甲醇-水精馏塔化工原理课程设计(DOC45页)dmjr.doc

《甲醇-水精馏塔化工原理课程设计(DOC45页)dmjr.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲醇-水精馏塔化工原理课程设计(DOC45页)dmjr.doc（66页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、常压甲醇水筛板精馏塔设计Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.南京工业业大学化工原原理课课程设计计设计题目目 常压压甲醇水筛板板精馏塔塔设计 学生姓名名 陈献富 班级、学学号 化工07003133 指导教师师姓名 刘刘晓勤、王王晓东 课程设计计时间2010年6月14日-20010年6月25日 课程设计计成绩百分制权重设计说明明书、计计算书及及设计图图纸质量量，70%独立工作作能力、综综合能力力、设计计过程表表现、设设计答辩辩及回答答问题情情况，30%设计最终终成绩（五五级分制制） 指导导教师签签

2、字 化学化工工学院课程名称称 化工原原理课程程设计 设计题目目 常压压甲醇水筛板板精馏塔塔设计 学生姓名名 周佳佳佳 专业 化学工工程与工工艺 班级学号号 1000109906005 设计日期期 20010 年 6 月 14 日至 220099 年 6 月 25日设计条件件及任务务：设计体系系：甲醇醇水体体系设计条件件：进料量：F= 2200 kkmoll/h进料浓度度：ZF= 0.335 （摩尔量分数）进料状态态：q= 1.008 操作条件件：塔顶压强强为4kPaa(表压)，单板板压降不不大于0.77kPaa。塔顶冷凝凝水采用用深井水水，温度度t12；塔釜加热热方式：间接蒸汽汽加热，采采用3

3、kggf/ccm2(表压)水蒸汽汽全塔效率率：ET = 52%分离要求求：XD= 00.9995（质质量分数数）；XW= 00.0002（质质量分数数）；回流比：R/RRminn =11.6 指导教师师 刘晓勤勤、王晓晓东 220100年6月11日 目录绪论111.精馏馏简介12.塔设设备简介介13.体系系介绍14.设计计要求1第一节 概述11.1精精馏操求求作对塔塔设备的的要求11.2板板式塔类类型11.2.1筛板板塔11.2.2浮阀阀塔11.2.3泡罩罩塔11.3设设计单元元操作方方案简介介11.4精精馏塔的的设计简简介11.4.1 筛筛板塔设设计须知知11.4.2 筛筛板塔的的设计程程序

4、1第二节 设计方方案的初初步确定定12.1操操作条件件的确定定12.1.1操作作压力12.1.2进料料状态12.1.3加热热方式12.1.4冷却却剂与出出口温度度12.1.5回流流比12.1.6热能能的利用用12.2确确定设计计方案的的原则12.3操操作流程程简图1第三节 板式式精馏塔塔的工艺艺参数计计算13.1 物料衡衡算与操操作线方方程13.2 理论塔塔板数的的计算与与实际板板数的确确定13.2.1理论论板数的的计算13.2.1实际际板数的的确定13.3操操作压强强的计算算13.4操操作温度度的计算算13.5塔塔内物料料平均分分子量、张张力、流流量及密密度的计计算13.5.1密度度及流量量

5、13.5.2液相相表面张张力的确确定：13.5.3液体体平均粘粘度计算算1第四节 板式式塔主要要尺寸的的设计计计算14.1塔塔的有效效高度和和板间距距的初选选14.1.1塔有有效高度度14.2 塔径1第五节 板式式塔的结结构15.1 塔的总总体结构构15.2 总塔高高度15.2.1塔顶顶空间HHD15.2.2塔底底空间15.2.3整体体塔高15.2.4人孔孔数15.3 塔板结结构15.3.1溢流流装置15.3.2弓形形降液管管宽度WWd和面积积Af15.3.3降液液管底隙隙高度15.3.4塔板板布置及及筛孔数数目与排排列15.4.筛板的的力学检检验15.4.1塔板板压降15.4.2液面面落差1

6、5.4.3液沫沫夹带15.4.4漏液液15.4.5液泛泛15.5.塔板负负荷性能能图15.5.1漏液液线15.5.2液沫沫夹带线线15.5.3液相相负荷下下限线15.5.4液相相负荷上上限线15.5.5液泛泛线15.5.6操作作弹性1第六节 设计结结果汇总总1第七节 精馏馏装置的的附属设设备17.1 管壳式式换热器器的设计计与选型型17.1.1塔顶顶冷凝器器（列管管式换热热器）17.1.2进料料预热器器17.2 再沸器器17.3 管件17.3.1塔釜釜残液出出料管17.3.2塔顶顶回流液液管17.3.4塔釜釜再沸器器蒸汽进进口管17.3.5塔顶顶蒸汽进进冷凝器器进口管管17.3.6塔顶顶冷凝水

7、水管17.4冷冷凝水泵泵的选择择17.5除除沫器17.6裙裙座1附表111、常压压下甲醇醇-水气液液平衡组组成与温温度关系系12、理论论塔板数数计算（MATLAB程序）：13、进料料、塔顶顶及塔釜釜温度组成的的插值计计算（MMATLLAB程程序）14、史密密斯关联联图1参考文献献及设计计手册1设计感想想1感谢1159绪论1.精馏馏简介蒸馏是分分离液体体混合物物的一种种方法，是一种属于传质分离的单元操作。广泛应用于炼油、化工、轻工等领域。蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。以本设计所选取的甲醇-水体系为例，加热甲

8、醇（沸点64.5）和水（沸点100.0）的混合物时,由于甲醇的沸点较低（即挥发度较高）,所以甲醇易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将甲醇和水分离。经过多次部分汽化部分冷凝，最终在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。在工业精精馏设备备中，使使部分汽汽化的液液相与部部分冷凝凝的气相相直接接接触，以以进行气气液相际际传质，结结果是气气相中的难难挥发组组分部分分转入液液相，液液相中的的易挥发发组分部部分转入入气相，也即即同时实实现了液液相的部部分汽化化和气相的部部分冷凝凝。蒸馏按操操作可分分为

9、简单单蒸馏、平平衡蒸馏馏、精馏馏、特殊殊精馏等等多种方方式。按按原料中中所含组组分数目目可分为为双组分分蒸馏及及多组分分蒸馏。按按操作压压力则可可分为常常压蒸馏馏、加压压蒸馏、减减压（真真空）蒸蒸馏。此此外，按按操作是是否连续续蒸馏和和间歇蒸蒸馏。工工业中的的蒸馏多多为多组组分精馏馏，从石石油工业业、酒精精工业直直至焦油油分离，基基本有机机合成，空空气分离离等等，特特别是大大规模的的生产中中精馏的应应用更为为广泛。本设计着重讨论常压下甲醇-水双组分体系精馏。2.塔设设备简介介塔设备是是炼油、化化工、石石油化工工等生产产中广泛泛应用的的气液传传质设备备。根据据塔内气气液接触触件的结结构型式式，可

10、分分为板式式塔和填填料塔两两大类。板板式塔内内设置一一定数量量踏板，气气体以鼓鼓泡活喷喷射形式式穿过板板上液层层进行质质、热传传递，气气液相组组成成阶阶梯变化化，属逐逐级接触触逆流操操作过程程。填料料塔内有有定高度度的填料料层，液液体自塔塔顶沿填填料表面面下流，气气体逆流流而上（也也有并流流向下者者）与液液相接触触进行质质、热传传递，气气相组成成沿塔高高连续变变化，属属微分接接触操作作过程。工业上对对塔设备备的主要要要求：（1）生产产能力大大；（2）传质质、传热热效率高高；（3）气流流的摩擦擦阻力小小；（4）操作作稳定，适适应性强强，操作作弹性大大；（5）结构构简单，材材料消耗耗少；（6）制造

11、安安装容易易，操作作维修方方便。此此外还要要求不易易堵塞、耐耐腐蚀等等。实际上，任任何塔设设备都难难以满足足上述所所有要求求，因此此，设计计者应根根据塔型型特点、物物系性质质、生产产工艺条条件、操操作方式式、设备备投资、操操作与维维修费用用等技术术经济评评价以及及设计经经验等因因素，依依矛盾的的主次，综综合考虑虑，选择择适宜的的塔型。在化学工工业和石石油工业业中广泛泛应用的的诸如吸吸收，解解吸，精精馏，萃萃取等单单元操作作中，气气液传质质设备必必不可少少。塔设设备就是是使气液液成两相相通过紧紧密接触触达到相相际传质质和传热热目的的的气液传传质设备备之一。3.体系系介绍本设计计的体系系为甲醇醇-

12、水体系系。1001.3325kkPa下下，甲醇醇水体体系汽液液平衡数数据如下下：温度t()液相组成成x气相组成成y温度t()液相组成成x气相组成成y10000750.40.7960.0220.1730.50.8940.0440.2710.60.8910.0660.3690.70.9890.0880.4680.80.9880.10.4660.91840.1550.56511820.20.66511780.30.7注：x、y分别为为气液两两相中甲甲醇的摩摩尔分数数4.设计计要求设计条件件：体系：甲甲醇-水体系 已知：进进料量F=2200 kkmoll/h进料浓度度ZF= 00.355（摩尔分数数）

13、进料状态态：q 1.008 操作条件件：塔顶顶压强为为4 kkPa(表压)，单板板压降不不大于0.77kPaa。塔顶冷凝凝水采用用深井水水，温度度t12；塔釜加热热方式：间接蒸蒸汽加热热全塔效率率ET = 52%分离要求求： XD= 00.9995（质质量分数数）；XW= 00.0002（质质量分数数）； R/RRminn =11.6 。第一节 概述1.1精精馏操求求作对塔塔设备的的要求工业上对对塔设备备的主要要要求：（1）生产产能力大大；（2）传质质、传热热效率高高；（3）气流流的摩擦擦阻力小小；（4）操作作稳定，适适应性强强，操作作弹性大大；（5）结构构简单，材材料消耗耗少；（6）制造造安

14、装容容易，操操作维修修方便。此此外还要要求不易易堵塞、耐耐腐蚀等等。1.2板板式塔类类型塔设备大大致可以以分为两两类，一一类是有有降液管管的塔板板，如泡泡罩、浮浮阀、筛筛板、导导向筛板板、舌形形、S形、多多降液管管塔板等等；另一一类是无无降液管管塔板，如如传流式式筛板（栅栅板）、穿穿流式波波纹板等等。工业业上应用用较多的的是有降降液管的的浮阀、筛筛板和泡泡罩塔板板等。1.2.1筛板塔塔筛板塔板板简称筛筛板，结结构持点点为塔板板上开有有许多均均匀的小小孔。根根据孔径径的大小小，分为为小孔径径筛板(孔径为38mmm)和大孔孔径筛板板(孔径为1025mmm)两类。工工业应用用小以小小孔径筛筛板为主主

15、，大孔孔径筛板板多用于于某些特特殊场合合(如分离离粘度大大、易结结焦的物物系)。筛板的优优点是结构简简单，造造价低；板上液液面落差差小，气气体压降降低，生生产能力力较大；气体分分散均匀匀，传质质效率较较高。筛筛板塔和和泡罩塔塔相比较较具有下下列特点点：生产产能力大大于10.5%，板效效率提高高产量15%左右；而压降降可降低低30%左右；另外筛筛板塔结结构简单单，塔板板的造价价可减少少40%左右；安装容容易，也也便于清清理检修修。但其缺点点是筛孔孔易堵塞塞，不宜宜处理易易结焦、粘粘度大的的物料。值得说明明的是，尽管筛板传质效率高，但若设计和操作不当，易产生漏液，使得操作弹性减小，传质效率下降。然

16、而近年来，由于设计和控制水平的不断提高，可使筛板的操作非常精确，弥补了上述不足，故应用日趋广泛。综合考虑虑利弊，对对于甲醇醇-水体系系，本设设计选用用筛板塔塔。1.2.2浮阀塔塔浮阀广泛泛应用于于精馏、吸吸收和解解析等过过程。其其主要特特点是在在塔板的的开孔上上装有可可浮动懂懂得浮阀阀，气流流从浮阀阀周边以以稳定的的速度水水平地进进入塔板板上液层层进行两两相接触触。浮阀阀可以根根据气流流量的大大小而上上下浮动动，自行行调节。浮阀的主主要优点点是生产产能力大大，操作作弹性大大，分离离效率高高，塔板板结构较较泡罩塔塔简单。1.2.3泡罩塔塔泡罩塔是是最早使使用的板板式塔，其其主要构构件是泡泡罩、升

17、升气管及及降液管管。泡罩罩的种类类很多，国国内用较较多的是是圆形泡泡罩。泡罩的主主要优点点是操作作弹性较较大，液液气比范范围大，适适用于多多种介质质，操作作稳定可可靠；但但其结构构复杂、造造价高、安安装维修修不方便便，气相相压降较较大。现现虽已为为新型塔塔板取代代，但鉴鉴于其某某些优点点，仍有有使用。1.3设设计单元元操作方方案简介介 蒸馏过程程按操作作方式的的不同，分分为连续续蒸馏和和间歇蒸蒸馏两种种流程。连连续蒸馏馏具有生生产能力力大，产产品质量量稳定等等优点，工工业生产产中以连连续蒸馏馏为主。间间歇蒸馏馏具有操操作灵活活、适应应性强等等优点，但但适合于于小规模模、多品品种或多多组分物物系

18、的初初步分离离。故分分离苯-甲苯混混合物体体系应采采用连续续精馏过过程。蒸馏是通通过物料料在塔内内的多次次部分气气化与多多次部分分冷凝实实现分离离的，热热量自塔塔釜输入入，由冷冷凝器和和冷却剂剂中的冷冷却介质质将余热热带走。塔塔顶冷凝凝装置可可采用全全凝器、分分凝器-全凝器器两种不不同的设设置。工工业上以以采用全全凝器为为主，以以便准确确控制回回流比。本设计中采用全凝器。1.4精精馏塔的的设计简简介1.4.1 筛板塔塔设计须须知（1）筛筛板塔设设计是在在有关工工艺计算算已完成成的基础础上进行行的。对对于气、液液恒摩尔尔流的塔塔段，只只需任选选其中一一块塔板板进行设设计，并并可将该该设计结结果用

19、于于此塔段段中。例例如，全全塔最上上面一段段塔段，通通常选上上面第一一块塔板板进行设设计；全全塔最下下面一段段塔段，通通常选最最下面一一块塔板板进行设设计。这这样计算算便于查查取气液液相物性性数据。 （2）若不不同塔段段的塔板板结构差差别不大大，可考考虑采用用同一塔塔径，若若不同塔塔段塔板板的筛孔孔数、空空心距与与筛孔直直径之比比t/dd0可能有有差异。对对筛孔少少、塔径径大的塔塔段，为为减少进进塔壁处处液体“短路”，可在在近塔壁壁处设置置挡板。只只有当不不同塔段段的塔径径相差较较大时才才考虑采采用不同同塔径，即即异径塔塔。1.4.2 筛板塔塔的设计计程序 确定定设计方方案； 平衡衡级计算算和

20、理论论塔板的的确定； 塔板板的选择择； 实际际板数的的确定； 塔体体流体力力学计算算； 管路路及附属属设备的的计算与与选型； 撰写写设计说说明书和和绘图。第二节 设计方方案的初初步确定定2.1操操作条件件的确定定2.1.1操作作压力塔内操操作压力力的选择择不仅牵牵涉到分分离问题题，而且且与塔顶顶和塔底底温度的的选取有有关。根根据所处处理的物物料性质质，兼顾顾技术上上的可行行性和经经济上的的合理性性来综合合考虑，一一般有下下列原则则： 压力力增加可可提高塔塔的处理理能力，但但会增加加塔身的的壁厚，导导致设备备费用增增加；压压力增加加，组分分间的相相对挥发发度降低低，回流流比或塔塔高增加加，导致致

21、操作费费用或设设备费用用增加。因因此如果果在常压压下操作作时，塔塔顶蒸汽汽可以用用普通冷冷却水进进行冷却却，一般般不采用用加压操操作。操操作压力力大于1.66MPaa才能使使普通冷冷却水冷冷却塔顶顶蒸汽时，应应对低压压、冷冻冻剂冷却却和高压压、冷却却水冷却却的方案案进行比比较后，确确定适宜宜的操作作方式。 考虑虑利用较较高温度度的蒸汽汽冷凝热热，或可可利用较较低品位位的冷源源使蒸气气冷凝，且且压力提提高后不不致引起起操作上上的其他他问题和和设备费费用的增增加，可可以使用用加压操操作。 真空空操作不不仅需要要增加真真空设备备的投资资和操作作费用，而而且由于于真空下下气体体体积增大大，需要要的塔径

22、径增加，因因此塔设设备费用用增加。综合考虑虑以上因因素本设设计采用用常压精精馏。2.1.2进料状状态泡点进料料时，塔塔的操作作易于控控制，不不受环境境影响。饱饱和液体体进料时时进料温温度不受受季节、气气温变化化和前段段工序波波动的影影响，塔塔的操作作比较容容易控制制。此外外，泡点点进料，提提馏段和和精馏段段塔径大大致相同同，在设设备制造造上比较较方便。冷冷液进塔塔虽可减减少理论论板数，使使塔高降降低，但但精馏釜釜及提馏馏段塔径径增大，有有不利之之处。所所以根据据设计要要求，选选择泡点点进料，q1。2.1.3加热方方式精馏塔的的设计中中多在塔塔底加一一个再沸沸器以采采用间接接蒸汽加加热以保保证塔

23、内内有足够够的热量量供应；由于甲甲醇-水体系系中，甲甲醇是轻轻组分由由塔顶冷冷凝器冷冷凝得到到，水为为重组分分由塔底底排出。所所以本设设计应采采用再沸沸器提供供热量，采采用3kkgf/cm22（温度度130）间接接水蒸汽汽加热。2.1.4冷却剂剂与出口口温度本设计计中采用用的冷却却剂为深深井水，深深井水水水温较江江河水水水温稳定定（如：南京地地区深井井水水温温常年维维持在12），易易于操作作条件的的控制。冷却水水出口温温度过高高，则冷冷却效果果不佳；反之，如如果温度度过低，冷冷却水用用量较大大，增加加了成本本。综合合考虑这这两方面面因素，本本设计的的冷却水水出口温温度选为为：302.1.5回流

24、比比选择回流流比主要要从经济济观点出出发，力力求设备备费用和和操作费费用最低低。实际际操作的的R必须大大于Rminn，但并并无上限限限制。选选定操作作R时应考考虑，随随R选值的的增大，塔塔板数减减少，设设备投资资减少，但但因塔内内气、液液流量L，V，L，V增加，势势必使蒸蒸馏釜加加热量及及冷凝器器冷却量量增大，耗耗能增大大，既操操作费用用增大。若R值过大，即气液流量过大，则要求塔径增大，设备投资也随之有所增大。其设备投资操作费用与回流比之间的关系如右图所示。总费用最低点对应的R值称为最佳回流比。设计时应根据技术经济核算确定最佳R值，常用的适宜R值范围为：R（1.22）Rmin。本设计综合考虑以

25、上原则，选用：R1.6Rmin。2.1.6热能的的利用精馏过过程的热热效率很很低，进进入再沸沸器的能能量的95%以上被被塔顶冷冷凝器中中冷却介介质带走走，仅约约5%的能量量被有效效地利用用。采用用热泵技技术可使使塔顶蒸蒸汽温度度提高，提提高了温温度的蒸蒸汽再用用于加热热釜液，使使釜液蒸蒸发的同同时，塔塔顶蒸汽汽冷凝。该该方法不不仅可节节省大量量的加热热蒸汽，而而且还节节省了大大量的冷冷却介质质。当然然，塔顶顶蒸汽可用用作低温温系统的的热源，或或通入废废热锅炉炉产生低低压蒸汽汽，供别别处使用用。在考考虑充分分利用热热能的同同时，还还应考虑虑到所需需增加设设备的投投资和由由此给精精馏操作作带来的的

26、影响。本设计中中的热能能利用主主要有两两方面：一、塔塔顶冷却却水的热热量，通通过水介介质导出出，可用用周边生生活区的的供暖；二、塔塔釜残液液温度较较高，可可用于进进料的预预热。2.2确确定设计计方案的的原则总的原原则是尽尽可能多多地采用用先进的的技术，使使生产达达到技术术先进、经经济合理理的要求求，符合合优质、高高产、安安全、低低能耗的的原则，具具体考虑虑以下几几点。 满足足工艺和和操作的的要求 所设计计出来的的流程和和设备能能保证得得到质量量稳定的的产品。由由于工业业上原料料的浓度度、温度度经常有有变化，因因此设计计的流程程与设备备需要一一定的操操作弹性性，可方方便地进进行流量量和传热热量的

27、调调节。设设置必需需的仪表表并安装装在适宜宜部位，以以便能通通过这些些仪表来来观测和和控制生生产过程程。 满足足经济上上的要求求 要节省省热能和和电能的的消耗，减减少设备备与基建建的费用用，如合合理利用用塔顶和和塔底的的废热，既既可节省省蒸汽和和冷却介介质的消消耗，也也能节省省电的消消耗。回回流比对对操作费费用和设设备费用用均有很很大的影影响，因因此必须须选择合合适的回回流比。冷冷却水的的节省也也对操作作费用和和设备费费用有影影响，减减少冷却却水用量量，操作作费用下下降，但但所需传传热设备备面积增增加，设设备费用用增加。因因此，设设计时应应全面考考虑，力力求总费费用尽可可能低一一些。 保证证生

28、产安安全 生产中中应防止止物料的的泄露，生生产和使使用易燃燃物料车车间的电电器均应应为防爆爆产品。塔塔体大都都安装在在室外，为为能抵抗抗大自然然的破坏坏，塔设设备应具具有一定定刚度和和强度。2.3操操作流程程简图第三节节 板式式精馏塔塔的工艺艺参数计算算3.1 物料衡衡算与操操作线方方程3.1.1物料料衡算已知进料料量F200kmmol/h，进料料组成XF0.355（摩尔尔分率），进料q1.08设计要求求：XD0.9995（质质量分率率），Xw=0.0002（质质量分率率）将物料的的质量分分率转化化为摩尔尔分率：质量分率率摩尔分率率XD0.99950.99911Xw0.00020.00011衡

29、算方程程 ： 3.1.2 qq线方程程因为XFF0.355 q1q线方程程为：xx0.355读图可知知平衡线线和q线交点点为:xe=00.23325，ye=0.6993.1.3Rminn和R的确定定R=1.6Rmmin=1.660.883711=1.333933.1.4精馏馏段操作作线方程程精馏段操操作线方方程： 3.1.5精馏段段和提馏馏段气液液流量D700.488kmool/hh RR1.33393精馏段：LRD94.39kkmoll/h V（R1）D164.87kkmoll/h提馏段：LLqF94.39+200=2294.39kmmol/h VV（1q）FV164.87kkmoll/h3

30、.1.6提馏段段操作线线方程提馏段操操作线方方程：3.2 理论塔塔板数的的计算与与实际板板数的确确定3.2.1理论板板数的计计算由于塔釜釜残液的的浓度较较低，而而塔顶产产品的浓浓度较高高，故不不适宜用用作图法法求解理理论板数数。本设设计采用用逐板计计算的方方法求解解。（1）精精馏段理理论板数数由上而下下逐板计计算，自自x0=0.99111开始到xi首次越越过xf=0.23225时为止止。x0=00.99911,y1=0.99111x1=00.97788,y1=0.99111x1=00.97788,y2=0.998411x2=00.96621,y2=0.998411x2=00.96621,y3=

31、0.997455x3=00.93393,y3=0.997455x3=00.93393,y4=0.996155x4=00.90082,y4=0.996155x4=00.90082,y5=0.994377精馏段操作线方程平衡关系x5=00.86662,y5=0.994377x5=00.86662,y6=0.991966x6=00.81104,y6=0.991966x6=00.81104,y7=0.888777x7=00.73390,y7=0.888777x7=00.73390,y8=0.884688x8=00.64484,y8=0.884688x8=00.64484,y9=0.779499x9=0

32、0.53341,y9=0.779499x9=00.53341,y100=0.772955x10=0.440099,y100=0.772955x10=0.440099,y111=0.665322x11=0.228422,y111=0.665322因x111xf,故第111块为加加料板，精精馏段共共有10块理论论版。（1）提提馏段理理论板数数由上而下下逐板计计算，自自x11=00.28842开始到xi首次越越过xw=0.00111时为止止。x11=0.228422,y122=0.550677x12=0.114344,y122=0.550677x12=0.114344,y133=0.225511提馏

33、段操作线方程平衡关系x13=0.004633,y133=0.225511x13=0.004633,y144=0.008188x14=0.001133,y144=0.008188x14=0.001133,y155=0.001944x15=0.000255,y155=0.001944x15=0.000255,y166=0.000366x16=0.000044,y166=0.000366因x166xw ，所以理理论板数数不足16块。塔釜相相当于一一块理论论板。提馏段理理论板数数=155-111+（x15-xxw）/(xx15-xx16)-1=33.688 块（不不含塔釜釜）总理论板板数=11+3.6

34、68=114.688 块（不含含塔釜）（理论板板数计算算由MATTLABB完成，详详细程序序见附表表）3.2.1实际板板数的确确定平均相对对挥发度度=5.5 平均黏黏度为L=0.33mmPas由奥肯奈奈尔（OOcoonneell）关联图图的ET=0.49N精=111/00.499=23块N提=33.688/0.49=8块NPNN精+N提23+8=31块实际塔板板数为31块3.3操操作压强强的计算算本设计采采用常压压精馏根根据设计计要求，相相关计算算如下：塔顶压力力P顶=1001.33+4=1055.3kkPa 单板压降降P=0.7kPPa进料板压压力pF=1005.33+0.722=1200.

35、7kkPa塔底压力力pw=1005.33+0.731=1127.0kPaa精馏段平平均压力力pm=(1105.3+1120.7)/2=1113.0kPPa提馏段平平均压力力pm =(1200.7+1277.0)/22=1223.9kPaa3.4操操作温度度的计算算通过“tt-x-y”数据进进行插值值计算得得：泡点进料料：xF0.355 进料板温温度tF=76.58塔顶温度度：tD=644.511塔底温度度：tW=999.788精馏段平平均温度度tm=(766.588+644.511)/22=700.55提馏段平平均温度度tm=(99.78+76.58)/2=888.18（以上温温度的插插值计算

36、算由MATTLABB完成，详详细程序序见附表表。）常压下甲甲醇-水气液液平衡组组成与温温度关系系温度t()液相组成成x气相组成成y温度t()液相组成成x气相组成成y10000750.40.7960.0220.1730.50.8940.0440.2710.60.8910.0660.3690.70.9890.0880.4680.80.9880.10.4660.91840.1550.56511820.20.66511780.30.73.5塔塔内物料料平均分分子量、张张力、流流量及密密度的计计算3.5.1密度度及流量量设甲醇为为a，水为b甲醇分子子量为：32.04kkg/kkmoll 水的分子子量为：

37、18.01 kg/kmool （1）精精馏段精馏段平平均温度度70.55由t-xx-y数数据插值值计算得得：xa0.63348，ya0.84407查表得：kg/m3，kg/m3液相平均均分子量量：Ml=xaMa+(11-xa) MMb=26.92 kkg/kkmoll气相平均均分子量量：Mv= yyaMa+(11-yaa) MMb=29.81kgg/kmmol液相密度度： （液相相视为正正规溶液液）气相密度度：（气气相视为为理想气气体）液相流量量：气相流量量：（2）提提馏段提馏段平平均温度度：888.18由t-xx-y数据插插值计算算得：xxa0.009377，ya0.440211查表得：=7

38、227.01，=9666.448液相平均均分子量量：Ml=xaMa+(11-xa) MMb=19.32kgg/kmmol气相平均均分子量量：Mv= yyaMa+(11-yaa) MMb= 223.65kgg/kmmol液相密度度： （液相相视为正正规溶液液）气相密度度：（气气相视为为理想气气体）液相流量量： 气相流量量： （以上温温度的插插值计算算由MATTLABB完成，详详细程序序见附表表。）3.5.2液相表表面张力力的确定定：塔顶液相相表面张张力=64.51,查得：=16.81, =66.60=17.25 进料板液液相表面面张力tF=776.558, =115.43, =64.42=47.

39、27塔底液相相表面张张力tw=999.78，=12.82，=600.044=59.99精馏段平平均液相相表面张张力提馏段平平均液相相表面张张力3.5.3液体体平均粘粘度计算算塔顶液体体粘度:=64.51,=0.32889,=0.44997同理,进进料板液液体=00.34450塔底液体体=0.28886精馏段平平均液相相粘度(+)/22=0.33774提馏段平平均液相相粘度(+)/22=0.31668第四节 板式塔塔主要尺尺寸的设设计计算算4.1塔塔的有效效高度和和板间距距的初选选4.1.1塔有有效高度度精馏段有有效高度度 提馏段有有效高度度从塔顶开开始每隔隔7块板开开一个人人孔，其其直径为为0

40、.6米,开人孔孔的两块块板间距距取0.7米所以应多多加高(0.77-0.45)31/77=11mZ=Z精精+Z提+1.0=99.9+3.155+1.0=114.06m4.2 塔径4.2.1精馏段段欲求塔径径应先求求出空塔塔气速 u安全全系数umaax 功能参数数：取塔板间间距=0.445m，板板上液层层高度hh1=0.06mm，那么分离离空间：-h1=0.45-0.006=0.39m从史密斯斯关联图图查得：，由于于m/su=0.7=00.72.223=1.56取 D=1.22m塔截面积积：实际空塔塔气速：4.2.2提馏段段功能参数数：取塔板间间距=0.445m，板板上液层层高度hh1=0.06mm，那么分离离空间：-h11=0.45-0.006=00.399m从史密斯斯关联图图查得：，由于于u=00.7=0.773.199=2.223圆整取： D=0.8m 5ss 故降液液管尺寸寸可用。提馏段：停留时间间5ss 故降