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)
5.1.5塔底进气管 (34)
5.2 筒体 (34)
5.3 封头 (34)
5.4法兰的选取 (34)
5.5裙座 (35)
5.6人孔 (35)
第六章塔总高度设计 (36)
6.1塔顶部空间高度 (36)
6.2塔总体高度计算 (36)
第七章设计心得 (37)
参考文献 (38)
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，因此它在石油化工生产中得到广泛应用。
该设计选用逐级接触式的筛板塔作为分离设备，一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，这就需要对各个部件做出选择并给出合理的工艺尺寸,因此我们对精馏塔进行物料衡算，由y
t-
-间的关系并差取相关数
x
据，确定相对挥发度和回流比求出相平衡方程和操作线方程，然后通过逐板计算法算得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，最后对塔高、塔径、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图），最终得到符合工艺要求的精馏塔并能完成生产任务。
第一章设计题目及设计方案简介
一．设计题目
分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计
生产能力：年处理原料能力为12万吨（开工率300天/年）
原料：乙醇含量为25%（质量分数，以下同）的常温液体。
分离要求：塔顶：甲醇纯度不低于99%，
塔底：甲醇不得高于0.6%。
二．设计方案简介
设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下回流至塔内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2倍。塔釜采用间接蒸汽加热具体如下：塔型的选择本设计中采用筛板塔。筛板塔的优点是结构比浮阀塔更简单，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，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。压降较低。缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。
加料方式和加料热状况的选择：加料方式采用泵加料。虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取泡点进料。
塔顶冷凝采用全冷凝器用水冷却。甲醇和水不反应而且容易冷却，故使用全冷凝器，塔顶出来的气体温度不高冷凝回流液和产品温度不高无需进一步冷却，此分离也是为了得到甲醇故选用全冷凝器。
回流方式可分为重力回流和强制回流，对于小型塔冷凝器一般安装在塔顶。其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流控制较难。如果需要较高的塔处理或因为不易检修和清理，这种情况下采用强制回流故本设计采用强制回流。
加热方式为直接加热和间接加热。直接加热由塔底进入塔内。由于重组分是水故省略加热装置。但在一定的回流比较条件下，塔底蒸汽对回流有稀释作用，使用理论板数增加，费用增加，间接蒸汽加热器是塔釜液部分汽化维持原来浓度，以减少理论板数。本设计采用间接蒸汽加热。
目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，此次设计采用精确计算与软件验算相结合的方法。
