甲醇和水筛板精馏塔分离

摘要

本次设计采用板式精馏塔（筛孔塔）分离甲醇——水溶液。采用筛板精馏塔，进行甲醇-水的分离。明确设计条件后确定设计方案以及设计步骤。首先进行精馏塔的工艺设计，做全塔物料衡算求气液流量，利用excel求实际回流比为，操作线方程，实际塔板数以及塔径。其次进行塔板工艺尺寸的计算，分别求出精馏段和提馏段的堰高、弓降液管的宽度和横截面积、降液管底隙高度再确定塔板上筛孔数目，并采用正三角形排列。对塔板的流体力学性能验算检验均符合要求。最后确定精馏塔的结构中的人孔、管道、封头、筒体、支座等的尺寸；以及附属设备冷凝器、预热器，泵的型号。

关键词：板式精馏塔；甲醇--水；设计计算

Abstract

The design uses a float valve column（sieve tower）to separate methanol –water. After understanding the conditions of design, we need to list the design steps. First of all, designing the distillation process .In this step, we calculated the liquid and vapor flow by whole tower material balance equation, got actual reflux ratio by excel ,acquired operating line equation, and found the actual plate number and the column diameter round .Second, calculating process dimensions for plates. Checking on the tray hydrodynamics test are in line with requirements. Finally, finding proper distillation manhole structure, pipes, head, cylinder, bearings and other dimensions; and ancillary equipment condensers, heater, pump model. Keywords: Plate distillation column; methanol - water; design calculations

目录摘要I

AbstractⅡ

引言1

第1章设计条件及任务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操作条件的确定3

2.1.1操作压力3

2.1.2进料状态3

2.1.3加热方式3

2.2确定设计方案的原则4

2.2.1满足工艺和操作的要求4

2.2.2满足经济上的要求4

2.2.3保证安全生产4

第3章精馏塔的工艺设计5

3.1 物料衡算5

3.2实际回流比5

3.2 .1相平衡曲线的确定5

3.2.2操作线方程的建立6

3.3理论塔板数的确定8

3.4实际塔板数的计算13

3.4.1 总板效率E T的计算13

3.4.2 实际塔板数的计算14

3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算12

3.5.1 操作温度的确定15

3.5.2操作压强的确定15

3.5.3 气体密度的计算：16

3.5.4 平均密度的计算16

3.5.5 表面张力的计算17

3.5.6液体平均粘度计算19

3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算19

第4章塔板工艺尺寸的计算22

4.1精馏段以及提留段塔板工艺尺寸的计算22

4.1.1堰高的计算22

4.1.2 降液管底隙高度h o的计算23

4.1.3弓降液管的宽度和横截面积的计算20

4.2塔板的分布及筛孔排列20

4.2.1 塔板分布20

4.2.2筛孔排列21

4.3筛板的流体力学性能检验22

4.3.1塔板压降22

4.3.2液沫夹带28

4.3.3.漏液28

4.3.4液泛28

4.4塔板负荷性能图29

4.4.1 漏液线29

4.4.2 液沫夹带线31

4.4.3液相负荷下限线31

4.4.4液相负荷上限线32

4.4.

5.液泛线32

第5章板式塔的结构31

5.1塔体结构31

5.1.1 塔顶空间31

5.1.2 人孔31

5.1.3塔釜高度H B31

第6章附属设备32

6.1冷凝器32

6.2预热器32

6.3离心泵的选用33

第7章接管尺寸的确定39

7.1液流管39

7.1.1进料管39

7.1.2回流管40

7.1.3塔釜出料管40

7.2汽流管41

7.2.1塔顶蒸汽出料管41

7.2.2塔釜进气管41

第8章附属高度确定41

8.1筒体41

8.2封头42

8.3吊柱42

8.4支座43

8.5除沫器38

8.6塔总体高38

第9章附属设备设计结果汇总43第10章设计评价41

参考文献42

引言

甲醇最大的用途是制造其他化学品。大约40%的甲醇会被转化为甲醛，再用于生产塑料，胶合板，涂料，炸药, 和免烫纺织品。可见甲醇成为了非常重要的化工原料和燃料。长期以来，甲醇的制备主要采用精馏工艺，但是由于甲醇本身存在毒性，加工和保存都存在一定危险性，因此，研究和改进甲醇—水体系的精馏设备也是非常重要的。

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等行业得到广泛的应用。精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挥发度的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。在工业中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。本次设计任务为设计一定处理量的甲醇-水混合物的精馏塔。

板式精馏塔是出现的很早的一种精馏塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。及填料塔相比，板式精馏塔具有以下优点：生产能力（20%-40%）板效率（10%-50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装维修都较容易。在板式精馏塔中，筛板塔较泡罩塔，结构更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60%，为浮阀塔的80%左右，处理能力大，综合考虑更符合本设计的要求。

第1章设计条件及任务

1.1设计条件

在常压操作的连续板式精馏塔内分离甲醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加热，生产能力和产品的质量要求如下：

生产能力： 7.1t/h

原料：甲醇含40%(质量分数，下同）的常温液体

分离要求：塔顶甲醇含量为≥99.7%

塔底甲醇含量为≤0.5%

操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降<0.7kPa，塔顶为全凝器，泡点回流，R =（1.1~2）Rmin。

1.2设计任务

1 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、

管线及有关控制或观测所需的主要仪表及装置；

2 精馏塔的工艺计算及结构设计：

1）物料衡算确定理论板数和实际板数；（可采用计算机编程）

2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；

3）确定塔板和降液管结构；

4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核；

5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。

3 计算塔高和接管尺寸；

4 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量或再沸器换热面积。

5 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图；（如果精馏段和提

馏段设计结果不同，则应分别绘出）

6设计结果概要或设计一览表；

7 设计小结和参考文献；

8 绘制装配图和带控制点的工艺流程图各一张（可采用CAD绘图）。

第2章设计方案的确定

2.1操作条件的确定

确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。例如、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式以及安全等。下面结合课程设计的需要，对某些问题作些阐述。

2.1.1操作压力

蒸馏操作通可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。甲醇-水体系设计中，由于甲醇沸点337K，水沸点373.2K,此外甲醇和水在常压下都是液体，而且都不是热敏性物料，根据课程设计要求，选择常压精馏。

2.1.2进料状态

进料状态及塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。实际生产中一般都将料液预热到泡点送入塔中，此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。

2.1.3加热方式

若塔底产物近于纯水，而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精及水的混合液)，便可采用直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热；在釜内只须安装鼓泡管，不须安置庞大

的传热面。这样，可节省一些操作费用和设备费用。在本次课程设计中对于甲醇--水的二元混合液，甲醇是轻组分，水由塔底排出，适合采用直接蒸汽加热。

冷却剂的选择由塔顶蒸汽温度决定。水的入口温度由气温决定，出口温度由设计者确定。冷却水出口温度取得高些，冷却剂的消耗可以减少，但同时温度差较小，传热面积将增加。冷却水出口温度的选择由当地水资源确定，但一般不宜超过50℃，否则易节垢。

2.2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。为此，必须具体考虑如下几点：

2.2.1满足工艺和操作的要求

所设计出来的流程和设备，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。在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。

2.2.2满足经济上的要求

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，就能节约很多蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。同样，回流比的大小对操作费和设备费也有很大影

响。

2.2.3保证安全生产

甲醇属易燃物料且有毒，不能让其蒸汽弥漫车间，也不能使用容易发生火花的设备。又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏。

第3章精馏塔的工艺设计

3.1 物料衡算

F x ：原料组成（摩尔分数，下同）

D x ：塔顶组成

W x ：塔底组成

1、 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率

甲醇的摩尔质量 M 甲醇=32.04kg/ kmol 水的摩尔质量 M 水=18.02kg/kmol

F x =0.45932.04=0.3230.4590.541+32.0418.02D x =0.99732.04=0.9950.9970.003

+32.0418.02

W x =0.00532.04=0.002820.0050.995

+

32.0418.02

2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

M F=0.323×32.04+（1—0.323）×18.02=22.55kg/kmol

M D=0.995×32.04+(1—0.995）×18.02=31.97kg/kmol

M W=0.00282×32.04+(1—0.00282)×18.02=18.06kg/kmol 3.2实际回流比

3.2 .1相平衡曲线的确定

1、理论板数的求取

①甲醇—水在不同温度下的汽—液平衡组成

表3-1常压下甲醇-水物系相平衡数据

由上表平衡数据做出甲醇—水物系相平衡曲线：

图3-1 常压下甲醇-水体系相平衡图

y = -7495.4x 6 + 7743.5x 5 - 3118.9x 4 + 640.02x 3 - 79.38x 2

+ 8.1314x - 0.0003 (0≤X ≤0.3)

y = -0.9233x 4

+ 2.6868x 3

- 2.9098x 2

+ 1.8341x + 0.3118 (0.3

因为泡点进料，所以q=1 , 且X q =X F =0.323 且q 点过相平衡线, 则y q =0.682, R min =D q q q

x y y x --=0.87

3.2.2操作线方程的建立

由X F =0.323，X D =0.995，X W =0.00282,查气液平衡数据得： y F =0.682,y D =0.998,y W =0.0217 由1(1)x

y x

αα=

+-可求出，αF =4.50,αD =2.51,αW =7.84

则 精馏段混合物相对挥发度 3.36F D ααα==

提馏段混合物相对挥发度 5.94F w ααα== 全塔相对挥发度为3= 4.46D F W αααα=

min 10.99510.00282lg lg

110.995

0.00282=

7.478lg lg 4.46

W D D W x x x x N α⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎡-⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥

⎪ ⎪ ⎪⎪⎢⎥--⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦==≈

分别取R=1.1R min ，1.2R min ，1.3R min ……2.0 R min ，2.1R min ，2.2R min ，由

min 1

R R R -+查吉利兰关联图得

min 1

N N N -+,然后计算可得以下数据：

表3-2 R/ R min 的值及理论板数及操作费用的关系

图3-2最小回流比的确定

由图可知：最优R/ R min =1.5，则R=0.87×1.5=1.3

3.3理论塔板数的确定 1、物料衡算

F ：进料量（kmol/s ） D ：塔顶产品流量（kmol/s ） W ：塔底残液流量（kmol/s ） S ：水蒸汽流量（kmol/s ）

原料处理量：F=

7.11000

=314.8622.55

⨯kmol/h

总物料衡算：F+S=D+W 314.86+S =D+W 甲醇物料衡算：FX F =DX D +WX W 314.86×0.323=D ×0.995+W ×0.00282

由恒摩尔流假设：S=(R+1)*D S=(1.3+1)*D 联立解得 D=100.95kmol/h w=446.09kmol/h S=232.18kmol/h

2、求精馏塔的气液相负荷

==RD L 1.3×100.95=131.24kmol/h

V=(R+1)D =2.3×100.95=232.18kmol/h

L =L+F=131.24+314.86=446.10kmol/h V

=V=232.18kmol/h

3、求操作线方程

精馏段操作线方程 1n y +=1R

R ++1D x R +=0.565xn +0.433 提馏段操作线方程 1W n n Wx L

y x V V

+=

-=1.921x n -5.418×10-3

4、逐板计算法求理论板数

用Excel作图得：

图3-3理论板数的确定

因为塔顶为全凝器 10.995D y X == 通过相平衡方程求 X 1=0.988 再通过操作线方程如此反复得

表3-3塔板气液组成

序号 Y X 1 0.995 0．988 2 0.991 0.978 3 0.986 0.964 4 0.978 0.945 5

0.967

0.92

由x14=0.252

3.4实际塔板数的计算

3.4.1 总板效率E T的计算

（1）确定相对挥发度

根据气液平衡表，用内插法求得塔顶温度T D ，塔釜温度T W ，进料口温度T F 。

塔顶温度 t D =64.55℃ 进料板温度 tF=77.38℃ 塔釜温度 t w =99.49℃ 精馏段平均温度 tm=+64.55+77.38

=

=70.9722

D

F

t t

℃

提馏段平均温度 t m ′=+77.38+99.49

==88.4422

F W t t ℃

根据气液平衡表和精馏段，提馏段平均温度，用内插法求得

精馏段气液组成： X=0.612，Y=0.830 提馏段气液组成： X=0.091，Y=0.393

由X F =0.323，X D =0.995，X W =0.00282,查气液平衡数据得： X F =0.682,X D =0.998,Y W =0.0217 由1(1)x

y x

αα=

+-可求出，αF =4.50,αD =2.51,αW =7.84

则 精馏段混合物相对挥发度

3.36α== 提馏段混合物相对挥发度

5.94α== 全塔相对挥发度为

4.46α=

（2）确定粘度

精馏段平均温度 70.97℃，0.612A x =,0.830A y =，查有机液体粘度共线图70.97℃下甲醇的粘度为0.31mPa.s ，查教材附录水的粘度为0.41mPa.s 。

故混合物粘度0.6120.310.3880.410.3488L i i x μμ==⨯+⨯=∑mPa.s

提馏段平均温度 88.44℃，0.091A x =,0.393A y =，查有机液体粘度共线

甲醇—水分离过程填料精馏塔设计

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/kmol X 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]=0.995 X W =(0.005/32.04)/(0.005/32.04+0.995/18.02)=0.0028 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+(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=18.06kg/kmol 2.3物料衡算 原料处理：q n,F =3000/22.56=132.98 kmol/h 总物料衡算: 30.728=q n,D +q n,W 甲醇物料衡算: 132.98*0.324=0.995 q n,D +0.0028q n,W 解得: q n,D =43.05kmol/h q n,W =89.93kmol/h 3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.

化工原理课程设计—甲醇和水筛板精馏塔分离

设计计算 <一>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，将原料液通过预加热器至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离系，最小回流比，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 <二>精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 M 甲醇=32.04kg/ kmol 水的摩尔质量 M 水=18.02kg/kmol X F =0.432.04=0.2730.40.6+32.0418.02 X D =0.999732.04=0.99470.99970.0003+32.0418.02 X W =0.00532.04 =0.0028180.0050.995+ 32.0418.02 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =0.273×32.04+（1—0.273）×18.02=21.85kg/kmol M D =0.9947×32.04+(1—0.9947）×18.02=31.96kg/kmol M W =0.002818×32.04+(1—0.002818)×18.02=18.06kg/kmol 3、物料衡算 原料处理量：F= 210000000 =115.573302421.85 ⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算：F=D+W 115.57=D+W 甲醇物料衡算：FX F =DX D +WX W 115.57×0.273=D×0.9947+W×0.002818 联立解得 D=31.48kmol/h w=84.09kmol/h <三>塔板数的确定 1、理论板数的求取 ①由 y= 1+(-1)x x αα及甲醇—水在不同温度下的汽—液平衡组成 温度 液相 气相 a 温度 液相 气相 a 92.9 0.0531 0.2834 7.05 81.6 0.2083 0.6273 6.4 90.3 0.0767 0.4001 8.03 80.2 0.2319 0.6485 6.11 88.9 0.0926 0.4353 7.55 78 0.2818 0.6775 5.35 86.6 0.1257 0.4831 6.5 77.8 0.2909 0.6801 5.18 85 0.1315 0.5455 7.93 76.7 0.3333 0.6918 4.49 83.2 0.1674 0.5586 6.29 76.2 0.3513 0.7347 5.11 82.3 0.1818 0.5775 6.15 73.8 0.462 0.7756 4.02 72.7 0.5292 0.7971 3.49 68 0.7701 0.8962 2.57 71.3 0.5937 0.8183 3.08 66.9 0.8741 0.9194 1.64 70 0.6849 0.8492 2.59

甲醇和水筛板精馏塔分离

摘要 本次设计采用板式精馏塔（筛孔塔）分离甲醇——水溶液。采用筛板精馏塔，进行甲醇-水的分离。明确设计条件后确定设计方案以及设计步骤。首先进行精馏塔的工艺设计，做全塔物料衡算求气液流量，利用excel求实际回流比为，操作线方程，实际塔板数以及塔径。其次进行塔板工艺尺寸的计算，分别求出精馏段和提馏段的堰高、弓降液管的宽度和横截面积、降液管底隙高度再确定塔板上筛孔数目，并采用正三角形排列。对塔板的流体力学性能验算检验均符合要求。最后确定精馏塔的结构中的人孔、管道、封头、筒体、支座等的尺寸；以及附属设备冷凝器、预热器，泵的型号。 关键词：板式精馏塔；甲醇--水；设计计算

Abstract The design uses a float valve column（sieve tower）to separate methanol –water. After understanding the conditions of design, we need to list the design steps. First of all, designing the distillation process .In this step, we calculated the liquid and vapor flow by whole tower material balance equation, got actual reflux ratio by excel ,acquired operating line equation, and found the actual plate number and the column diameter round .Second, calculating process dimensions for plates. Checking on the tray hydrodynamics test are in line with requirements. Finally, finding proper distillation manhole structure, pipes, head, cylinder, bearings and other dimensions; and ancillary equipment condensers, heater, pump model. Keywords: Plate distillation column; methanol - water; design calculations

分离甲醇水混合液的筛板精馏塔的设计计算

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T 2.3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)

甲醇水筛板精馏

目录前言.............................................. 错误 未定义书签。第一节设计方案. (5) 1.1操作条件的确定 (5) 1.操作压力的确定 (5) 2.进料状态 (5) 3 加热方式 (6) 4.回流比 (6) 1.2确定设计方案的原则 (7) 第二节工艺流程图 (7) 第三节板式精馏塔的工艺计算 (8) 3.1 物料衡算 (8) 3.3 理论塔板数的计算 (9) 3.4实际板数的确定 (11) 第四节塔径塔板工艺尺寸的确定 (13) 4.1 各设计参数 (13) 4.1.1 操作压力精mp (13) 4.1.2温度 (13) 4.1.3平均摩尔质量mM (13) 4.1.4平均密度m (14) 4.1.5液体表面张力m (16) 4.1.6液体粘度的计算 (16) 4.1.7液负荷计算 (17) 4.2 塔径塔板工艺尺寸的确定 (18) 4.2.1 塔径的计算 (18) 4.2.2 溢流装置的确定 (20) 4.2.3 安定区与边缘区的确定 (22) 4.2.4 塔板布置图阀孔数的确定及排列 (23) 4.2.5塔板的流体力学验算 (25) 4.2.3汽液负荷性能计算 (28) 第五节设计结果汇总 (31) 第六节辅助设备的设计 (32) 6.1 塔顶全凝器的计算及选型 (32) 6.2 塔底再沸器面积的计算及选型 (34) 6.3 其他辅助设备的计算及选型 (35) 6.3.1 进料管 (35) 6.3.2 回流管 (35) 6.3.3 塔釜出料管 (35) 6.3.4 再沸器蒸汽进口管 (36) 6.3.5 冷凝水管 (36) 6.3.6 冷凝水泵 (36) 6.3.7 进料泵和塔高、人孔数的计算 (37) 第七节参考文献及设计手册 (38) 第八节设计感想 (39)

分离甲醇—水混合液的筛板精馏塔--化工原理课程设计汇编完整

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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

甲醇水筛板精馏塔课程设计

化学与化学工程学院 《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： 2010054052

指导教师：朱宪 荣 课程设计时间2013、6、8——2013、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20100054052 指导教师朱宪荣 设计日期：2013 年6月8日至2013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 5 1.精馏与塔设备简介 5 2.体系介绍 5 3.筛板塔的特点 6 4.设计要求: 6 二、设计说明书7 三．设计计算书8 1.设计参数的确定8 1.1进料热状态 8 1.2加热方式8 1.3回流比（R）的选择 8 1.4 塔顶冷凝水的选择8 2.流程简介及流程图8 2.1流程简介8 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定9 3.1理论板数计算9 3.1.1物料衡算9

甲醇_水精馏塔的设计说明

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 4kPa(表压) 2) 进料热状态 q=2/3 3) 回流比最小回流比的1.3倍 4) 塔底加热蒸气压力 0.3Mpa（表压） 5）单板压力降≤0.7kPa （三）塔板类型 浮阀塔（F1型） （四）工作日 每年工作日为300天，每天24小时连续运行 （五）设计容

1、设计说明书的容 1) 精馏塔的物料衡算； 2) 塔板数的确定； 3) 精馏塔的工艺条件与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 一、概述错误!未定义书签。 1.1 设计依据4 1.2 技术来源错误!未定义书签。 1.3 设计任务与要求错误!未定义书签。 二：计算过程错误!未定义书签。 1. 塔型选择错误!未定义书签。 2. 操作条件的确定错误!未定义书签。 2.1 操作压力错误!未定义书签。 2.2 进料状态错误!未定义书签。 2.3 加热方式错误!未定义书签。 2.4 热能利用错误!未定义书签。 3. 有关的工艺计算错误!未定义书签。 3.1 最小回流比与操作回流比的确定错误!未定义书签。

化工原理甲醇—水精馏塔设计

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。负荷调节范围可以在30%～110%，筛板塔的调节范围在70%～100%； 4)液体滞留量少，启动和负荷调节速度快； 5)可节约能源。由于阻力小，空气进塔压力可降低0.07MPa左右，因而使空气压缩能耗减少6.5%左右； 6)塔径可以减小。 此外，应用规整填料后，由于当量理论塔板的压差减小，全精馏制氩可能实现，氩提取率提高10%～15%。 本文以甲醇和水的混合液为研究对象，因为甲醇和水在常压下相对挥发度较大，较易分离。根据物理性质，操作条件等因素条件下选用泡点进料，塔顶再沸器和塔顶回流的方式，将甲醇和水进行分离的填料精馏塔。 本课程设计者能力有限，在设计中难免会有不足之处，恳请老师和读者给予批评指正。

甲醇——水分离过程板式精馏塔设计

滨州学院 课程设计任务书 一、课题名称 甲醇——水分离过程板式精馏塔设计 二、课题条件（原始数据） 原料：甲醇、水溶液 处理量：3200Kg/h 原料组成：33%（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：98%（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 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

滨州学院化工原理课程设计说明书 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 ⑴写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源 ⑵每项设计结束后列出计算结果明细表 ⑶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

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 (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)

甲醇---水溶液连续筛板精馏塔设计资料

长沙学院 课程设计说明书 题目甲醇-水溶液连续筛板精馏塔 设计 系(部) 生物工程与环境科学系 专业(班级) 09级生物工程二班 姓名付玲 学号2009052216 指导教师刘静宇 起止日期2011.11.28-2011.16

符号说明： 英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m 2 Af---- 降液管的截面积, m 2 Ao---- 筛孔区面积, m 2 A T ----塔的截面积 m 2 △P P ----气体通过每层筛板的压降 C----负荷因子 无因次 t----筛孔的中心距 C 20----表面张力为20mN/m 的负荷因子 do----筛孔直径 u ’o ----液体通过降液管底隙的速度 D----塔径 m Wc----边缘无效区宽度 e v ----液沫夹带量 kg 液/kg 气 Wd----弓形降液管的宽度 E T ----总板效率 Ws----破沫区宽度 R----回流比 Rmin----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m ----平均温度 ℃ g----重力加速度 9.81m/s 2 Z----板式塔的有效高度 Fo----筛孔气相动能因子 kg 1/2/(s.m 1/2) hl----进口堰与降液管间的水平距离 m θ----液体在降液管内停留时间 h c ----与干板压降相当的液柱高度 m υ----粘度 hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度 m ρ----密度 hf----塔板上鼓层高度 m σ----表面张力 h L ----板上清液层高度 m Ψ----液体密度校正系数 h 1----与板上液层阻力相当的液注高度 m 下标 ho----降液管的义底隙高度 m max----最大的 h ow ----堰上液层高度 m min----最小的 h W ----出口堰高度 m L----液相的 h ’W ----进口堰高度 m V----气相的 h σ----与克服表面张力的压降相当的液注高度 m H----板式塔高度 m H B ----塔底空间高度 m Hd----降液管内清液层高度 m H D ----塔顶空间高度 m H F ----进料板处塔板间距 m H P ----人孔处塔板间距 m H T ----塔板间距 m H 1----封头高度 m H 2----裙座高度 m K----稳定系数 l W ----堰长 m Lh----液体体积流量 m 3/h Ls----液体体积流量 m 3/s n----筛孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa T----理论板层数 u----空塔气速 m/s u 0,min ----漏夜点气速 m/s u o ’ ----液体通过降液管底隙的速度 m/s V h ----气体体积流量 m 3/h V s ----气体体积流量 m 3/s W c ----边缘无效区宽度 m W d ----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m Z ---- 板式塔的有效高度 m 希腊字母 δ----筛板的厚度 m θ----液体在降液管内停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m 3 σ----表面张力N/m φ----开孔率 无因次 α ----质量分率 无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的

设计甲醇-水溶液的常压筛板精馏塔化工课程设计

化工课程设计 学院：化学与化工学院班级：化工1204 姓名：李敏 学号：1215010424 2015年1月8日

目录 一、绪论 (5) 二、设计方案简介 (7) 2.1 设计分析 (7) 2.2 设计方案 (7) 工艺流程 (7) 设计方案概述 (8) 三、装置设备的工艺计算 (9) 设计题目中的已知条件： (9) 物料的衡算 (9) 塔板数的确定 (10) 甲醇和水的气液平衡数据 (10) 3.4 操作线方程 (11) 3.5 理论塔板数的确定 (12) 实际塔板数 (14) 筛板的力学验算 (17) 漏液验算 (18) 四、精馏塔热量衡算 (19) 热量衡算 (19)

塔顶蒸汽带出热量Q V (19) 塔底产品带出热量Q W (19) 进料带入热量Q F (19) 回流带入热量Q L (20) 塔釜加热量Q B (20) 总的热量衡算 (20) 五、主要设备尺寸计算 (21) 塔和塔板工艺尺寸计算 (21) 塔径 (21) 精馏塔高度的计算 (22) 溢流装置 (22) 堰长 (22) 堰高 (22) 塔板的分块 (23) 筛孔计算及其排列 (25) 5.9 塔高的计算 (25) 六、辅助设备的选择 (26) 蒸汽管 (26) 回流管 (26)

进料管 (26) 塔釜液出口 (26) 间接蒸汽加热管 (27) 七、设计结果与参考文献 (28) 计算结果总表 (28) 7.2 参考文献： (29) 八、主要符号说明 (30) 九、后记 (31)

一、绪论 原理 精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏；根据混合物的组分数，可分为二元精馏和多元精馏；根据是否在混合物中加入影响汽液平衡的添加剂，可分为普通精馏和特殊精馏（包括萃取精馏、恒沸精馏和加盐精馏）。若精馏过程伴有化学反应，则称为反应精馏。 双组分混合液的分离是最简单的精馏操作。典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔底,其余馏出液是塔顶产品。位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。当使n组分混合液较完全地分离而取得n个高纯度单组分产品时，须有n-1个塔。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。

[优秀毕业设计精品] 分离甲醇—水混合液的连续筛板精馏塔设计

[优秀毕业设计精品] 分离甲醇—水混合液的连续筛板精馏塔设计

《化工原理课程设计》说明书 设计题目： 分离甲醇—水混合液的连续筛板精馏塔设计学院：化工与药学院 专业：化学工程与工艺 年级班别：09级化工工艺2班 学号： 学生姓名： 时间：2011 年12月31日

前言 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计苯-甲苯物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。 塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。 精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。 精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 关键词：甲醇水精馏段提馏段