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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/kmolXF=(0.46/32.04)/[0.46/32.04+0.54/18.02]=0.324XD=(0.997/32.04)/[0.997/32.04+0.003/18.02]=0.995XW=(0.005/32.04)/(0.005/32.04+0.995/18.02)=0.00282.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.324*32.04+(1-0.324)*18.02=22.56kg /kmolMD=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kg/kmolMW=0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06kg/kmol2.3物料衡算原料处理：qn,F=3000/22.56=132.98 kmol/h总物料衡算: 30.728=qn,D +qn,W甲醇物料衡算: 132.98*0.324=0.995 qn,D +0.0028qn,W解得: qn,D =43.05kmol/h qn,W=89.93kmol/h3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.3.1.2求最小回流比及操作回流比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 =0.682 x =0.324 故最小回流比; R min=(x D –y q )/(y q –x q )=(0.995-0.682)/(0.682-0.324)=0.87. 取操作回流比:R=1.743.1.3求精馏塔的气液相负荷q n,L =R* q n,D =1.74*43.05=74.91kmol/hq n,V =(R+1)* q n,D =2.74*43.05=117.96kmol/h q 、n,L= q n,L +q n,F =74.91+132.98=207.89 kmol/h q 、n,V = q n,V =117.96 kmol/h 3.1.4操作线方程 精馏段：y===0.635x+0.363提馏段：y ’===1.762-0.00213.1.5采用图解法求理论求解结果为：总理论板数: N T =11 进料位置为: N F =7 3.2全塔效率E绘出甲醇-水的气液平衡数据作t-x/y 图,查得:塔顶温度: t=64.6℃ 塔平均温度:t=82.0℃塔釜温度: t=99.3℃ 精馏段平均温度:t=70.75℃ 进料温度: t=76.8℃ 提馏段平均温度:t=88.05℃ 82.0℃下进料液相平均粘度:查手册有:μ甲=0.272mpas, μ水=0.3478mpas ，x 甲=0.192 y 甲=0.565μ=X μ甲+(1-X) μ水=0.324*0.272+(1-0.324)*0.3478=0.323mpasα===5.47=0.49=0.49=0.433.3实际塔板数的求取精馏段实际板层数: N=N/=6/0.43=13.95≈14块提留段实际板层数: N =N/=5/0.43=11.63≈12块.4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算4.1平均摩尔质量塔顶平均摩尔质量:X=Y=0.995. 查平衡曲线(X-Y图)得:X=0.98 MVD=0.995*32.04+(1-0.995)*18.02=31.97kmol/hMLD=0.98*32.04+(1-0.98)*18.02=31.76kmol/h 进料板层平均摩尔质量:查X-Y图得: YF =0.578 XF=0.196MVF=0.578*32.04+(1-0.578)*18.02=26.12kmol/hMLF=0.196*32.04+(1-0.196)*18.02=20.77kmol/h 塔底平均摩尔质量:XW =0.0028. YW=0.013MVW=0.013*32.04+(1-0.013)*18.02=18.20 kmol/hMLW=0.0028*32.04+(1-0.0028)*18.02=18.06kmol/h 精馏段平均摩尔质量:MVJ=(+)/2=(31.97+26.12)/2=29.05 kmol/hMLJ=(+)/2=(31.76+20.77)/2=26.27 kmol/h提馏段平均摩尔质量:M’VJ=(+)/2=(26.12+18.20)/2=22.16 kmol/hM’LJ=(+)/2=(20.77+18.06)/2=19.41kmol/h4.2平均密度计算(1).气相平均密度:由气液平衡图求得蒸汽平均温度：tJ = 70.75℃，tT=88.05℃故得精馏段的蒸汽密度：ρY，J =M T，J /22.4*[T0 /（T0 +t J）] =1.063kg/m3提留段的蒸汽密度：Y，T =MT，T/22.4*[T/（T+tT）] =0.748kg/m3(2).液相平均密度计算: 液相平均密度依下列式计算:1/lm=∑i/i塔顶液相平均密度计算:由t=64.6℃查手册得:甲醇=747.24kg/m -3水=980.66 kg/m 3lDm=1/[(0.997/747.24)+(0.003/980.66)]=747.77 kg/m 3进料板液相平均密度:由t=76.8℃,查手册得: 甲醇=736.88kg/m -3水=974.98kg/m 3进料板液相的质量分数：甲醇=0.196*32.04/[(0.196/32.04)+(0.804/18.02)]=0.302lFm=1/[(0.302/736.88)+(0.698/974.98)]=888.30 kg/m 3塔底液相的平均密度：查手册得在99.3℃时水的密度为：甲醇=712.9kg/m -3水=958.88 kg/m 3=1/[(0.005/712.9)+(0.995/958.88)]=957.23kg/m 3精馏段液相平均密度为:lJ=(747.77+888.30)/2=818.04 kg/m 3提留段液相平均密度：lT=（888.30+957.23）/2=922.77 kg/m 34.3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=64.6℃查手册得: δ甲醇=18.2 mN/m δ水 =65.345 mN/m δlDm =0.995*18.2+0.005*65.345=18.44 mN/m进料板液相表面张力的计算:由t=76.8℃查手册得: δ甲醇=17.3mN/m δ水=63.144 mN/mδlFm=0.122*17.3+0.818*63.144=54.16 mN/m 塔釜液体的表面张力接近水的表面张力，由t= 99.3℃查手册得：δ甲醇=12.878mN/m δ水=58.933 mN/mδlWm=0.0028*12.878+0.9972*58.933=58.80 mN/m 精馏段液相平均表面张力为:δlT=(18.44+54.16)/2=36.3 mN/m提留段液体平均表面张力为：δlT=(54.16+58.80)/2=56.48 mN/m4.4液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即:lgμm =∑xilgμi塔顶液相平均粘度的计算:由t=64.6℃查手册得：μ甲醇=0.330 mpas μ水=0.448 mpaslgμlDm=0.995*lg0.33+0.005*lg0.448解出：μlDm=0.3305 mpas进料板液相平均粘度的计算：由t=76.8℃查手册得：μ甲醇=0.286 mpas μ水=0.329 mpaslgμlFm=0.196*lg(0.286)+0.804*lg(0.329)解出：μlDm=0.3587 mpas塔釜液相平均粘度的计算：由t=99.3℃查手册得：μ甲醇=0.2295mpas μ水=0.2861mpaslgμlWm=0.0028*lg(0.2295)+0.9972*lg(0.2861)解出：μlDm=0.2859 mpas精馏段液相平均粘度为：μlJ=(0.3587+0.3305)/2=0.3346 mpas提留段液相平均粘度为：μlT=(0.3587+0.2859)/2=0.3223 mpas5精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1 塔径的计算5.1.1精馏段塔径计算WL=74.91*26.27=1967.89 kg/hWV=117.96*29.05=3426.74 kg/h精馏段气、液混合物的平均体积流量：= ==0.924m3/s= ==0.000668m3/s贝恩—霍根关联式=A-K=0.06225-1.75*解得：=5.36 m/s取=0.7=3.752 m/sD==0.56m圆整为0.6m此时==3.27m/s泛点速率校核：==0.61 在允许范围内5.1.2.提留段塔径计算计算方法同精馏段,计算结果为:uF=5.72m/sD=0.542 m圆整塔径,取 D=0.60m.泛点率校核：u==3.44m/su/ uF=(3.44/5.72)=0.60 (在允许范围内) 填料规格校核： D/d =600/50=12 >8液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为: (lw )m=0.08 m3 / m2h查附录五得：at=74.9m3 /m2 .h.u min =(lw)m* at=0.08*74.9=5.992 m3 / m2hu=3600*0.000668/(0.785*0.6*0.6)=8.51m3 / m2h >5.992 m3 / m2h 5.2填料层高度计算Z=HETP*NT.Lg(HETP)=h-1.292lnδl +1.47lnμl查表有: h=7.0653.精馏段填料层高度为：HETP=0.862m Z景=6*0.862=5.172 mZ′精=1.25*5.172=6.465 m提留段填料层高度为：HETP=0.442mZ提=5*0.442=2.21 mZ′提=1.25*2.21=2.76 m设计取精馏段填料层高度为6.5m,提留段填料层高度为3m.对于环矩鞍填料, 要求h/D=8～15. hmax≤6m.取h/D=12, 则 h=12*600=7.2 m.不需要分段。
一、实习背景随着我国经济的快速发展，甲醇作为重要的化工原料和燃料，其需求量逐年增加。
甲醇精馏是甲醇生产过程中的关键环节，旨在通过精馏技术提高甲醇的纯度，满足下游产业对高纯度甲醇的需求。
为了深入了解甲醇精馏工艺，提高自身实践操作能力，我于XX年XX月XX日至XX年XX月XX日在XX公司进行了为期两周的甲醇精馏实习。
二、实习目的1. 熟悉甲醇精馏的基本原理和工艺流程。
2. 掌握甲醇精馏设备的操作方法和注意事项。
3. 学会分析甲醇精馏过程中的各种数据，解决实际问题。
4. 提高自己的动手能力和团队协作能力。
三、实习内容1. 甲醇精馏基本原理和工艺流程甲醇精馏是利用甲醇与其他组分沸点差异，通过精馏塔将甲醇从混合物中分离出来的过程。
甲醇精馏工艺主要包括以下几个步骤：（1）甲醇原料的预处理：将甲醇原料进行预热、过滤等预处理，确保原料的纯度和质量。
（2）进料：将预处理后的甲醇原料送入精馏塔底部，作为进料。
（3）加热：加热蒸汽通过塔底加热器对进料进行加热，使甲醇蒸发。
（4）蒸馏：甲醇蒸汽在精馏塔内上升，与塔底冷凝液进行逆流接触，不断进行传质和传热，使甲醇逐渐富集。
（5）冷凝：甲醇蒸汽在精馏塔顶部冷凝器中冷凝成液体，得到高纯度甲醇。
（6）分离：将精馏塔顶部冷凝液与塔底加热器循环液分离，得到高纯度甲醇和少量杂质。
2. 甲醇精馏设备操作在实习过程中，我学习了甲醇精馏设备的操作方法和注意事项。
主要包括：（1）精馏塔：熟悉精馏塔的结构、操作原理和日常维护保养。
（2）加热器：掌握加热器的操作方法，确保加热蒸汽压力和温度稳定。
（3）冷凝器：了解冷凝器的结构、操作原理和日常维护保养。
（4）循环泵：掌握循环泵的操作方法，确保循环液流量稳定。
3. 数据分析与处理在实习过程中，我学会了分析甲醇精馏过程中的各种数据，如进料量、蒸汽压力、温度、液位等，并针对数据分析结果，提出改进措施。
例如，针对甲醇回收率低的问题，通过调整塔底加热蒸汽压力和塔顶冷凝液温度，提高了甲醇回收率。
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m p ............................ 错误!未定义书签。
化工流程模拟第二版例题答案一、例题内容。
假设有一个甲醇合成的化工流程，原料气主要成分为一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO_2）和氢气（H_2），按照一定的比例进入合成塔，在催化剂的作用下发生反应生成甲醇（CH_3OH）。
已知进入合成塔的原料气中，CO的体积分数为30%，CO_2的体积分数为10%，H_2的体积分数为60%，合成塔的反应压力为5MPa，温度为250℃，反应的转化率为80%。
要求计算出甲醇的产量以及剩余气体的组成。
二、答案及解析。
（一）计算甲醇的产量。
1. 确定反应方程式。
一氧化碳与氢气合成甲醇的反应方程式：CO + 2H_2 →(催化剂) CH_3OH二氧化碳与氢气合成甲醇的反应方程式：CO_2 + 3H_2 →(催化剂) CH_3OH + H_2O2. 假设原料气的总量。
为了方便计算，我们假设进入合成塔的原料气总量为100mol。
那么根据原料气的组成，CO的物质的量为100mol×30% = 30mol，CO_2的物质的量为100mol×10% = 10mol，H_2的物质的量为100mol×60% = 60mol。
3. 计算参与反应的各物质的量。
已知反应的转化率为80%。
对于CO反应的物质的量为30mol×80% = 24mol，根据反应方程式CO + 2H_2 →(催化剂) CH_3OH，1mol CO反应生成1mol甲醇，所以由CO反应生成的甲醇的物质的量为24mol。
对于CO_2反应的物质的量为10mol×80% = 8mol，根据反应方程式CO_2 + 3H_2 →(催化剂) CH_3OH + H_2O，1mol CO_2反应生成1mol甲醇，所以由CO_2反应生成的甲醇的物质的量为8mol。
那么总的甲醇产量就是由CO和CO_2反应生成的甲醇物质的量之和，即24mol + 8mol = 32mol。
（二）计算剩余气体的组成。
甲醇-水板式精馏塔的设计计算东华大学化工原理课程设计题目甲醇-水混合液板式精馏塔的设计学院化工学院专业班级轻化1101班学生姓名指导教师成绩2014年 6 月27摘要设计选用板式精馏塔作为分离设备采用连续精馏的方法分离甲醇-水混合液。
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。
因此我们对精馏塔首先进行物料衡算，根据查得的甲醇-水物系平衡数据用作图法求得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，然后确定操作压力，操作温度，平均分子量，平均密度等基本物性参数。
对塔高、塔径、塔板、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图）并确定操作弹性，最后计算接管等一些附件的尺寸。
按任务书的任务顺序完成任务。
关键词：板式精馏塔；连续精馏；图解法AbstractThe design use a type of the plate type column as separation equipment using the method of continuous distillation separation methanol-water mixture. A full plate tower is mainly composed of cylindrical tower body, tower board, liquid pipe down, the overflow weir, the liquid dish and gas and liquid into, export tube components and other parts, this needs of every part to make a choice and give reasonable technology size. So we to, first of all, the material of the column calculation, according to check methanol-water content is balance data obtained by mapping method theory tower number by the board and tower efficiency the determination of the actual tower number plate, then check the operating pressure, operating temperature, average molecular weight, the average density of basic property parameters. High tower, tower of diameter, tower board, overflow device and so on each parts calculation and accounting check (such as load performance chart) and determined the elasticity of operation, finally calculated over the size of the some accessories, etc. According to the task of commitments to complete the task order.Key words: Plate column; Continuous distillation; Graphic method目录摘要 (I)Abstract (II)第1章总论 (4)1.1概述 (4)1.2 塔设备简介 (4)1.2.1塔设备类型 (4)1.2.2筛板塔优点 (4)第2章设计方案确定及流程说明 (5)2.1 进料状况 (5)2.2 加料方式和加料热状况 (6)2.3 塔顶冷凝方式 (6)2.4 回流方式 (6)2.5加热方式 (6)2.6工艺流程简介 (7)第3章精馏塔的设计计算 (7)3.1 物料衡算 (7)3.1.1原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)3.1.2原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 (8)3.1.3全塔物料衡算 (8)3.2 塔板数的确定 (8)3．2.1 理论塔板数的求解 (8)3.2.1.1回流比的确定 (9)3.2.1.2 操作线方程 (9)3.2.1.3 图解法确定理论塔板数 (10)3.2.2全塔效率及实际塔板数 (10)3.2.2.1 全塔效率 (10)3.2.2.2 实际塔板数 (10)3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)3.3.1操作压力 (11)3.3.2操作温度 (11)3.3.3平均摩尔质量 (11)3.3.4液相和气相平均密度 (12)3.3.4.1 液相平均密度 (12)3.3.4.2 气相平均密度 (13)3.3.5液相平均表面张力 (13)3.3.6液相平均粘度 (14)3.4 精馏塔塔体和塔板主要尺寸计算 (15)3.4.1塔高和塔径 (15)3.4.1.1 精馏段 (15)3.4.1.2 提馏段 (16)3.4.2塔板主要工艺尺寸的计算 (17)3.4.2.1 溢流装置 (17)3.4.2.2 塔板板面布置 (20)3.4.2.3 筛孔计算及排列 (20)3.5 塔板的流体力学验算 (21)3.5.1阻力和单板压降校验 (21)3.5.1.1 精馏段 (21)3.5.1.2 提馏段 (22)3.5.2雾沫夹带校验 (23)3.5.2.1 精馏段 (23)3.5.2.2 提馏段 (23)3.5.3漏液校验 (23)3．5.3.1精馏段 (23)3.5.3.2 提馏段 (24)3.5.4液泛校验 (24)3.5.4.1 精馏段 (24)3.5.4.2 提馏段 (24)3.6负荷性能图 (25)3.6.1精馏段负荷性能图 (25)3.6.1.1漏液线（气相负荷下限线） (25)3.6.1.2 液体流量下限线 (25)3.6.1.3 液体流量上限线 (26)3.6.1.4 雾沫夹带线 (26)3.6.1.5液泛线 (27)3.6.1.6 操作弹性 (28)3.6.2提馏段负荷性能图 (28)3.6.2.1 漏液线（气相负荷下限线） (28)3.6.2.2 液体流量下限线 (29)3.6.2.3 液体流量上限线 (29)3.6.2.4 雾沫夹带线 (29)3.6.2.5 液泛线 (29)3.6.2.6 操作弹性 (30)3.7 精馏塔接管尺寸的计算 (30)3.7.1进料管 (30)3.7.2回流管 (31)3.7.3塔顶蒸汽接管 (31)3.7.4釜液排出管 (32)结束语 (32)参考文献 (31)附录Ⅰ符号说明 (32)致谢 (34)第1章总论1.1概述在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
甲醇--水分离填料精馏课程设计课程名称：化工原理课程设计设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计院系：化学工程学院学生姓名：张雪晗学号：0121020390229专业班级：化工1002班指导教师：史彬2013 年01 月12 日甲醇-水分离过程填料精馏塔设计目录前言 (3)1设计方案的确定 (3)2精馏塔的物料衡算 (4)2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)2.3物料衡算 (5)3塔板数的确定 (5)3.1解析法求理论板层数 (6)3.2全塔效率E (7)3.3实际塔板数的求取 (9)4 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算 (9)4.1工艺条件 (9)4.2平均摩尔质量 (9)4.3平均密度计算 (10)4.4液体平均表面张力计算 (11)4.5液体平均粘度计算 (12)5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)5.1 塔径的计算 (12)5.2填料层高度计算 (14)6填料层压降计算 (14)7附属设备及主要附件的选型计算 (14)7.1，塔顶出料口管径的计算 (14)7.2,回流管径的计算 (15)7.3, 进料口的管径的计算 (15)7.4塔釜出料口的管径的计算 (15)7.5筒体厚度 (15)7.6 封头 (17)7.7冷凝器 (17)7.8加热器 (17)8小结 (17)9全章主要符号说明 (19)前言填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布装置均匀淋洒于填料层上，继而沿填料表面缓慢下流。
气体自塔下部进入，穿过栅板沿着填料间隙上升。
这样,气液两相沿着塔高在填料表面与填料自由空间连续逆流接触，进行传质和传热。
甲醇-水属于难分离物系，选用填料精馏塔的分离效率较高，容易满足生产要求。
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，一般采用连续精馏流程。
精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，它通过汽、液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。
目录一前言二设计题目三设计说明书符号四流程图五物性参数六工艺计算6.1 气液平衡数据和汽液平衡（T--x--y）图6.2物料衡算6.2.1数据换算6.2.2物料衡算6.3理论板数计算6.3.1板数和回流比关系6.3.2理论板数图解6.3.3严格法计算模拟过程七塔和塔板主要工艺尺寸计算7.1塔内物性计算7.1.1平均分子量的计算7.1.2液相平均密度7.1.3汽相平均密度7.2塔径与塔高计算7.2.1精馏段塔径7.2.2圆整后塔径7.3填料层高度计算7.4填料塔的流体力学性能7.4.1压降7.4.2泛点气速7.4.3 精馏段7.4.4 提馏段7.5 塔内附件选择7.5.1 液体喷淋装置选择7.5.2液体再分布装置选择7.5.3填料支撑装置选择7.5.4 除沫器选择7.6 管道设计与选择7.6.1塔顶回流管管径7.6.2 进料管管径7.6.3塔顶蒸汽出口管7.6.4 塔顶产品出口管7.6.6 塔釜回流管管径7.7 其他部件7.7.1 筒体7.7.2 封头7.7.3 法兰7.7.4 裙座7.7.5塔总高度计算八塔设计计算参数总汇九辅助设备9.1 辅助设备及零部件的选择9.1.1 塔顶冷凝器的选择9.1.2 塔底再沸器的选择9.1.3 塔底预热器的选择9.1.4 进料泵9.1.5 回流泵十参考文献一前言工业甲醇的用途十分广泛，除可作许多有机物的良好溶剂外，主要用于合成纤维、甲醛、塑料、医药、农药、染料、合成蛋白质等工业生产，是一种基本的有机化工原料。
甲醇和汽油（柴油）或其它物质可混合成各种不同用途的工业用或民用的新型燃料，甲醇和汽油混合可作为燃料用于运输业。
塔设备是化工，制药，环保等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
- -- 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)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。
目录化工原理课程设计任务 (3)一精馏过程的生产流程及特点 (4)1.1 概述 (4)二精馏塔的工艺设计计算 (6)2.1物料衡算 (6)2.1.1原始数据 (6)2.1.2查阅文献，整理有关物性数据 (6)2.1.3物料衡算 (7)2.2 塔板数的确定............................................... (7)2.2.1理论塔板数T N的求取 (7)2.2.2用奥康奈尔法对全塔效率进行估算 (10)三精馏塔的结构设计 (10)3.1 塔的结构设计 (10)3.1.1精馏塔塔径的计算......................................................... 错误！未定义书签。
3.1.2精馏塔有效高度的计算................................................. 错误！未定义书签。
3.2 塔板主要工艺尺寸的计算....................... 错误！未定义书签。
3.2.1溢流装置计算................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.2降液管 (17)3.2.3塔板布置 (18)3.3 流体力学验算 (19)3.3.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降） (19)3.3.2液泛验算 (20)3.3.3雾沫夹带验算................................................................. 错误！未定义书签。
3.3.4 操作性能负荷图.............................. 错误！未定义书签。
附录................................... 错误！未定义书签。
附录一：设计结果一览表........................... 错误！未定义书签。
吉林化工学院 化工过程模拟实训报告
题目： 甲醇-水精馏分离过程模拟计算
教 学 院 石油化工学院
专业班级 化工1204班 学生学号 12110432 学生姓名 常月 指导教师 刘艳杰
2014 年9月28日
1、软件功能简介 Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。AspenPlus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称为“过程工程的先进系统”，并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。 该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。 Aspen Plus是AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析，产品优化和其它许多商业流程结合。 Aspen Plus包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。比如像电解质模拟，Aspen Plus主要的功能如下: （1）Windows交互性界面 （2）图形向导 （3）EO模型 （4）ActiveX (OLE Automation)控件 全面的单元操作：包括气/液，气/液/液，固体系统和用户模型。 （1）ACM Model Export选项 （2）热力学物性 （3）收敛分析 （4）Calculator models 计算模式 （5）灵敏度分析 （6）案例研究 （7）Design Specification 功能: （8）数据拟合 （9）优化功能 （10）开放的环境 2、已知基础数据及分离任务 （1）已知基础数据 F1：35℃，101kPa，1000 kg/hr的甲醇(62%w)-水(38%w)。 F2：20℃, 150kpa, 1111kg/hr的甲醇（69%w)-水（31%w） F3：25℃， 120kpa 1169kg/hr的甲醇（79%w）-水（21%w） 精馏塔进料流量：3000 kg/hr，进料温度55C，压力120kPa。 （2）分离任务 塔顶产品甲醇含量不低于99.9%(w)， 塔底产品水含量不低于99.9%(w)。 甲醇回收率不低于99.1%，水回收率不低于99.5%。
3、流程叙述 将温度为35 C，压力为101kPa，流量为1220 kg/hr的甲醇(62%w)-水(38%w)。 与温度为20 C，压力为150kPa，流量为1111 kg/hr的甲醇（69%w)-水（31%w）及温度为25 C，压力为120kPa，流量为1169kg/hr的甲醇（79%w）-水（21%w）在混合器M0101中混合。将混合后的物料经分流器S0101分流出3000kg/hr由泵P0101打入换热器E0101，在换热器中将物料加热至55 C后，进入精馏塔T0101进行甲醇-水混合液的精馏分离，经精馏后塔顶得到99.9%的甲醇，塔釜得到99.9%的水。流程图见图1所示。
图1 甲醇-水分离流程图
4、模拟计算过程的简述 4.1 模拟的全局设置 （1）启动ASPEN 点击ASPEN桌面快捷方式进入
（2）单位制的选择\
选择米制 General with Metric Units
（3）运行类型的确定 运行类型为Flowsheet
（4）组分的输入 组分为水（H2O）和甲醇(CH4O)，依次输入并命名
（5）热力学方法的选择 选择NRTL方程
4.2混合器的模拟计算 （1）模型
（2）流股数据的输入
F1的输入：温度35℃ 压力101kpa 流量为1000 kg/hr的甲醇(62%w)-水(38%w) F2的输入：温度为20 C，压力为150kPa，流量为1111 kg/hr的甲醇（69%w)-水（31%w）
F3的输入：温度为25 C，压力为120kPa，流量为1169kg/hr的甲醇（79%w）-水（21%w）
（3）进料F1、F2、F3与混合后FM的数据
F1 F2 F3 FM Temperature C 35 20 25 27.1 Pressure bar 1.01 1.5 1.2 1.01 Vapor Frac 0 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 49.34 43.042 42.448 134.831 Mass Flow kg/hr 1220 1111 1169 3500 Volume Flow cum/hr 1.45 1.314 1.42 4.188 Enthalpy MMkcal/hr -3.098 -2.679 -2.577 -8.355 CH4O 756.4 766.59 923.51 2446.5 H2O 463.6 344.41 245.49 1053.5 CH4O 0.62 0.69 0.79 0.699 H2O 0.38 0.31 0.21 0.301 CH4O 23.606 23.924 28.822 76.353 H2O 25.734 19.118 13.627 58.478 Enthalpy cal/gm -2539.73 -2411.27 -2204.81 -2387.09 Heat Cap cal/gm-K 0.869 0.835 0.825 0.845 Conductivity kcal-m/hr-sqm 0.209 0.203 0.191 0.2 Density kg/cum 841.27 845.321 823.004 835.795 Viscosity cP 0.598 0.743 0.637 0.653 Surface Ten dyne/cm 47.185 45.358 38.463 43.882
4.3分流器的模拟计算 （1）模型，将混合后的物料经分流器S0101分流出3000kg/hr
（2）分流器S0101的数据输入：质量流率为3000kg/hr
（3）分流器流股数据结果： FM F4 F5 Temperature C 27.1 27.1 27.1 Pressure bar 1.01 1.01 1.01 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 134.831 19.262 115.569 Mass Flow kg/hr 3500 500 3000 Volume Flow cum/hr 4.188 0.598 3.589 Enthalpy MMkcal/hr -8.355 -1.194 -7.161 CH4O 2446.5 349.5 2097 H2O 1053.5 150.5 903 CH4O 0.699 0.699 0.699 H2O 0.301 0.301 0.301 CH4O 76.353 10.908 65.445 H2O 58.478 8.354 50.124 Enthalpy cal/gm -2387.09 -2387.0-2387.09 9 Heat Cap cal/gm-K 0.845 0.845 0.845 Conductivity kcal-m/hr-sqm 0.2 0.2 0.2
Density kg/cum 835.795 835.795 835.795 Viscosity cP 0.653 0.653 0.653 Surface Ten dyne/cm 43.882 43.882 43.882
4.4泵的模拟计算
（1）模型，由分流器S0101分流出3000kg/hr，进入泵
（2）泵的数据输入：入口压力为120kpa
（3）经泵后流股数据结果：
FM F4 F5 Temperature C 27.1 27.1 27.1 Pressure bar 1.01 1.01 1.01 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 134.831 19.262 115.569 Mass Flow kg/hr 3500 500 3000 Volume Flow cum/hr 4.188 0.598 3.589 Enthalpy MMkcal/hr -8.355 -1.194 -7.161 CH4O 2446.5 349.5 2097 H2O 1053.5 150.5 903 CH4O 0.699 0.699 0.699 H2O 0.301 0.301 0.301 CH4O 76.353 10.908 65.445 H2O 58.478 8.354 50.124 Enthalpy cal/gm -2387.09 -2387.09 -2387.09 Heat Cap cal/gm-K 0.845 0.845 0.845 Conductivity kcal-m/hr-sqm 0.2 0.2 0.2
Density kg/cum 835.795 835.795 835.795 Viscosity cP 0.653 0.653 0.653 Surface Ten dyne/cm 43.882 43.882 43.882
4.5换热器的模拟计算 （1）模型，经泵P0101打入换热器E0101
（2）换热器温度数据的输入：温度为55℃
