化工原理課程設計任務書
一、設計題目
甲醇-水分離板式精餾塔的設計
二、設計任務及操作條件
1．設計任務
生產能力：23000噸/年
操作週期：每年工作日為300天，每天24小時連續執行
進料組成：甲醇含量為46%
塔頂產品組成：≥95%
塔釜產品組成：≤3%
2．操作條件
操作壓力常壓
進料熱狀態飽和液體進料
回流比 r=2
塔底加熱蒸氣壓力 0.3mpa（表壓）
3．裝置型別：篩孔板
4．廠址：甘肅張掖
三、設計內容
1、設計說明書的內容
1) 精餾塔的物料衡算；
2) 塔板數的確定；
3) 精餾塔的工藝條件及有關物性資料的計算；
4) 精餾塔的塔體工藝尺寸計算；
5) 塔板主要工藝尺寸的計算；
6) 塔板的流體力學驗算；
7) 塔板負荷效能圖；
8) 精餾塔接管尺寸計算；
9) 對設計過程的評述和有關問題的討論。
2、設計圖紙要求：
1) 繪製生產工藝流程圖（a3號圖紙）；
2) 繪製精餾塔設計條件圖（a3號圖紙）。
本設計任務為分離甲醇－水混合物。對於二元混合物的分離，應採用連續精餾流程。設計中採用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點後送入精餾塔內。
塔頂上公升蒸氣採用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分加回流至塔內，其餘部分經產品冷卻器冷卻後送至儲罐。塔釜採用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻後送至儲罐。
甲醇的摩爾質量 =32.04kg/kmol
水的摩爾質量 =18.02kg/kmol
=0.32432.04+(1-0.324) 18.02=22.56kg/kmol
=0.91432.04+(1-0.914) 18.02=30.83kg/kmol
=0.01732.04+(1-0.017) 18.02=18.26kg/kmol
原料處理量
總物料衡算 141.598=d+w
苯物料衡算
聯立解得 d=48.462kmol/h
w=93.136kmol/h
由，再根據表1[1]資料可得到不同溫度下的揮發度，見表2
表1表2
所以泡點進料：
故最小回流比為
==取操作回流比為
r=2=20.653=1.306
精餾段操作線方程為
=+=+=0.566+0.396a）
提餾段操作線方程
（b）由得將 =4.45 代入得相平衡方程
c）聯立（a）、（b）、（c）式，可自上而下逐板計算所需理論板數。因塔頂為全凝
則由（c）式求得第一塊板下降液體組成
利用（a）式計算第二塊板上公升蒸汽組成為
交替使用式（a）和式（c）直到，然後改用提餾段操作線方程，直到為止，
計算結果見表3。
表3精餾塔的理論塔板數為 =2
提餾段的理論塔板數為 （包括再沸器）
進料板位置
進料黏度：根據表1，用內插法求得
查手冊得
由公式得：
求得塔頂物料黏度：用內插法求得，
查手冊得
求得塔釜物料黏度：用內插法求得，
查手冊得
求得精餾段液相平均黏度：
提餾段液相平均黏度：
根據表2，用內插法求得
則精餾段的平均揮發度
提餾段的平均揮發度
全塔效率可用奧爾康公式：計算
所以精餾段
提餾段精餾段實際板層數塊
提餾段實際板層數塊
塔頂操作壓力
每層塔板壓降
進料板壓力
塔釜壓力
精餾段平均壓力
提餾段平均壓力
由3.2.1中已得：
塔頂溫度
進料板溫度
塔釜溫度
精餾段平均溫度
提餾段平均溫度
塔頂平均摩爾質量計算
由， 進料板平均摩爾質量計算
塔釜平均摩爾質量計算
精餾段平均摩爾質量
提餾段平均摩爾質量
精餾段平均密度的計算
由理想氣體狀態方程計算，即
液相平均密度依下式計算，即
塔頂液相平均密度的計算
由，查手冊由內插法得
進料板液相平均密度的計算
由，查手冊由內插法得
進料板液相的質量分率
精餾段液相平均密度為
提餾段平均密度的計算
由理想氣體狀態方程計算，即
塔釜液相平均密度的計算
由,查手冊由內插法得
塔釜液相的質量分率
提餾段平均密度為
液相平均表面張力依下式計算，即
塔頂液相平均表面張力的計算
由，查手冊有內插法得
進料液相平均表面張力的計算
由，查手冊有內插法得
塔釜液相平均表面張力的計算
由,查手冊有內插法到
精餾段液相平均表面張力為
提餾段液相平均表面張力為
計算見2.2.1
精餾段液相平均黏度
提餾段液相平均黏度
精餾段的氣、液相體積流率為
由式中的c由式計算，其中由史密斯關聯圖查取，圖的橫座標為
取板間距，板上液層高度，則
查史密斯關聯圖得=0.068
取安全係數為0.6，則空塔氣速為
按標準塔徑圓整後為: d=1.0m
塔截面積為:
精餾段實際空塔氣速為:
提餾段的氣、液相體積流率為:
由式中的c由式計算，其中由史密斯關聯圖查取，圖的橫座標為:
取板間距，板上液層高度，則
查史密斯關聯圖得=0.068
取安全係數為0.6，則空塔氣速為
按標準塔徑圓整後為: d=1.0m
塔截面積為:
提餾段實際空塔氣速為:
精餾段有效高度為:
提餾段有效高度為:
在進料板上方開一人孔，其高度為：0.8m
故精餾塔的有效高度為:
因塔徑d＝1.0m，可選用單溢流弓形降液管，採用凹形受液盤。各項計算如下：
全塔取精餾段溢流堰高度的計算
由選用平直堰，堰上液層高度由式
近似取e=1，則
取板上清液層高度
故 提餾段溢流堰高度的計算
由選用平直堰，堰上液層高度由式
近似取e=1，則
取板上清液層高度
故 由
查弓形降液管的引數圖，得
故在精餾段中
依式驗算液體在降液管中停留時間，即
故降液管設計合理。
提餾段中
依式驗算液體在降液管中停留時間，即
故降液管設計合理。
取則在精餾段中
故降液管底隙高度設計合理。
選用凹形受液盤，深度。
則在提餾段中
故降液管底隙高度設計合理。
選用凹形受液盤，深度。
因，故塔板採用分塊板。查塔板分塊表得，塔板分為3塊。
取 ,
開孔區面積按式計算
其中故本設計所處理的物係無腐蝕性，可選用碳鋼板，取利孔直徑
篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為
篩孔數目n為
個開孔率為
精餾段氣體通過閥孔的氣速為
提餾段氣體通過閥孔的氣速為
精餾段乾板阻力由式計算
由，查干篩孔得流量係數圖得，
故液柱提餾段乾板阻力為
液柱氣體通過液層的阻力由式計算
在精餾段中
查充氣係數關聯圖，得0.63。
化工原理甲醇 水精餾塔設計
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精餾塔的計算
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篩板式精餾塔設計
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