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甲醇水筛板式精馏塔工艺设计方案

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新疆工业高等专科学校 课程设计任务书

班级石化10-5<3）班专业石油化工生产技术姓名吕志鹏日期2018-6-9

1、论文2、论文设计任务要求： <1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。 <2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。 <3）主题明确，思路清晰。 <4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。 <5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。 <6）所有学生必须在5月15日之前交论文初稿。 3、论文任务下达日期 2018.5.1

完成日期 2018.6.16 4、指导教师签字： 新疆工业高等专科学校 课程设计成绩评定

报告 序号 评分指标 具体要求 分数范围 得分 1 学习态度 努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。 0—10分 2 能力与质量

调研论证 能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。

0—15分

综合能力 论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。 0—25分

论文<设计）质量 论证、分析逻辑清晰、正确合理， 0—20分

3 工作量 内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。绘图(表>符合要求。 0— 15分 4 撰写质量 结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范， 0— 15分

合计 0—100分 评语： 成 绩： 评阅人 日 期：

课程设计答辩及综合成绩 答辩情况

自述情况 清晰、完整流利 简练 清晰 完整 完整熟悉内容 基本 完整熟悉内容 不熟悉内容

提出问题 回答问题 正确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误

没有

回答

答辩小组评语及建议成绩： 答辩委员会综合成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日

甲醇-水精馏塔工艺设计 学号：2018232708 学生： 吕志鹏 (新疆工业高等专科学校, 乌鲁木齐 830091> 摘 要：

精馏是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方法，广泛应用于石油、化工、食品、冶金等行业。精馏的基本原理是将液体混合物部分汽化，利用其中各组分挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。 本设计选择板式精馏塔，塔板为筛板式，设计题目为甲醇-水板式精馏塔工艺设计。 关键词：甲醇-水，精馏，板式，筛板塔 目录

概述1 1.物料衡算3 1.1原料液及塔顶塔底产业品的摩尔分率3 1.2 物料衡算3 2.相对挥发度的计算及回流比的确定3 2.1 用内插法求塔顶进料塔釜的温度3 2.2 用内插法求3 2.3 相对挥发度的确定4 2.4 回流比的确定4 3.操作线的确定4 3.1 精馏塔内的气液相负荷4 3.2 精馏段操作线方程4 3.3 提馏段操作线方程4 4.塔板数的确定4 4.1 理论半数的确定4 4.2 实际塔板数的确定5 5.精馏塔主要尺寸的设计计算5 5.1 塔和塔板设计的主要依据和条件6 5.1.1 塔顶条件下的流量及物性参6 5.1.2 进料条件下的流量及物性参数7 5.1.3 精馏段的流量及物性参数8 6.空塔气速计算8 7.筛板塔工艺尺寸的计算9 7.1 塔的有效高度9 7.2 塔径与实际空塔气速9 7.3 溢流装置9 7.4 塔板分布10 7.5 筛孔计算及排列10 8.筛板的流体力学验算10 8.1 相关阻力的计算11 8.2 液沫夹带11 8.3 漏液12 8.4 液泡现象12 9.塔板负荷性能图12 9.1 漏液线12 9.2 液沫夹带线13 9.3 液相负荷下相线14 9.4 液相负荷上限线14 9.5 液泛线14 10.附录16 11.参考文献18 12.致谢19概述 精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同对挥发度）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。 气液传质设备的种类繁多，根据塔内气液接触情况可分为两大类：一类是逐级接触式的板式塔，一类是连续接触是的填料塔。逆流条件下传质平均推动力最大，因此这两类塔总体上都是逆流装置操作）。 板式塔通常由圆柱状的塔体及按一定间距水平设置的若干塔板构成，塔内气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下总体呈逆流流动。板式塔可分为有溢流堰式和无溢流堰式式板式塔，在这类塔中塔板上由溢流堰维持一定液层，实际气液接触过程是在一块块塔板上逐级进行的，总体逆流，但在每块塔板上气液呈错流流动，即从上方降液管流下的液体横向流过塔板，翻过溢流堰进入降液管再流向下层塔板，而气体则由下而上穿过板上横流的液层，在液层中实现气液相密切接触然后离开液层，在塔板上方空间汇合后进入上层塔板，每一块塔板相当于一个混合分离器，既要求上升气流与下降气流在板上充分接触，又要求经传质后的气液两相完全分离，各自进入相邻塔板。因此，塔板上的主要部件是气液接触部件和溢流部件，在有的塔型中还设置了促进气液分离的部件。 气液接触部件的任务是引导气流进入液层，并保证气液充分、均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。不同类型的塔板具有不同的气液接触部件，溢流部件主要是维持液体在板上和板间顺序而均匀地流动，保持板上一定的液层，为气液接触提供场所。不同类型塔板的溢流部件基本一致。 塔板上有组织的气液流动应当使气液两相间保持充分、均匀、有效而良好的接触。这是指：相间接触面积要大且具有较强的湍动；气液分布要均匀且能按总体逆流、板上错流的原因保持最大的传质推动力；理论和实践又指出传质表面的不断更新也有利于降低传质阻力，提高传质速率。努力达到这种理想状态是塔板设计和操作改进的下一个方向。 气体通过筛板时的速度不同，气液两相在塔板上的接触状况就不同。塔板上气液两相接触状态有三种状态：鼓泡接触状态、泡沫接触状态、喷射接触状态。对于鼓泡接触状态，当孔速很低时，气体以鼓泡形式穿过板上清液层，此时塔板上的气泡数量很少，板上液层清晰可见，两相的接触面积为气泡表面，液体为连续相，气体为分散相。因为气泡数量较少，气泡表面的湍动程度较低，因而传质阻力较大，传质表面积较小，表面更新率也低；对于泡沫接触状态，随着孔速的增大，气泡的数量增多并形成泡沫，此时气液两相的传质面积主要为面积很大的液膜，液体仍为连续相，气体仍为分散相。因为泡沫层的高度湍动，液膜和气膜不断发生破裂与并和又重新形成，为两相传质创造了良好的流动力学条件；而喷射接触状态，当孔速继续增加，动能很大的气体从筛孔喷出穿过液层，将板上的液体破碎成许多大小不等的液滴而抛向踏板上方空间，当液滴回落合并后再次被抛碎成液滴抛出。此时两相传质面积是液滴外表面，液体为分散相，气体为连续相。因为液滴多次形成与合并，使传质表面不断更新，为两相传质创造了较好的流体力学条件。因此，工业生产中气液两相接触一般为泡沫或喷射状态。 当一定物系在塔板结构尺寸已确定的塔内操作时，只有气体和液体的流量是可能变化的因素。对板式精馏塔而言，气液流量随进料量、进料热状况及回流情况不同而异，这些参数的变化直接影响到塔是否能够正常操作以及能否达到规定的分离要求。为了维持塔的正常操作，生产中必须将气液流量控制在一个由塔板结构条件所决定的许可范围内，这个范围就是塔板的负荷图限定的范围。负荷性能图是以气体的体积流量为纵坐标，液体的体积流量为横坐标，在直角坐标系里标绘，图中曲线包括两种：一种是气液流量的流体力学上下限；另一种是塔板工作线或实际负荷线。 气液流体的流体力学上下限是由塔板的结构条件决定的，它包括五条线：(1>漏液线，也称为气相负荷下限线，它表示塔板在严重漏液时的气体流量与液体流量之间的关系，当气体流量低于此线时，将发生严重的漏液。<2）液体流量下限线，当 m时板上液体流动严重不均匀，使塔板效率急剧下降。(3>液体流量上限线，对于一定截面积和高度的降液管，其液体停留时间太短，气泡来不及分离，造成气泡夹带返混，严重时可能导致降液管内液泛，从而降低板效率。<4）过量液沫夹带线，气液流量超过此线时，将产生过量的液沫夹带，使板效率严重下降。液体流量越大，板上清液层与泡沫层高度越高，就越会增加液沫夹带,引起过量液沫夹带的气体量将有所降低。<5）液泛线，当气液负荷过大时，降液管内泡沫层高度有可能过高而引发液泛。液泛线表示降液管中泡沫层高度达到最大允许值时的气液负荷关系，气液负荷超过此线，则塔不能正常操作。 塔板工作线或实际负荷线是由操作要求决定的气液流量关系线。实际气液流量的变化必落在这条直线上，塔板工作线与流体力学上下限比有两个交点，此两交点纵坐标的最大值与最小值之比即为操作弹性，操作弹性打，其操作范围大

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化工原理课程设计甲醇水浮阀精馏塔的设计

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-水分离板式精馏塔的设计资料

甲醇-水分离板式精馏塔的设计资料

河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 甲醇-水板式分离精馏塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210036姓名: 张小宝指导教师: 冯敏2016 年11 月29日化工原理课程设计任务书一、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）5万吨/年操作周期每年300天，每天24小时运行进料组成含甲醇46% （质量分率，下同）塔顶产品组成甲醇含量不低于99.7%塔底产品组成甲醇含量不高于0.5%2.操作条件操作压力常压进料热状态自选塔底加热蒸汽压力0.3MPa(表压)单板压降≤0.7kPa3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址张掖三、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.工艺流程图及精馏工艺条件图7.设计评述目录1 概述 (1)1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用..................................... (1)1.2 精馏塔对塔设备的要求 (1)1.3 常用板式塔类型及本设计的选型 (2)1.4 流程的确定和说明 (2)2 精馏塔的物料衡算 (2)2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (2)2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.3 物料衡算 (3)3 塔板数的确定 (3)3.1 理论板层数N的求取 (3)T3.1.1 相对挥发度的求取 (3)3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (4)3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (5)3.1.4 求操作线方程 (5)3.1.5 采用图解法求理论板层数 (6)3.2 实际板层数的求取 (6)3.2.1 液相的平均粘度 (6)3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (7)3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (7)4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)4.1 操作压力的计算 (7)4.2 操作温度计算 (8)4.3 平均摩尔质量计算 (8)4.4 平均密度计算 (9)4.4.1 气相平均密度计算 (9)4.4.2 液相平均密度计算 (9)4.5 液体平均表面张力的计算 ........................................................................ 10 4.6液体平均粘度 (11)5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)5.1 塔径的计算 ................................................................................................ 11 5.2精馏塔有效高度的计算 (13)6 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)6.1溢流装置计算 ............................................................................................ 13 6.1.1 堰长W l ............................................................................................ 13 6.1.2 溢流堰高度W h ............................................................................... 13 6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................. 14 6.1.4 降液管底隙高度0h (15)6.2塔板布置 .................................................................................................... 15 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................... 15 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................. 15 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................. 15 6.2.4筛孔计算及排列 (16)7 塔板的流体力学验算 (16)7.1塔板压降 .................................................................................................... 16 7.1.1 干板阻力c h 计算............................................................................. 16 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ......................................................... 16 7.1.3 液体表面张力的阻力σh 计算 .. (17)7.2 液面落差 .................................................................................................... 17 7.3 液沫夹带 .................................................................................................... 17 7.4 漏液 ............................................................................................................ 18 7.5液泛 (18)8 塔板负荷性能图 (19)8.1漏液线 (20)8.2 液沫夹带线 (21)8.3 液相负荷下限线 (21)8.4 液相负荷上限线 (21)8.5 液泛线 (21)9 筛板塔设计计算结果 (24)10 精馏塔接管尺寸计算 (25)d (25)10.1 塔顶蒸汽出口管的直径V10.2 回流管的直径d (26)R10.3 进料管的直径d (26)Fd (26)10.4 塔底出料管的直径w11 辅助设备的计算及类型 (26)11.1 原料储存罐 (26)11.2 再沸器的选择 (27)11.3 冷凝器的选择 (27)11.4 除沫器 (28)11.5 裙座 (28)12 对设计过程的评述和有关问题的讨论 (28)13 设计图纸 (28)14 参考文献 (29)甲醇-水精馏分离板式塔设计张小宝摘要：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。

甲醇水精馏分离板式塔设计课程设计

甲醇水精馏分离板式塔设计课程设计

板式精馏塔设计任务书一、设计题目：甲醇一水精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1. 设计任务：生产能力(进料量) 40000 吨/年操作周期330 天/年进料组成甲醇50 %，水50% (质量分率，下同) 塔顶产品组成边8 %塔底产品组成<1%2. 操作条件操作压力常压进料热状态泡点单板压降：>0.7 kPa3. 设备型式浮阀式精馏塔4•厂址信阳地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计(1)塔径及精、提馏段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、塔设备机械设计计算及辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔装配图7、设计评述&参考资料目录第一部分设计概述一、前言 (1)二、绪论 (1)2.1 设计任务 (1)2.2 设计条件 (1)2.3 设计方案 (1)2.3.1 设计流程框图 (2)2.3.2 设计流程框图 (2)第二部分塔的工艺计算一、整理有关物性数据 (3)1.1 水和甲醇的性质 (3)二、全塔物料衡算 (3)2.1 进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (3)三、塔板数的确定 (4)3.1 最小回流比及精馏段提馏段操作线方程 (4)3.2 相平衡常数的计算 (5)3.3 最小理论板数计算 (5)3.4 全塔效率的计算 (5)四、精馏塔的相关物性数据的计算 (6)4.1 操作压强的计算 (6)4.2 操作温度的计算 (6)4.3 平均摩尔质量的计算 (6)4.4 液体平均粘度的计算 (7)4.5 平均密度的计算 (7)4.6 液相平均表面张力的计算 (8)五、精馏塔主要工艺尺寸的计算 (9)5.1 塔径的计算 (9)5.2 精馏塔有效高度的计算 (12)5.3溢流装置计算 (13)5.4塔板布置 ............................................................................ 错误！未定义书签。

化工原理课程设计之甲醇水连续筛板塔设计.docx

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化工原理课程设计题目甲醇-水连续精馏塔的设计姓名胡士彭学号200907120237年级2009 级专业化学工程与工艺系（院）化学化工学院指导教师杨兰2012 年 5 月（一）设计题目甲醇 -水连续精馏塔的设计（二）设计任务及操作条件1)进料：甲醇含量为 42 %（质量百分率，下同）的常温液体；2)产品的甲醇含量为 90%；3)残液中甲醇含量为 1%；4)年处理甲醇 -水混合液： 30000 吨（开工率 300 天 /年）；5)操作条件a) 塔顶压力：常压b) 进料热状态：泡点进料c) 回流比：R=2.7Rmin d) 加热方式：间接蒸汽e) 单板压降：≤ 0.7kPa （三）板类型筛板塔（四）厂址临沂地区（五）设计内容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。

本设计主要符号说明：英文字母A a----塔板的开孔区面积，m2△P P----气体通过每层筛板的压降A f----降液管的截面积 , m2t----筛孔的中心距A o----筛孔区面积 , m2u’o----液体通过降液管底隙的速度A T----塔的截面积m2W c----边缘无效区宽度C----负荷因子无因次W d----弓形降液管的宽度C20----表面张力为 20mN/m 的负荷因子W s----破沫区宽度d o----筛孔直径Z----板式塔的有效高度D----塔径 m希腊字母e v----液沫夹带量kg 液 /kg 气θ ----液体在降液管内停留时间E T----总板效率μ ----粘度R----回流比ρ----密度Rmin---- 最小回流比σ----表面张力M----平均摩尔质量kg/kmolφ----液体密度校正系数、开孔率t m----平均温度℃下标g----重力加速度9.81m/s2max---- 最大的F o----筛孔气相动能因子 kg1/2 /(s.m1/2 )min----最小的hl----进口堰与降液管间的水平距离m L----精馏段液相的h c----与干板压降相当的液柱高度m V----精馏段气相的、h d----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m L '----提馏段液相的h f ----塔板上鼓层高度m V '----提馏段气相的h L ----板上清液层高度mh1----与板上液层阻力相当的液注高度mho----降液管的义底隙高度mh ow ----堰上液层高度mh W ----出口堰高度mh’W ----进口堰高度mhσ ---- 与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH d----降液管内清液层高度mH D ----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH T----塔板间距 mK----稳定系数l W----堰长 mm3 /hq v,L,h---- 液体体积流量3/hq v,v,h----气体体积流量m目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (5)三、塔板数的确定 (5)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算错误！未定义书签。