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
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目录
第一章流程确定和说明..................................................................................错误!未定义书签。
1.1.加料方式?错误!未定义书签。
1.２.进料状况............................................................................................错误!未定义书签。
１.3．塔型的选择?错误!未定义书签。
1．4．塔顶的冷凝方式............................................................................错误!未定义书签。
1.5．回流方式?错误!未定义书签。
1.6．加热方式?错误!未定义书签。
第二章板式精馏塔的工艺计算?错误!未定义书签。
2．１物料衡算?错误!未定义书签。
２．3 塔板数的确定及实际塔板数的求取............................................错误!未定义书签。
2.3．１理论板数的计算 (6)
2.3．２求塔的气液相负荷?错误!未定义书签。
2．3.3温度组成图与液体平均粘度的计算?错误!未定义书签。
2.3．４实际板数?错误!未定义书签。
2．３.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度..................................错误!未定义书签。第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算............................................错误!未定义书签。
3.1 平均分子量的确定.............................................................................错误!未定义书签。
3．2平均密度的确定?错误!未定义书签。
3.3. 液体平均比表面积张力的计算................................................错误!未定义书签。第四章精馏塔的工艺尺寸计算......................................................................错误!未定义书签。
4.1气液相体积流率..................................................................................错误!未定义书签。
4．1．1 精馏段气液相体积流率: ...................................................错误!未定义书签。
4.1.2提馏段的气液相体积流率: ......................................................错误!未定义书签。第五章塔板主要工艺尺寸的计算..................................................................错误!未定义书签。
5．１溢流装置的计算............................................................................错误!未定义书签。
5.１.1 堰长?错误!未定义书签。
5.1.2溢流堰高度:?错误!未定义书签。
5.1.3弓形降液管宽度.......................................................................错误!未定义书签。
5.１.4 降液管底隙高度?错误!未定义书签。
5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列?错误!未定义书签。
第六章板式塔得结构与附属设备?错误!未定义书签。
6.1附件的计算?错误!未定义书签。
６．1.1接管......................................................................................错误!未定义书签。
6.1.2 冷凝器......................................................................................错误!未定义书签。
6．1.３再沸器?错误!未定义书签。
第七章参考书录..........................................................................................错误!未定义书签。第八章设计心得体会..................................................................................错误!未定义书签。
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。本设计采用泵加料。
1.2.进料状况
实际生产中，进料状况一般有接近泡点的冷液进料和泡点进料。对于冷夜进料,当组成一定时,流量一定，对分离有利，省加热费用,但其受环境影响较大;而泡点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,泡点进料时,基于恒摩尔流假定，精馏段和提留段的塔径基本相等,无论是设计计算还是设计加工制造这样的精馏塔都比较容易,故在本设计中选用泡点进料。
1.3.塔型的选择
塔有浮阀塔和筛板塔。浮阀塔生产能力大，操作弹性大，在较宽的气速范围内，板效率变化较小,其操作弹性范围较筛板塔大。由于气液接触状态良好,以及气体水平吹出，雾沫夹带量少，因此板效率高。塔板结构简单，容易安装。筛板塔生产能力大,塔板压降低。本设计根据阀孔气速的值依据手册选择浮阀塔。
１.4．塔顶的冷凝方式
塔顶冷凝采用分凝器,以水为冷却介质进行冷凝。
1．５.回流方式
回流方式可分为重力回流和强制回流。对于小塔型，回流冷凝器一般安装在塔顶，其优点是回流冷凝器无需支承结构，其确定是回流冷凝器回流控制难。如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时，回流冷凝器不适合于塔顶安装，且塔顶冷凝器不宜安装、检修和清理。在此情况下,可采用强制回流，
塔顶上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。本次设计为大塔，故采用强制回流。
１．６．加热方式
加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热，直接蒸汽加热时蒸汽直接由塔底进入塔内加热。但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液由稀释作用，使理论塔板数增加。间接蒸汽加热时通过加热器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。本设计采用直接蒸汽加热。
第二章板式精馏塔的工艺计算
物系：甲醇—水;Ｄ=60０t/d;
要求：质量分数:
2.1物料衡算
通过全塔物料衡算:
基础物性参数：
原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率:
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔分率：
全塔总物料衡算
总物料:
易挥发组分:
２.2操作线方程
饱和液体进料q=１;q线斜率为∞
此时,在平衡线上并与精馏、提馏段操作线相交：
最小回流比
此时R=0．６05*１．5=0.90７5；
精馏段操作线
提馏段操作线过精馏段操作线与q线交点(0.6６7，0.8234)和（0.0０５6,0.0０56)
则操作线方程为
２.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 ２.3．1理论板数的计算
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.0
0.20.40.6
0.8
1.0
y a
x a
由图解法求理论板层数，从图中可以读出
总理论板层数为
精馏段;提馏段；第5层为加料板。
２.3.2求塔的气液相负荷
2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
606570758085
9095100105
###
###
T /℃
x
（0.964987，64.8543）
（0.00555，98.9583）温度组成(ｔ-x －y)图
组份的液相粘度
⑴ 精馏段
⑵提馏段
2.3.4实际板数
2．3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度塔顶的操作压力：
每层操作压力
进料板的压力
塔底的压力
精馏段的平均压力
提馏段的平均压力
甲醇和水的安托因常数:
公式： t—℃
由内插法计算得
⑴精馏段
塔顶压力
塔顶温度
(2)进料板
进料板压力
进料板温度
(３)提馏段
提馏段压力
提馏段温度
精馏段平均温度:
提馏段平均温度: