甲醇-水精馏塔的设计

1.1

课程设计

甲醇-水分离板式精馏塔的设计系别：

专业（班级）：

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指导教师：

完成日期：

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5万吨/年，以对废甲醇溶媒进行精馏。馏出液组成为含水2%，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。

（二）操作条件

1) 操作压力常压

2) 进料热状态自选

3) 回流比自选

4) 全塔效率：Et=56%

5）单板压降：<0.7KPa

（三）塔板类型

筛孔板

（四）工作日

每年工作日为300天，每天24小时连续运行

（五）设计内容

1、设计说明书的内容

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。

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

1 设计方案的确定 (1)

2 精馏塔的物料衡算 (1)

2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (1)

2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (1)

2.3 物料衡算 (1)

3 塔板数的确定 (2)

N的求取 (2)

3.1 理论板层数

T

3.1.1 相对挥发度的求取 (2)

3.1.2 求最小回流比及操作回流比 (2)

3.1.3 求精馏塔的气、液相负荷 (3)

3.1.4 求操作线方程 (3)

3.1.5 采用逐板法求理论板层数 (3)

3.2 实际板层数的求取 (4)

3.2.1 液相的平均粘度 (4)

3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 (5)

3.2.3 全塔效率E T和实际塔板数 (5)

4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)

4.1 操作压力的计算 (5)

4.2 操作温度计算 (6)

4.3 平均摩尔质量计算 (6)

4.4 平均密度计算 (7)

4.4.1 气相平均密度计算 (7)

4.4.2 液相平均密度计算 (7)

4.5 液体平均表面张力的计算 (7)

4.6 液体平均粘度 (8)

5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)

5.1 塔径的计算 (8)

5.2 精馏塔有效高度的计算 (9)

6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9)

6.1 溢流装置计算 (9)

l (10)

6.1.1 堰长

W

h (10)

6.1.2 溢流堰高度

W

6.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A ................................................................ 10 6.1.4 降液管底隙高度0h . (11)

6.2

塔板布置 ..................................................................................................................... 11 6.2.1 塔板的分块 ..................................................................................................... 11 6.2.2 边缘区宽度确定 ............................................................................................. 11 6.2.3 开孔区面积计算 ............................................................................................. 11 6.2.4 筛孔计算及排列 ............................................................................................. 11 7

塔板的流体力学验算 ............................................................................................................. 12 7.1 塔板压降 (12)

7.1.1 干板阻力c h 计算 ............................................................................................ 12 7.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 ........................................................................ 12 7.1.3

液体表面张力的阻力h 计算 (13)

7.2 液面落差 ..................................................................................................................... 13 7.3 液沫夹带 ..................................................................................................................... 13 7.4 漏液 ............................................................................................................................. 13 7.5 液泛 ............................................................................................................................. 14 8 塔板负荷性能图 (14)

8.1 漏液线 ......................................................................................................................... 14 8.2 液沫夹带线 ................................................................................................................. 15 8.3 液相负荷下限线 ......................................................................................................... 16 8.4 液相负荷上限线 ......................................................................................................... 16 8.5 液泛线 ......................................................................................................................... 17 9 筛板塔设计计算结果 ............................................................................................................. 18 10 精馏塔接管尺寸计算 . (20)

10.1 塔顶蒸气出口管的直径V d ................................................................................... 20 10.2 回流管的直径R d ................................................................................................... 20 10.3 进料管的直径F d ................................................................................................... 20 10.4 塔底出料管的直径W d (21)

11 对设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)

12 设计图纸 ................................................................................................................................ 21 13 参考文献 ................................................................................................................................ 21 14

主要符号说明 (22)

2 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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

3 精馏塔的物料衡算

3.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 A M =32.04kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol 原料液摩尔分率： 32

4.002

.18/54.004.32/46.004

.32/46.0=+=F χ

塔顶摩尔分率：965.002

.18/02.004.32/98.004

.32/98.0=+=D χ

塔底摩尔分率：0028.002

.18/995.004.32/005.004

.32/005.0=+=

W χ

3.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量

原料液平均摩尔质量：kmol Kg F /56.2202.18)324.01(04.32324.0=?-+?=M 塔顶产品平均摩尔质量 kmol Kg M D /55.3102.18)965.01(04.32965.0=?-+?=

塔底产品平均摩尔质量 kmol Kg M W /06.1802.18)0028.01(04.320028.0=?-+?=

2.3物料衡算

原料处理量h kmol F /82.30756

.22243001057

=???=

总物料衡算 307.82=D+W

苯物料衡算 307.82×0.324=0.965×D+0.0028×W 联立解得h kmol D /76.102=

h kmol W /06.205=

4 塔板数的确定

4.1 理论板层数T N 的求取 4.1.1 相对挥发度的求取 由)

1()1(A A A

A y x y x --=

α，再根据表1[1]数据可得到不同温度下的挥发度，见表2

表1

温度/℃ x y 温度/℃ x y 100 0.00 0.00 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779 93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825 91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.20 0.579 64.5 1.00 1.00 78.0 0.30 0.665

表2

温度/℃ 挥发度 温度/℃ 挥发度

96.4 7.582 78 4.632 93.5 7.332 75.3 4.035 91.2 6.843 73.1 3.525 89.3 6.610 71.2 3.143 87.7 6.464 69.3 2.868 84.4 6.066 67.6 2.691 81.7

5.501 66 2.534

所以45.41521=??=ααααm 4.1.2 求最小回流比及操作回流比 泡点进料：324.0==F q x x

681

.0324

.0)145.4(1324

.045.4)1(1=?-+?=-+=

F m F m q x x y αα 故最小回流比为

Rmin= 796.0324.0681.0681

.0965.0=--=--Xq Yq Yq D χ

取操作回流比为

R=2Rmin=2×0.796=1.592 4.1.3 求精馏塔的气、液相负荷

h kmol RD L /59.16376.102592.1=?==

h kmd D R V /35.26676.102592.2)1(=?=+=

h kmd V V /35.266'== h kmol F L L /41.47182.30759.163'=+=+=

4.1.4 求操作线方程

精馏段操作线方程为

1n y +=1R

R +n x +1D x R +=

372.0614.0592

.2965

.0592

.2592.1+=+

x x n n （a ） 提馏段操作线方程

（b ） 1'''m m W L W

y L W L W χχ+=---

311016.277.10028.035

.26606

.20535.26641.471-+?-=?-=

m m

m x y χ

4.1.5 采用逐板法求理论板层数 由 1(1)q q q

x y x αα=

+- 得y y

x )1(--=αα

将 α=4.45 代入得相平衡方程

y

y

y

y

x 45.345.4)1(-=

--=

αα （c ）

联立（a ）、（b ）、（c ）式，可自上而下逐板计算所需理论板数。因塔顶为全凝 则 y1=Xd= 0.965

由（c ）式求得第一块板下降液体组成

X1 =y1/(4.45-3.45y1)=0.965/(4.45-3.45×0.965)=0.861

利用（a ）式计算第二块板上升蒸汽组成为

Y2=0.614X1+0.372=0.901

交替使用式（a ）和式（c ）直到n F x x ≤，然后改用提馏段操作线方程，直到n W x x ≤为止，

计算结果见表3。 表3 板

号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y 0.965 0.901 0785 0.649

0.518

0.342 0.183 0.083 0.033 0.011 x

0.861

0.672

0.451

0.294≤x f

0.195 0.105

0.048

0.020

0.0076

0.0025≤x w

精馏塔的理论塔板数为 T N =10（包括再沸器） 进料板位置 F N =4

4.2 实际板层数的求取 4.2.1 液相的平均粘度

进料黏度：根据表1，用内插法求得 C t F 2.78= 查手册[2]得 s m P a A .276.0=μ s m P a B .360.0=μ lg )360.0lg(706.0)276.0lg(294.0+LF μ 求得 s mPa LF .333.0=μ

塔顶物料黏度：用内插法求得 C t D 8.64=，

查手册[2]得 s mPa

A .332.0=μ s m P a

B .467.0=μ )467.0lg(035.0)332.0lg(965.0lg +=LD μ 求得s mPa LD ?=356.0μ

塔釜物料黏度：用内插法求得C t W ?=5.99，

查手册得s mPa A ?=249.0μ s m P a B ?=268.0μ )268.0lg(997.0)249.0lg(03.0lg +=LW μ 求得s mPa LW ?=268.0μ 精馏段液相平均黏度：s mPa LF

LD ?=+=

+=

335.02333

.0336.02

μμμ精

提馏段液相平均黏度：s mPa LF

LW ?=+=

+=

301.02

333

.0268.02

μμμ提

4.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度

根据表2，用内插法求得679.4=F α 454.2=D α 582.7=w α 则精馏段的平均挥发度 389.3679.4454.2=?==F D ααα精 提馏段的平均挥发度 956.5679.4582.7=?==F W ααα提 4.2.3 全塔效率E T 和实际塔板数

全塔效率可用奥尔康公式：245.0)(49.0-=L T E αμ计算 所以精馏段476.0)336.0358.3(49.0245.0=??=-T E 提馏段421.0)317.0834.5(49.0245.0=??=-T E 精馏段实际板层数 656.01

4=-==

T T E N N 精块 提馏段实际板层数 1356

.07

''===T T E N N 提块

5 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算

5.1 操作压力的计算 塔顶操作压力 P=105.3KP a 每层塔板压降 k P a P 7.0=?

进料板压力 K P a P F 5.10967.03.105=?+= 精馏段平均压力 K P a

P m 4.1072

5

.1093.105=+=

5.2 操作温度计算

依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中甲醇、水的饱和蒸气压由安托尼方程计算。计算结果如下： 塔顶温度 C t D 8.64= 进料板温度 C t F ?=2.78 精馏段平均温度 C

t m ?=+=

5.712

2

.788.64

5.3 平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算 由965.01==y x D ，861.01=x

kmol kg M VD m /55.3102.18)965.01(04.32965.0=?-+?= kmol kg M LD m /09.3002.18)861.01(04.32861.0=?-+?= 进料板平均摩尔质量计算

649.04==y y F 294.04==x x F

kmol kg M VFm /12.2702.18)649.01(04.32649.0=?-+?= kmol kg M LFm /14.2202.18)294.01(04.32294.0=?-+?= 精馏段平均摩尔质量

kmol

kg M Vm /34.292

12

.2755.31=+= kmol

kg M Lm /12.262

14

.2209.30=+=

5.4 平均密度计算 5.4.1 气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，即 3/100.1)

15.2735.71(314.834

.2940.107m kg RT M P m Vm m Vm =+??==

ρ 5.4.2 液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算，即

V 1

i

i m

a ρρ=∑

塔顶液相平均密度的计算 由C t D ?=8.64，查手册[2]得

3/52.772m kg A =ρ 3/61.980m kg B =ρ

3/81.77561

.980/02.052.772/98.01

m kg LDm =+=

ρ

进料板液相平均密度的计算

由C t F ?=2.78，查手册得

3/51.760m kg A =ρ 3/88.972m kg B =ρ 进料板液相的质量分率

425.002

.18706.004.32294.004

.32294.0=?+??=

A a 3/67.86988

.972/575.05.760/425.01

m kg LFm =+=

ρ 精馏段液相平均密度为

3/74.8222

67.86981.775m kg Lm =+=ρ

5.5 液体平均表面张力的计算 液相平均表面张力依下式计算，即 L m i i

x σσ=∑ 塔顶液相平均表面张力的计算 由C t D ?=8.64，查手册[2]得

m mN A /165.18=σ m mN B /588.66=σ m mN LD m /860.19588.66035.0165.18965.0=?+?=σ 进料板液相平均表面张力为 由C t F ?=2.78，查手册[2]得

m mN A /215.17=σ m mN B /124.64=σ

m mN LFm /333.50124.64706.0215.17294.0=?+?=σ

精馏段液相平均表面张力为

m mN Lm /097.352

333.50860.19=+=σ

5.6 液体平均粘度 计算见2.2.1

精馏段液相平均黏度s mPa LM .335.0=μ

6 精馏塔的塔体工艺尺寸计算

6.1 塔径的计算

精馏段的气、液相体积流率为

s m VM V Vm Vm s /973.1100.1360034

.2935.26636003=??==

ρ

s m LM L Lm Lm s /0014.074

.822360012

.2659.16336003=??==

ρ

由 m a x L V V u C

ρρρ-= 式中的C 由式0.220()20

L C C σ

=计算，其中20C 由史密斯关联图查取，图的横坐标为

02.01.174.80093600973.136000014.02

/12

/1≈??

? ????=???

? ??V

L h

h

V L ρρ

取板间距0.40T H m =，板上液层高度0.06L h m =，则

0.400.060.34T L H h m -=-= 查史密斯关联图[3]得20C =0.068

0761.020097.35068.02

.0=?

??

???=C

080.21

.110

.174.8220761

.0max =-=u

取安全系数为0.6，则空塔气速为

s m u u /248.108.26.06.0max =?== m u V D S 419.1248

.114.3973

.144=??==

π 按标准塔径圆整后为 D=1.5m

塔截面积为

222766.15.14

4m D A T =?==π

π

实际空塔气速为

s m u /117.1766.1973.1==

6.2 精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为

m 0.24.0)16(1=?-=-=T H N Z ）（精精 提馏段有效高度为

m 8.44.0)113(1=?-=-=T H N Z ）（提提 在进料板上方开一人孔，其高度为：0.8m 故精馏塔的有效高度为

m 6.78.08.40.28.0=++=++=提精Z Z Z

7 塔板主要工艺尺寸的计算

7.1 溢流装置计算

因塔径D ＝1.5m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：

7.1.1 堰长W l

取W l m 90.05.16.06.0=?==D 7.1.2 溢流堰高度W h 由W L OW h h h =-

选用平直堰，堰上液层高度OW h 由式2

32.841000h OW W L h E l ??= ???

近似取E=1，则

m h OW

0090.090.036000014.01100084.23

/2=??

? ?????=

取板上清液层高度60L h mm = 故 m h W 051.00090.006.0=-= 7.1.3 弓形降液管宽度d W 和截面积f A

由

0.60W

l D

= 查弓形降液管的参数图[3]，得 058.0=T

f A A

12.0=D

W d

故 21024.0766.1058.0058.0m A A T f =?==

m D W d 18.05.112.012.0=?== 依式T

3600f h

A H L θ=

验算液体在降液管中停留时间，即

T

3600f h

A H L θ=s s 5265.293600

0014.040

.01024.03600>=???=

故降液管设计合理。

7.1.4 降液管底隙高度0h

0'

3600h

W L h l u =

取 '

00.07/u m s

= 则 m h 022.007

.090.036003600

0014.00=???=

m m h h W 006.0029.00220.0051.00>=-=- 故降液管底隙高度设计合理。

选用凹形受液盘，深度'

50W h mm =。

7.2 塔板布置 7.2.1 塔板的分块

因mm D 800≥，故塔板采用分块板。查塔板分块表得，塔板分为3块。 7.2.2 边缘区宽度确定

取 m Wc m Ws Ws 035.0,065.0'=== 7.2.3 开孔区面积计算

开孔区面积a A 按式22212sin 180a r x A x r x r π-??=-+ ??

?计算

其中 m W W D x s d 505.0)065.018.0(25

.1)(2=+-=+-=

m W D r c 715.0035.02

5

.12=-=

-= 故 2

1222272.1715.0505.0s i n 180715.0505.0715.0505.02m A a =???

? ???+-=-π 7.2.4 筛孔计算及排列

本设计所处理的物系无腐蚀性，可选用3mm δ=碳钢板，取利孔直径mm d 50= 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t 为

mm d t 155330=?==

筛孔数目n 为

6530015

.0272.1155.1155.12

20=?==t A n 个 开孔率为

%1.10015.0005.0907.0907.02

2

0=???

??=??

? ??=t d φ

气体通过阀孔的气速为

s m A V u s /36.15272

.1101.0973.100=?==

8 塔板的流体力学验算

8.1 塔板压降

8.1.1 干板阻力c h 计算

干板阻力c h 由式2

000.051V c L u h c ρρ????

= ? ???

??计算

由67.13/5/0==δd ，查干筛孔得流量系数图[3]得，772.00=c

故 0270.074.8221.1772.036.15051.02

=???

????? ???=c h 液柱

8.1.2 气体通过液层的阻力1h 计算 气体通过液层的阻力1h 由式1L h h β=计算 s m A A V u f T s a /186.11024

.0766.1973.1=-=-=

)/(244.11.1186.12/12/10m s kg F ?==

查充气系数关联图，得β=0.66。

m h h h O W W 0396.0)0090.0051.0(66.0)(1=+?=+=β液柱

8.1.3 液体表面张力的阻力h σ计算

液体表面张力的阻力h σ可按式0

4L

L h gd σσρ=

计算，即 m gd h L L 0035.0005.081.974.82210097.35443

0=????==-ρσσ液柱

气体通过没层塔板的液柱高度P h 可按下式计算，即

m h h h h c P 0701.00035.00396.0027.01=++=++=σ液柱

气体通过每层塔板的压降为

k P a k P a g h P L p p 7.078.56581.974.8220701.0<=??==?ρ（设计允许值）

8.2 液面落差

对于筛板塔，液面落差很小，且塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。

8.3 液沫夹带

液沫夹带量由下式计算，即

3.2

65.710a

V T

f u e H h σ-??

?= ? ?-??

2.5 2.50.060.

f L h h m ==?= 故 气液气液k

g kg kg kg e V /1.0/0024.015.040.0186.110097.35107.52

.33

6<=??

? ??-???=--

故在本设计中液沫夹带量V e 在允许范围内。 8.4 漏液

对筛板塔，漏液点气速0,min u 可由下式计算，即

V L L h h C u ρρσ/)13.00056.0(4.40min ,0-+=

100.1/74.822)0035.006.013.00056.0(772.04.4?-?+?= s m /24.9=

实际孔速min ,00/36.15u s m u >= 稳定系数为

5.16

6.124

.936

.15min

,00>==

=

u u K 故在本设计中无明显液漏。 8.5 液泛

为防止塔内发生液泛，降液管内液层高度d H 应服从下式的关系，即 ()d T W H H h ?≤+

甲醇—水物系属一般物系，取0.5?=，则

226.0)051.040.0(5.0)(=+=+W T h H ?m

而 d p L d

H h h h =++ 板上不设进口堰，d h 可由下式计算，即

m u h d 0007.0)07.0(153.0)'(153.0220=?==液柱 m H d 1308.00007.006.00701.0=++=液柱 ()d T W H H h ?≤+

故在本设计中不会发生液泛现象。

9 塔板负荷性能图

9.1 漏液线 由

ρρμ

σV

L

L h h C /)13.00056.0(4.40min

,0-+=

0,min μ=

,min 0

S V A

L W OW h h h =+ OW h =

2/3

2.84()1000h w

L E l 得 2/3

,m i n 002.84{0.00560.13[()]}

/

1000h

s w L V w

L V C A h E h l σρρ=++- =????272.1101.0772.04.4 1.1/74.822}0035.0])9

.03600(1100084

.2051.0[13.00056.0{3/2-??++S L 整理得530.686.69436.03

/2min ,+=s

s L V

在操作数据内，任取几个S L 值，依上式计算出S V 值，计算结果见表4

表4

S L ，3/m s 0.0002 0.0006 0.003 0.005

S V ，3/m s 1.134 1.156 1.232 1.277

由上表数据即可作出漏液线（1）

9.2 液沫夹带线

以 v e =0.1kg 液/kg 气为限，求s s V L -关系如下 由 6

3.25.710(

)a

v L

T f

e H h μσ-?=

-

s s

f T S a V V A A V u 601.01024

.0766.1=-=-=

2.5 2.5()f L w ow h h h h ==+

w h =0.051

ow h =3

/23

/2716.09.036001100084.2s

s L L =?

?

? ????

故 1275.0790.1)716.0051.0(5.23

/23

/2+=+=s

s

f L L h

3

/23/2790.12725.01275.0790.14.0s

f T L Ls h H -=--=-

1.03210097.35107.5790.12725.0601.02

.33

6

=??=

?????

?

?---L V s s e V

整理得 S V =3

/2165.22374.3s

L -

在操作范围内，任取几个值，依上式计算出值，计算结果见表5

表5

S L ，3/m s 0.0002 0.0006 0.003 0.005

S V ，3/m s 3.298 3.216 2.913 2.726

由上表数据即可作出液沫夹带线（2）

9.3 液相负荷下限线

对于平直堰，取堰上液层高度ow h =0.005m 作为最小液体负荷标准。由式得

005.03600100084.23

/2=???

?

??=W

s OW

l L E h

取E=1，则 s m L s /000584.036009.084.21000005.035

.1min

,=?

??

?

???= 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线（3）

9.4 液相负荷上限线

以 θ=4s 作为液体在降液管中停留时间的下限，由 4f T s

A H L θ=

=得

s m H A L T

f s /01024.04

4

.01024.04

3max ,=?=

=

据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线（4）

化工原理甲醇—水连续填料精馏塔

化工原理课程设计说明书 设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔 设计者： 专业： 学号： 指导老师： 2007年7 月13日

目录 一、设计任务书 (1) 二、设计的方案介绍 (1) 三、工艺流程图及其简单说明 (2) 四、操作条件及精熘塔工艺计算 (4) 五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算 (14) 六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19) 七、附属设备及主要附件的选型计算 (23) 八、参考文献 (26) 九、甲醇－水精熘塔设计条件图

一、设计任务书 甲醇散堆填料精馏塔设计： 1、处理量：12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算) 2、原料液状态：常温常压 3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数) 塔顶出料浓度：98.5%(甲醇的质量分数) 塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数) 4、填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料 5、厂址位于沈阳地区 二、设计的方案介绍 1、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。 2、精熘塔的操作压力 在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两

填料精馏塔设计示例

4.3 填料精馏塔设计示例 4.3.1 化工原理课程设计任务书 1 设计题目 分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 2 设计数据及条件 生产能力：年处理甲醇-水混合液0.30万吨（年开工300天） 原料：甲醇含量为70%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶甲醇含量不低于98%，塔底甲醇含量不高于2% 建厂地址：沈阳 3 设计要求 （1）编制一份精馏塔设计说明书，主要内容： 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。 4.3.2 前言

在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 板式塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。 本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。 塔型的选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。 1 与物性有关的因素 ①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。 ②对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。 2 与操作条件有关的因素 ①传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。 ②难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。 ③若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 ④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 4.3.3 流程确定和说明 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，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可

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 (2) 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 (3) 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 (5) 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 (7) 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 (11) 第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12) 4.1气液相体积流率 (12) 4.1.1 精馏段气液相体积流率： (12) 4.1.2提馏段的气液相体积流率： (13) 第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 5.1 溢流装置的计算 (14) 5.1.1 堰长 (14) 5.1.2溢流堰高度： (15) 5.1.3弓形降液管宽度 (15) 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 (16) 第六章板式塔得结构与附属设备 (24) 6.1附件的计算 (24) 6.1.1接管 (24) 6.1.2 冷凝器 (27) 6.1.3再沸器 (28) 第七章参考书录 (28) 第八章设计心得体会 (29)

甲醇-水溶液连续精馏塔课程设计91604

目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 3.2实际板层数的求取 (8) 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30)

7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力：常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型：浮阀塔 进料状况：泡点进料 单板压降：kPa 7.0 厂址：安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括： 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主

甲醇精馏的方法

1.4.2 甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程，是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上，取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化，只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的

大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统（见图1.2）。 (3) 三塔流程描述 三塔工艺是由脱醚塔，加压精馏塔和常压精馏塔组成，形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程（见图1.3）的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，形成双效精馏二效精馏，因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源，同时降低了循环冷却水的速度。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。 (4) 四塔流程描述 四塔流程（见图1.4）包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔，加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置，加压塔塔底的甲醇、高沸组分、

甲醇精馏塔设计说明书

设计条件如下： 操作压力：105.325 Kpa（绝对压力） 进料热状况：泡点进料 回流比：自定 单板压降：≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa（表压） 全塔效率：E T=47% 建厂地址：武汉 [ 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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。 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。塔釜采用间接蒸气加热，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 A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量：F=（3.61*10 3）/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算：160.21=D+W 甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y 图（附表） ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e（0.324 ，0.324）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交战坐标为（x q=0.324,y q=0.675） 故最小回流比为R min= （x D- y q）/（ y q - x q）=0.91 取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=（R+1）D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h

甲醇-水精馏塔设计报告

《化工原理课程设计》报告

一、概述...................................................................................................................................... - 4 - 1.1 设计依据....................................................................................................................... - 4 - 1.2 技术来源....................................................................................................................... - 4 - 1.3设计任务及要求........................................................................................................... - 4 - 二、计算过程.............................................................................................................................. - 5 - 2. 1 设计方案.................................................................................................................... - 5 - 2.2 塔型选择....................................................................................................................... - 5 - 2.3工艺流程简介................................................................................................................ - 5 - 2.4 操作条件的确定........................................................................................................... - 6 - 2.41 操作压力............................................................................................................. - 6 - 2.4.2 进料状态............................................................................................................ - 6 - 2.4.3 热能利用............................................................................................................ - 6 - 2.5 有关的工艺计算........................................................................................................... - 6 - 2.5.1精馏塔的物料衡算...................................................................错误!未定义书签。 2.5.2物料衡算............................................................................................................. - 7 - 2.6 塔板数的确定............................................................................................................... - 7 - 2.6.1 理论板层数NT的求取 .................................................................................... - 7 - 2.6.2 实际板层数的求取............................................................................................ - 8 - 2.7精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算............................................................... - 8 - 2.7.1操作压力的计算................................................................................................. - 8 - 2.7.2操作温度的计算(详见附录一（1）) ................................................................ - 9 - 2.7.3 平均摩尔质量的计算........................................................................................ - 9 - 2.7.4 平均密度的计算................................................................................................ - 9 - 2.7.5液相平均表面力的计算................................................................................... - 11 - 2.7.6 液体平均粘度的计算...................................................................................... - 11 - 2.8 精馏塔的塔底工艺尺寸计算..................................................................................... - 12 - 2.8.1塔径的计算....................................................................................................... - 12 - 2.8.2 精馏塔有效高度的计算.................................................................................. - 13 - 2.9 塔板主要工艺尺寸的计算......................................................................................... - 14 - 2.9.1溢流装置的计算............................................................................................... - 14 - 2.9.2 塔板布置.......................................................................................................... - 15 - 2.10 筛板的流体力学验算............................................................................................... - 16 - 2.10.1 塔板压降........................................................................................................ - 16 - 2.10.2 液面落差........................................................................................................ - 18 - 2.10.3 液沫夹带........................................................................................................ - 18 - 2.10.4 漏液................................................................................................................ - 18 - 2.10.5 液泛................................................................................................................ - 18 - 2.11 塔板负荷性能图....................................................................................................... - 19 - 2.11.1液漏线............................................................................................................. - 19 - 2.11.2液沫夹带线..................................................................................................... - 20 - 2.11.3液相负荷下限线............................................................................................. - 20 - 2.11.4液相负荷上限线............................................................................................. - 21 - 2.11.5液泛线............................................................................................................. - 21 -

甲醇-水精馏课程设计—化工原理课程设计

甲醇-水分离过程板式精馏塔的设计 1.设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇和水混合物。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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。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1.8倍。塔釜采用间接蒸汽加热①。 2.精馏塔的物料衡算 2.1.原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量M A=32.04kg/kmol 水的摩尔质量M B=18.02 kg/kmol x F= 0.46/32.04 0.324 0.46/32.040.54/18.02 = + x D= 0.95/32.04 0.914 0.95/32.040.05/18.02 = + x W= 0.03/32.04 0.0171 0.03/32.040.97/18.02 = + 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(10.324)*18.0222.56 +-=kg/kmol M D=0.914*32.04(10.914)*18.0230.83 -=kg/kmol M W=0.0171*32.04(10.0171)*18.0218.26 +-=kg/kmol 2.3.物料衡算 原料处理量F= 30000*1000 184.7 24*300*22.56 =kmol/h 总物料衡算184.7=D+W 甲醇物料衡算184.7*0.324=0.914D+0.0171W 联立解得D=63.21 kmol/h W=121.49 kmol/h 3.塔板数的确定 3.1.理论塔板层数N T的求取 3.1.1.由手册查的甲醇-水物系的气液平衡数据

化工原理甲醇-水板式精馏塔设计

一、甲醇－水板式精馏塔设计条件 （1）生产能力：3万吨/年，年开工300天 （2）进料组成：甲醇含量65%（质量分数） （3）采用间接蒸汽加热并且加热蒸汽压力：0.3MPa （4）进料温度：采用泡点进料 （5）塔顶馏出液甲醇含量99%（质量分数） （6）塔底轻组分的浓度≤1%（本设计取0.01） （7）塔顶压强常压 （8）单板压降≤0.7Kpa （9）冷却水进口温度25℃ (10)填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料 二、设计的方案介绍 1、工业流程概述 工业上粗甲醇精馏的工艺流程，随着粗甲醇合成方法不同而有差异，其精制过程的复杂程度有较大差别，但基本方法是一致的。首先，总是以蒸馏的方法在蒸馏塔的顶部，脱出较甲醇沸点低的轻组分，这时，也可能有部分高沸点的杂质和甲醇形成共沸物，随轻组分一并除去。然后，仍以蒸馏的方法在塔的底部或侧脱除水和重组分，从而获得纯净甲醇组分。其次，根据精甲醇对稳定性或其他特殊指标的要求，采取必要的辅助办法。 常规甲醇精制流程可以分为两大部分，第一部分是预精馏部分，另一部分是主精馏部分。预精馏部分除了对粗甲醇进行萃取精馏脱出某些烷烃的作用之外，另外的还可以脱出二甲醚，和其它轻组分有机杂质。其底部的出料被加到主塔的中间入料板上，主塔顶部出粗甲醇，底部出废液，下部侧线出杂醇。 2、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。 3、精馏塔加热与冷却介质的确定 在实际加热中，由于饱和水蒸气冷凝的时候传热的膜系数很高，可以通过改变蒸汽压力准确控制加热温度。水蒸气容易获取，环保清洁不产生环境污染，并且不容易使管道腐蚀，成本降低。因此，本设计是以133.3℃总压是300 kpa的饱和水蒸汽作为加热介质。 冷却介质一般有水和空气。在选择冷却介质的过程中，要因地制宜充分考虑。以茂名市地处亚热带为例，夏天室外平均气温28℃。因此，计算选用28℃的冷却水，选择升温10℃，即冷却水的出口温度为38℃。 4、塔顶的回流方式 对于小型塔采用重力回流，回流冷凝器一般安装在比精熘塔略高的地方，液体依靠自身的重力回流。但是必须保证冷凝器内有一定持液量，或加入液封装置防止塔顶汽相逃逸至

年产10万吨甲醇精馏工段设计毕业设计

毕业设计设计题目：年产10万吨甲醇精馏工段工艺设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

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 3.1.2 q线方程9 3.1.3平衡线方程10 3.1.4 Rmin和R的确定10 3.1.5精馏段操作线方程的确定10 3.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定10 3.1.7提馏段操作线方程的确定10 3.1.8逐板计算10 3.1.9图解法求解理论板数如下图: 12 3.2实际板层数的确定12 4精馏塔工艺条件计算12 4.1操作压强的选择12 4.2操作温度的计算13

甲醇精馏塔的设计

《化工设备设计基础》课程设计 题目：甲醇精馏塔的设计 年级：2011级 专业：化学工程与工艺 学号：0116 姓名：高鑫政 指导老师：徐琼 湖南师范大学树达学院 2014 年6 月4 日《化工设备机械基础》课程设计成绩评定栏 设计任务：甲醇精馏塔的设计 完成人：高鑫政学号：0116 评定基元评审要素评审内涵满分评分 设计说明书， 40% 格式规范 设计说明书是否符合 规定的格式要求 10 内容完整 设计说明书是否包含 所有规定的内容 10 设计方案 选材是否合理标准件 选型是否符合要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否正 确、完整和规范 10 设计图纸， 30% 图纸规范 图纸是否符合规范、标 注清晰 10 与设计吻合 图纸是否与设计计算 的结果完全一致 15

图纸质量设计图纸的整体质量 的全面评价 5 答辩成绩， 30% PPT质量 PPT画面清晰，重点突 出 10 内容表述答辩表述是否清楚10 回答问题回答问题是否正确10 100 评阅人签名：总分： 评分说明：储罐设计作品的总分=（设计说明书成绩+设计图纸成绩）*0.9+答辩成绩 塔设备设计作品的总分=设计说明书成绩+设计图纸成绩+答辩成绩 设计任务书(十六) 题目：甲醇精馏塔的设计 设计内容： 根据给定的工艺参数设计一筛板塔，具体包括塔体、裙座材料的选择；塔体及封头的壁厚计算及其强度、稳定性校核、筒体和裙座的水压试验应力校核、裙座结构设计及强度校核；塔设备的结构设计；基础环、地脚螺栓计算等 已知工艺参数： 塔体内径/mm 2000 塔高/mm 31000 计算压力/MPa 1.2 设计温度/o C 200 设置地区长沙地震设防烈度8 场地土类Ⅱ类设计地震 分组第二组设计基本地震 加速度 0.2g 地面粗糙度B类塔盘数52 塔盘存留介质100

甲醇水溶液精馏塔工艺的设计

摘要 甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子式 C-H4-O。近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。近年来碳一化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。 目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化,总体的趋势是走高。随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料—甲醇的价格还会稳步提高。国又有一批甲醇项目在筹建。这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法是至关重要的。 本计为分离甲醇－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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分加回流至塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐，设计对其生产过程和主要设备进行了物料衡算、塔设备计算、热量衡算、换热器设计等工艺计算。 关键字：精馏泡点进料物料衡算

目录 1精馏塔的物料衡算 (2) 1.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (2) 1.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (2) 1.3物料衡算 (3) 2塔板数确定......................................... N的求取 (3) 2.1理论板层数 T 2.1.1求最小回流比及操作回流比 (3) 2.1.2求精馏塔的气、液相负荷............. 错误!未定义书签。 2.1.3求操作线方程 (4) 2.2实际板层数的求取........................ 错误!未定义书签。 3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 3.1操作压力 (5) 3.2操作温度 (5) 3.3平均摩尔质量计算 (5) 3.4平均密度计算 (6) 3.5液体平均表面力的计算 (8) 3.6液体平均粘度............................ 错误!未定义书签。4精馏塔的塔体工艺尺寸计算. (9) 4.1塔径的计算.............................. 错误!未定义书签。 4.1.1精馏段塔径计算...................................... 4.1.2 提馏段踏进计算..................................... 4.2精馏塔有效高度的计算 (12) 5 塔板主要工艺尺寸的计算 (13) 精馏段 5.1溢流装置计算............................ 错误!未定义书签。 l............................. 错误!未定义书签。 5.1.1堰长 W h (1) 5.1.2溢流堰高度 W

南昌大学甲醇-水连续精馏塔的课程设计

化工原理课程设计 一、设计题目 甲醇-水连续精馏塔的设计 二、设计条件 1、常压操作：p=１atm 2、进精馏塔的料液含甲醇61％（质量）,其余为水 3、产品的甲醇含量不得低于99％(质量) 4、残液中甲醇含量不得高于３%（质量） 5、生产能力为日处理（24h）66.5吨粗甲醇 三、设计内容 3.１:设计方案的确定及流程说明 ３.1.１:选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要有板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。 筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，制造维修方便，造价低,相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。本次设计为分离甲醇与水,所以由各方面条件考虑后，本次设计应用筛板塔。 ３.1.２：精馏方式 由设计要求知,本精馏塔为连续精馏方式 3．1.3：装置流程的确定 为获取也液相产品，采用全凝器。 含甲醇61％(质量分数)的甲醇-水混合液经过预热器,预热到泡点进料。进入精馏塔后分离，塔顶蒸汽冷凝后有一部分作为产品经产品冷却器冷却后流入甲醇贮存罐，一部分回流再进入塔中，塔底残留液给再沸器加热后，部分进入塔中，部分液体作为产品经釜液冷却器冷却后流入釜液贮存罐。 3.1．4:操作压强的选择 常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益，在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。 3．1.5:进料热状态的选择 泡点进料时，塔的操作易于控制，不受环境影响。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，泡点进料,提馏段和精馏段塔径大致相同,在设备制造上比较方便。冷液进塔虽可减少理论板数，使塔高降低，但精馏釜及提馏段塔径增大，有不利之处。所以根据设计要求,可采用泡点进料，q＝1。 3.1．６：加热方式 本次采用间接加热,设置再沸器 3.1.7:回流比的选择 选择回流比,主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用最低，一般经验值为：Ｒ＝(1.2~2)Rｍｉn 经后面简捷法计算对应理论板数N时,可知,R=２Rmin时,理论板数最少，所以回流比选择为最小回流比的2倍。

年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计_毕业设计

兰州交通大学毕业设计（论文） 年产3.0万吨二甲醚装 置分离精馏工段的设计 学院：化学与生物工程学院 专业：化学工程与工艺

年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计 摘要 随着社会的发展，能源问题日益成为人们所关注的热门话题，二甲醚作为燃料可代替液化石油气成为可能。二甲醚的合成技术来源主要有甲醇脱水法和一步直接合成法，甲醇脱水法有甲醇液相脱水法和甲醇气相脱水法。相比于甲醇合成法，一步合成法具有流程短、投资省、能耗低且可获得较高的单程转化率的优点。 制取二甲醚的最新技术是从合成气直接制取，相比较甲醇脱水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因为体系存在有未反应完的合成气以及二氧化碳，要得到纯度较高的二甲醚，分离过程比较复杂。合成气法现多采用浆态床反应器,其结构简单,便于移出反应热,易实现恒温操作，它可直接利用CO含量高的煤基合成气,还可在线卸载催化剂。本设计主要针对分离中的精馏工序进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。一步反应后产物分为气液两相，气相产物二甲醚被吸收剂吸收后送入解吸装置，液相甲醇、水进入甲醇分离系统对甲醇进行提纯，以便甲醇的再循环，部分二甲醚根据要求的纯度，从第二精馏塔加入。在设计过程中涉及到二甲醚分离塔的工艺计算包括物料衡算、热量衡算、操作条件等；设备的计算包括塔板数、塔高、塔径等；还有附属设备主要是换热器和泵的设计与选型。最后再通过流体力学演算证明各指标数据是否符合标准。 关键词：二甲醚合成分离三元体系精馏 Annual output of 30,000 tons of dimethyl ether distillation section in the design of separation device Abstract With the development of society, the energy problem has become the hot topic of concern, two ether as fuel can replace liquefied petroleum gas become possible. Two ether synthesis technology the main source of methanol dehydration method and one-step direct synthesis, methanol dehydration of methanol liquid-phase dehydration and methanol gas dehydration. Compared to methanol synthesis, one step synthesis