课程设计报告
《甲醇—水精馏分离板式塔设计》
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化工原理课程设计任务书
一、设计题目：甲醇精馏塔
二、设计任务及条件
（1）、进料含甲醇30%，其余为水（均为质量分率，下同）（2）、产品甲醇含量不低于98%；
（3）、釜残液中甲醇含量不高于xxx%；
（4）、生产能力17500T/Y甲醇产品，年开工7200小时
（5）、操作条件：
①间接蒸汽加热；②塔顶压强：1. 03 atm（绝对压强）
③进料热状况：泡点进料；
④单板压降：75mm液柱
三、设计内容
（1）、流程的确定与说明；
（2）、塔板和塔径计算；
（3）、塔盘结构设计：
i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii.流体力学验算；iii.塔板负荷性能图。（4）、其它；i.加热蒸汽消耗量；ii.冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量四、设计成果
（1）设计说明书一份
（2）A4设计图纸包括：流程图、精馏塔工艺条件图。
目录
1.精馏塔的物料衡算
1. 原料液及其塔顶与塔底产品的摩尔分率
甲醇的摩尔质量为：32.04kg/kmol 水的摩尔质量为： 18.01kg/kmol
()()194.001.1870.004.3230.004.3230.0=+=F x
()()982.001.1801.004.3299.004.3299.0=+=D x
2. 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量
()mol Kg M F 73.20194.0101.18194.004.32=-*+*=
()mol Kg M D 78.31982.0101.18982.004.32=-*+*=
则可知：
原料的处理量：()h Kmol F 117100073.202430017500=⨯⨯⨯= 根据回收率： )%99=⨯⨯=F x D x F D η 则有： h Kmol D 23= 由总物料衡算：W D F +=
以及: W D F x W D x F x *+*=*
容易得出： h Kmol W 94= ,0012.0=W x
2.塔板数的确定
2.1逐板计算法求取理论板层数T N
甲醇-水汽液平衡数据：
0.06 0.304 0.40 0.729 0.95 0.979 0.08 0.365 0.50 0.779 1.00 1.000 0.10
0.418
0.60
0.825
最小回流比及其操作回流比的求解：δy =0.570,δx =0.194
()()δδδx y y x R D --=min =(0.982-0.570/(0.570-0.194)
=1.096
取操作回流比为min 8.1R R ==1.8⨯1.096=1.97 2.1.1精馏塔的气、液相负荷
D R L ⨯==1.97⨯23=45h Kmol
()682397.21=⨯=⨯+=D R V h Kmol
16211745'=+=+=F L L h Kmol
68=='V V h Kmol
2.1.2精馏段、提馏段操作线方程
精馏段操作线：332.06618.0+=*+*=x x V D x V L y D 提馏段操作线：0016.0832.2-'=*'-'*''='x x V W x V L y W 2.1.3 用逐板计算法求塔板数：
相平衡方程：()n
n
n x x y 111-+=+αα
由前面可得：194.0==F q x x 982.01==D x y 解得：692.01=x 依次解得：
q x x 〈7，即前面7块板是精馏段，后面起用提留段操作线方程和相平衡方程进行
计算。 2.2理论板层数N T 的求取
精馏段实际塔板数 N 精=7/60%=12块 提馏段实际塔板数 N 提=9/60%=15块
3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据 3.1操作压力的计算
设每层塔压降：Kpa p 74.0=∆（一般情演况下，板式塔的每一个理论级压降约在
0.4～1.1Kpa ）
进料板压力：Kpa P F 7.10574.063.101=⨯+= 精馏段平均压力：()Kpa P M 5.10327.1053.101=+= 塔釜板压力： Kpa P W 4.11274.0153.101=⨯+=
提馏段平均压力：()Kpa P M 05.10924.1127.105=+='
3.2.操作温度的计算
查表可得
H 2O 的安托尼方程： ()02.22746.165707406.7lg +-=A o
A
t p CH 3OH 的安托尼方程：()86.23899.157419736.7lg +-=B o
B
t p 甲醇的t B
()86.23899.157419736.73.101lg +-=B t ℃5.64=B t
由泡点方程试差可得当 0.67=D t ℃时 1≈∑i
i
x
K
同理可求出 2.85=F t ℃时 1≈∑i
i x
K
2.103=W t ℃时
1≈∑i
i x
K
所以 塔顶温度 0.67=D t ℃
进料板温度 2.85=F t ℃ 塔釜温度 2.103=W t ℃
精馏段平均温度 ()1.7622.850.67=+=m t ℃
提馏段平均温度 ()2.9422.852.103=+='
m t ℃
3.3 平均摩尔质量的计算
