醇含量50%的粗镏冷凝液，以甲醇-水二元系为主3、采取直接蒸汽加热4、采取泡点进料5、塔顶馏出液中甲醇含量≥90%6、塔釜残出液中甲醇含量≤5%7、其他参数（除给出外）可自选三、设计说明书的内容1、目录2、设计题目及原始数据（任务书）3、简述甲醇精馏过程的生产方法及特点4、论述精馏总体结构的选择和材料选择5、精馏过程有关计算（物料衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、管径等）6、设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）7、主题设备设计计算及说明8、附属设备的选择（再沸器、加热器等）9、参考文献10、后记及其他四、设计图要求1、绘制主要装置图，设备技术要求、主要参数、大小尺寸、部件明细表、标题栏2、绘制设备流程图一张3、用坐标纸绘制甲醇-水溶液的y-x图一张，并用图解法求理论板数4、用坐标图绘制温度与气液相含量的关系图概述及设计方案简解一、概述1、精馏操作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。

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。

甲醇水筛板精馏塔课程设计《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：xx054052 指导教师：朱宪荣课程设计时间xx、6、8xx、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 xx0054052 指导教师朱宪荣设计日期：xx 年6月8日至 xx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81、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lw185、1、2出口堰高hw185、1、3弓形降液管宽度Wd和面积Af185、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hc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hp216、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。

《化工原理课程设计》报告4万吨/年甲醇~水板式精馏塔设计目录一、概述 (4)1.1 设计依据·································错误！未定义书签。

1.2 技术来源·································错误！未定义书签。

1.3 设计任务及要求 (5)二：计算过程 (7)1. 塔型选择 (7)2. 操作条件的确定 (8)2.1 操作压力 (8)2.2 进料状态 (8)2.3 加热方式 (8)2.4 热能利用 (8)3. 有关的工艺计算 (9)3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误！未定义书签。

3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误！未定义书签。

3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17)3.4 热能利用·····························错误！未定义书签。

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。

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）。

南京工业大学《化工原理》课程设计设计题目 常压甲醇－水筛板精馏塔设计学生姓名 陈献富 班级、学号 化工070313指导教师姓名 刘晓勤、王晓东课程设计时间2010年6月14日-2010年6月25日课程设计成绩指导教师签字化学化工学院课程名称化工原理课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计学生姓名周佳佳专业化学工程与工艺班级学号 1001090605设计日期 2010 年 6 月 14 日至 2009 年 6 月 25日设计条件及任务：设计体系：甲醇－水体系设计条件：进料量：F= 200 kmol/h进料浓度：Z F= 0.35 （摩尔量分数）进料状态：q= 1.08操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降不大于0.7kPa。

塔顶冷凝水采用深井水，温度t＝12℃；塔釜加热方式：间接蒸汽加热，采用3kgf/cm2(表压)水蒸汽全塔效率：E T = 52%分离要求：X D= 0.995（质量分数）；X W= 0.002（质量分数）；回流比：R/R min =1.6指导教师刘晓勤、王晓东2010年6月11日目录绪论 (1)1.精馏简介 (1)2.塔设备简介 (1)3.体系介绍 (2)4.设计要求 (2)第一节概述 (3)1.1精馏操求作对塔设备的要求 (3)1.2板式塔类型 (3)1.2.1筛板塔 (3)1.2.2浮阀塔 (3)1.2.3泡罩塔 (3)1.3设计单元操作方案简介 (4)1.4精馏塔的设计简介 (4)1.4.1 筛板塔设计须知 (4)1.4.2 筛板塔的设计程序 (4)第二节设计方案的初步确定 (5)2.1操作条件的确定 (5)2.1.1操作压力 (5)2.1.2进料状态 (5)2.1.3加热方式 (5)2.1.4冷却剂与出口温度 (5)2.1.5回流比 (6)2.1.6热能的利用 (6)2.2确定设计方案的原则 (6)2.3操作流程简图 (7)第三节板式精馏塔的工艺参数计算 (8)3.1 物料衡算与操作线方程 (8)3.2 理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)3.2.1理论板数的计算 (10)3.2.1实际板数的确定 (11)3.3操作压强的计算 (11)3.4操作温度的计算 (11)3.5塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (12)3.5.1密度及流量 (12)3.5.2液相表面张力的确定： (13)3.5.3液体平均粘度计算 (13)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)4.1塔的有效高度和板间距的初选 (14)4.1.1塔有效高度 (14)4.2 塔径 (14)第五节板式塔的结构 (16)5.1 塔的总体结构 (16)5.2 总塔高度 (16)5.2.1塔顶空间H D (16)5.2.2塔底空间 (16)5.2.3整体塔高 (16)5.2.4人孔数 (16)5.3 塔板结构 (16)5.3.1溢流装置 (16)5.3.2弓形降液管宽度W d和面积A f (17)h (18)5.3.3降液管底隙高度5.3.4塔板布置及筛孔数目与排列 (18)5.4.筛板的力学检验 (19)5.4.1塔板压降 (19)5.4.2液面落差 (20)5.4.3液沫夹带 (20)5.4.4漏液 (21)5.4.5液泛 (21)5.5.塔板负荷性能图 (21)5.5.1漏液线 (21)5.5.2液沫夹带线 (22)5.5.3液相负荷下限线 (23)5.5.4液相负荷上限线 (23)5.5.5液泛线 (23)5.5.6操作弹性 (24)第六节设计结果汇总 (26)第七节精馏装置的附属设备 (28)7.1 管壳式换热器的设计与选型 (28)7.1.1塔顶冷凝器（列管式换热器） (28)7.1.2进料预热器 (31)7.2 再沸器 (32)7.3 管件 (33)7.3.1塔釜残液出料管 (33)7.3.2塔顶回流液管 (33)7.3.4塔釜再沸器蒸汽进口管 (33)7.3.5塔顶蒸汽进冷凝器进口管 (34)7.3.6塔顶冷凝水管 (34)7.4冷凝水泵的选择 (34)7.5除沫器 (35)7.6裙座 (35)附表 (36)1、常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系 (36)2、理论塔板数计算（MATLAB程序）： (36)3、进料、塔顶及塔釜温度—组成的插值计算（MATLAB程序） (37)4、史密斯关联图 (38)参考文献及设计手册 (38)设计感想 (39)感谢 (40)绪论1.精馏简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是一种属于传质分离的单元操作。

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23000吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。

得到含量≥95%（质量分数）的甲醇溶媒。

塔底废水中甲醇含量≤3%（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) 塔底加热蒸气压力0.3Mpa（表压）（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 3.1理论板层数T N 的求取 (2)3.1.1 相对挥发度的求取 ........................................................................................... 2 3.1.2 求最小回流比及操作回流比 ........................................................................... 3 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 ........................................................................... 6 4.1 操作压力的计算 ........................................................................................................... 6 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 ..................................................................................................... 10 6.1 溢流装置计算 . (10)6.1.1 堰长W l ............................................................................................................ 10 6.1.2 溢流堰高度W h ............................................................................................... 10 6.1.3 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 (12)7 塔板的流体力学验算 (12)7.1 塔板压降 (12)h计算 (12)7.1.1 干板阻力ch计算 (12)7.1.2 气体通过液层的阻力17.1.3 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 (14)7.5 液泛 (14)8 塔板负荷性能图 (15)8.1 漏液线 (15)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 (17)8.5 液泛线 (17)9 筛板塔设计计算结果 (19)10 精馏塔接管尺寸计算 (20)d (20)10.1 塔顶蒸气出口管的直径Vd (20)10.2 回流管的直径Rd (20)10.3 进料管的直径Fd (21)10.4 塔底出料管的直径W11 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 (22)14 主要符号说明 (22)1 设计方案的确定本设计任务为分离甲醇－水混合物。

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。

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。