1、1 化工原理课程设计 甲醇-水混合物常压精馏塔设计 2 目录目录 设计任务书 . 4 概述及设计方案简解. 5 设计条件及主要物性参数 . 8 工艺设计计算 9 精馏塔示意图（CAD版） . 28 辅助设备选型 29 设计结果汇总表 32 Aspen 模拟校核 . 33 设计评述 . 37 参考书. 39 主要符号说明 39 3 附录附录： 图解法图 .附图 1 温度组成图 .附图 2 精馏流程图 .附图 3 负荷性能图 . 附图 4、5 塔板板面布置设计 附图 6 塔结构示意图附图 7 4 设计任务书设计任务书 一、设计题目：甲醇生产过程精馏塔的设计 二、设计条件 1、生产能力：15 万吨甲
2、醇/年 2、原料：甲醇含量 50%的粗镏冷凝液，以甲醇-水二元系为主 3、采取直接蒸汽加热 4、采取泡点进料 5、塔顶馏出液中甲醇含量90% 6、塔釜残出液中甲醇含量5% 7、其他参数（除给出外）可自选 三、设计说明书的内容 1、目录 2、设计题目及原始数据（任务书） 3、简述甲醇精馏过程的生产方法及特点 4、论述精馏总体结构的选择和材料选择 5、精馏过程有关计算（物料衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、 管径等） 6、设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等） 7、主题设备设计计算及说明 8、附属设备的选择（再沸器、加热器等） 9、参考文献 10、后记及其他 四、 设计图要求 1、绘
3、制主要装置图，设备技术要求、主要参数、大小尺寸、部件明细表、标题 栏 2、绘制设备流程图一张 3、用坐标纸绘制甲醇-水溶液的 y-x 图一张，并用图解法求理论板数 4、用坐标图绘制温度与气液相含量的关系图 5 概述及设计方案简解概述及设计方案简解 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所 用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传 质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求： （1）气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、 拦液或液泛等破坏操作的现
4、象。 （2） 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动 时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有 的可靠性。 （3） 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动 力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统 无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 （4） 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 （5） 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 （6） 塔内的滞留量要小。 实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也是互 相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系
5、性质和具体要求， 抓住主要矛盾，进行选型。 2、板式塔类型 （i）筛板塔 筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： （1） 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的 60，为浮阀塔 的 80左右。 （2） 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加 1015。 （3） 塔板效率高，比泡罩塔高 15左右。 （4）压降较低，每板压力比泡罩塔约低 30左右。 筛板塔的缺点是： （1） 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 6 （2） 操作弹性较小(约 23)。 （3）小孔筛板容易堵塞。 （ii）浮阀塔 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了升气管和泡 罩，在塔板开孔上
6、设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量上下浮动，自行调节， 使气缝速度稳定在某一数值。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、 生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料方面，又 不及泡罩塔可靠。 浮阀塔广泛用于精馏、 吸收以及脱吸等传质过程中。 塔径从 200mm 到 6400mm，使用效果均较好。国外浮阀塔径，大者可达 10m，塔高可达 80m，板数 有的多达数百块。 浮阀塔之所以这样广泛地被采用，是因为它具有下列特点： （1）处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加 2040，而接近于筛板塔。 （2）操作弹性大，一般约为 59，比筛板、泡罩、舌形塔板的操作弹性要大 得多。 （3） 塔板效率高，比泡罩塔高 15左右。 （4） 压强小，在常压塔中每块板的压强降一般为 400660N/m2。 （5） 液面梯度小。 （6）使用周期长。粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。 （7） 结构简单， 安装容易， 制造费为泡罩塔板的 6080,为筛板塔的 120 130。 二、设计方案简解 （i）确定设计方案的原则 （1）满足工艺和操作方
