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摘 要

：精馏是化学工业中非常重要的一个单元操作。精馏是利用混合液中组分挥发度的差异来实现组分的分离，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的多级蒸馏过程，实现精馏操作的主体设备是精馏塔。本次设计任务是甲醇水精馏工艺的设计，目的就是为了让甲醇和水在精馏塔中分离，以此来得到高浓度的甲醇。本设计采用筛板塔，并对其进行了物料衡算、塔设备计算、热量衡算等工艺计算。

关键词：精馏，筛板式，泡点进料

Abstract: Rectification is a very important unit operations in chemical industry . The separation of rectification through the way of difference in volatility which is in the mixture. Meanwhile this is a multistage distill process that many part carburate going together with part condensation. The main equipment which implement rectification operation is rectifying tower. This task is to design the technology of the methanol water distillation, which with the purpose of separation between methanol and water in rectifying tower .Through this process, we can get high concentration of methanol. This design uses a sieve tray and does some process calculation, such as material balance, calculation of towers ,heat balance and so on.

Keyword: Distillation, sieve type, bubble point feed

目 录

第1章 前言 3

1.1 精馏过程与塔设备的简介 3

1.2 筛板塔的特点 3

1.3 设计要求说明 4

第2章 设计说明书 5

2.1 设计单元操作方案简介 5

2.2 筛板塔设计须知 5

第3章 设计计算书 6

3.1 设计参数的确认 6

3.1.1进料热状态 6

3.1.2 加热方式 6

3.1.3 回流比（R）的选择 6

3.1.4 塔顶冷凝水的选择 7

3.2 流程简介及流程图 7

3.2.1 流程简介 7

3. 2.2 简略流程图 7

3.3 理论塔板数的计算与实际板数的确定 7

3.3.1 理论板数的计算 7

3.3.2 实际板层数的计算 10

第4章 精馏塔工艺条件的计算 11

4.1 操作压力的选择 11

4.2操作温度的计算 11

4.3 塔内物料的平均分子量、张力、流量及密度的计算 12

4.3.1 密度及流量 12

4.3.2 液相表面压力的计算 13

4.3.3 液体平均粘度的计算 14

4.4塔的直径 14

4.4.1 精馏段 14

4.4.2 提馏段 15

4.5 塔有效高度 16

4.6 整体塔高 16

第5章 塔板主要工艺参数的确定 17

5.1溢流装置 17

5.1.1 堰长lw 17

5.1.2出口堰高 17

5.1.3 弓形降液管宽度wd和面积 17

5.1.4 降液管底隙高度 18

5.2 塔板布置及筛孔数目与排列 18

5.2.1 塔板的分块 18

5.2.2 边缘区宽度的确认 19

5.2.3 开孔区面积的计算 19

5.2.4 筛孔计算及其排列 19

第6章 筛板的力学检验 20

6.1 塔板压降 20

6.1.1 干板阻力的计算 20

6.1.2 气体通过液层的阻力计算 20

6.1.3 液体表面张力的阻力计算计算 21

6.1.4 气体通过每层塔板的液柱高 21

6.2 液面落差 21

6.3 液沫夹带 21

6.4 漏液 21

6.5 液泛 22

第7章 塔板负荷性能图 23

7.1 漏液线 23

7.2 液沫夹带线 23

7.3 液相负荷下限线 24

7.4液相负荷上限线 24

7.5 液泛线 25

第8章 辅助设备及零件设计 26

8.1 塔顶冷凝器（列管式换热器） 26

8.1.1 估计换热面积 26

8.1.2 计算传热系数 28

8.2 管径的设计 30

8.2.1 釜残液出料管 30

8.2.2 回流液管 30

8.2.3再沸器蒸汽进口管 30

8.2.4 塔顶蒸汽进冷凝器出口管 31

8.2.5 冷凝水管 31

8.3 冷凝水泵 31

第9章 设计结果汇总 33

总 结 35

参考文献 36

致谢 37

附 录 38

第1章 前言

1.1 精馏过程与塔设备的简介

蒸馏是分离液体混合物最常用的、最早实现工业化的典型单元操作。它是通过加热液体混合物造成气、液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差异而实现组分的分离与提纯的操作过程。例如，设计所选取的甲醇-水体系，加热甲醇（沸点64.5°C）和水（沸点100.0°C）的混合物时,由于甲醇的沸点较水为低,即甲醇挥发度较水高,故甲醇较水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。

在工业中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。

塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。

1.2 筛板塔的特点

筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3-8mm）和大孔径筛板（孔径为10-25mm）两类。工业应用小以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。

筛板塔的优点是：

（1）结构比较简单、造价低、易于加工等；

（2）板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，比同塔径的泡罩塔高10%左右；

（3）气体分散均匀，塔板传质效率高，比泡罩塔高10%左右。

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