甲醇水板式精馏塔的设计计算

1、化工原理课程设计说明书PAGE PAGE II东华大学化工原理课程设计题 目 甲醇-水混合液板式精馏塔的设计 学 院 化工学院 专业班级 轻化1101班 学生姓名 指导教师 成 绩 2014年 6 月 27 化工原理课程设计说明书PAGE I摘要设计选用板式精馏塔作为分离设备采用连续精馏的方法分离甲醇-水混合液。一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，这就需要对各个部件做出选择并给出合理的工艺尺寸。因此我们对精馏塔首先进行物料衡算，根据查得的甲醇-水物系平衡数据用作图法求得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，然后确定操作压力，操作温度

2、，平均分子量，平均密度等基本物性参数。对塔高、塔径、塔板、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图）并确定操作弹性，最后计算接管等一些附件的尺寸。按任务书的任务顺序完成任务。关键词：板式精馏塔；连续精馏；图解法AbstractThe design use a type of the plate type column as separation equipment using the method of continuous distillation separation methanol-water mixture. A full plate tower is mainly com

3、posed of cylindrical tower body, tower board, liquid pipe down, the overflow weir, the liquid dish and gas and liquid into, export tube components and other parts, this needs of every part to make a choice and give reasonable technology size. So we to, first of all, the material of the column calcul

4、ation, according to check methanol-water content is balance data obtained by mapping method theory tower number by the board and tower efficiency the determination of the actual tower number plate, then check the operating pressure, operating temperature, average molecular weight, the average densit

5、y of basic property parameters. High tower, tower of diameter, tower board, overflow device and so on each parts calculation and accounting check (such as load performance chart) and determined the elasticity of operation, finally calculated over the size of the some accessories, etc. According to t

6、he task of commitments to complete the task order.Key words: Plate column; Continuous distillation; Graphic methodPAGE 34目录 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc327650034 摘要 PAGEREF _Toc327650034 h I HYPERLINK l _Toc327650035 Abstract PAGEREF _Toc327650035 h II HYPERLINK l _Toc327650036 第1章 总论 PAGEREF _T

7、oc327650036 h 4 HYPERLINK l _Toc327650037 1.1概述 PAGEREF _Toc327650037 h 4 HYPERLINK l _Toc327650038 1.2 塔设备简介 PAGEREF _Toc327650038 h 4 HYPERLINK l _Toc327650039 1.2.1塔设备类型 PAGEREF _Toc327650039 h 4 HYPERLINK l _Toc327650040 1.2.2 筛板塔优点 PAGEREF _Toc327650040 h 4 HYPERLINK l _Toc327650041 第2章 设计方案确定及

8、流程说明 PAGEREF _Toc327650041 h 5 HYPERLINK l _Toc327650042 2.1 进料状况 PAGEREF _Toc327650042 h 5 HYPERLINK l _Toc327650043 2.2 加料方式和加料热状况 PAGEREF _Toc327650043 h 5 HYPERLINK l _Toc327650044 2.3 塔顶冷凝方式 PAGEREF _Toc327650044 h 5 HYPERLINK l _Toc327650045 2.4 回流方式 PAGEREF _Toc327650045 h 5 HYPERLINK l _Toc3

9、27650046 2.5加热方式 PAGEREF _Toc327650046 h 5 HYPERLINK l _Toc327650047 2.6工艺流程简介 PAGEREF _Toc327650047 h 6 HYPERLINK l _Toc327650048 第3章 精馏塔的设计计算 PAGEREF _Toc327650048 h 7 HYPERLINK l _Toc327650049 3.1 物料衡算 PAGEREF _Toc327650049 h 7 HYPERLINK l _Toc327650050 3.1.1 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率 PAGEREF _Toc3276500

10、50 h 7 HYPERLINK l _Toc327650051 3.1.2 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 PAGEREF _Toc327650051 h 7 HYPERLINK l _Toc327650052 3.1.3 全塔物料衡算 PAGEREF _Toc327650052 h 7 HYPERLINK l _Toc327650053 3.2 塔板数的确定 PAGEREF _Toc327650053 h 7 HYPERLINK l _Toc327650054 32.1 理论塔板数的求解 PAGEREF _Toc327650054 h 7 HYPERLINK l _Toc32765

11、0055 3.2.1.1回流比的确定 PAGEREF _Toc327650055 h 8 HYPERLINK l _Toc327650056 3.2.1.2 操作线方程 PAGEREF _Toc327650056 h 8 HYPERLINK l _Toc327650057 3.2.1.3 图解法确定理论塔板数 PAGEREF _Toc327650057 h 9 HYPERLINK l _Toc327650058 3.2.2 全塔效率及实际塔板数 PAGEREF _Toc327650058 h 9 HYPERLINK l _Toc327650059 3.2.2.1 全塔效率 PAGEREF _T

12、oc327650059 h 9 HYPERLINK l _Toc327650060 3.2.2.2 实际塔板数 PAGEREF _Toc327650060 h 9 HYPERLINK l _Toc327650061 3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 PAGEREF _Toc327650061 h 10 HYPERLINK l _Toc327650062 3.3.1操作压力 PAGEREF _Toc327650062 h 10 HYPERLINK l _Toc327650063 3.3.2 操作温度 PAGEREF _Toc327650063 h 10 HYPERLINK l _To

13、c327650064 3.3.3 平均摩尔质量 PAGEREF _Toc327650064 h 10 HYPERLINK l _Toc327650065 3.3.4 液相和气相平均密度 PAGEREF _Toc327650065 h 11 HYPERLINK l _Toc327650066 3.3.4.1 液相平均密度 PAGEREF _Toc327650066 h 11 HYPERLINK l _Toc327650067 3.3.4.2 气相平均密度 PAGEREF _Toc327650067 h 12 HYPERLINK l _Toc327650068 3.3.5 液相平均表面张力 PAG

14、EREF _Toc327650068 h 12 HYPERLINK l _Toc327650069 3.3.6 液相平均粘度 PAGEREF _Toc327650069 h 13 HYPERLINK l _Toc327650070 3.4 精馏塔塔体和塔板主要尺寸计算 PAGEREF _Toc327650070 h 13 HYPERLINK l _Toc327650071 3.4.1 塔高和塔径 PAGEREF _Toc327650071 h 13 HYPERLINK l _Toc327650072 3.4.1.1 精馏段 PAGEREF _Toc327650072 h 13 HYPERLIN

15、K l _Toc327650073 3.4.1.2 提馏段 PAGEREF _Toc327650073 h 14 HYPERLINK l _Toc327650074 3.4.2 塔板主要工艺尺寸的计算 PAGEREF _Toc327650074 h 15 HYPERLINK l _Toc327650075 3.4.2.1 溢流装置 PAGEREF _Toc327650075 h 15 HYPERLINK l _Toc327650076 3.4.2.2 塔板板面布置 PAGEREF _Toc327650076 h 18 HYPERLINK l _Toc327650077 3.4.2.3 筛孔计算

16、及排列 PAGEREF _Toc327650077 h 18 HYPERLINK l _Toc327650078 3.5 塔板的流体力学验算 PAGEREF _Toc327650078 h 19 HYPERLINK l _Toc327650079 3.5.1 阻力和单板压降校验 PAGEREF _Toc327650079 h 19 HYPERLINK l _Toc327650080 3.5.1.1 精馏段 PAGEREF _Toc327650080 h 19 HYPERLINK l _Toc327650081 3.5.1.2 提馏段 PAGEREF _Toc327650081 h 20 HYP

17、ERLINK l _Toc327650082 3.5.2 雾沫夹带校验 PAGEREF _Toc327650082 h 21 HYPERLINK l _Toc327650083 3.5.2.1 精馏段 PAGEREF _Toc327650083 h 21 HYPERLINK l _Toc327650084 3.5.2.2 提馏段 PAGEREF _Toc327650084 h 21 HYPERLINK l _Toc327650085 3.5.3 漏液校验 PAGEREF _Toc327650085 h 21 HYPERLINK l _Toc327650086 35.3.1 精馏段 PAGERE

18、F _Toc327650086 h 21 HYPERLINK l _Toc327650087 3.5.3.2 提馏段 PAGEREF _Toc327650087 h 21 HYPERLINK l _Toc327650088 3.5.4 液泛校验 PAGEREF _Toc327650088 h 22 HYPERLINK l _Toc327650089 3.5.4.1 精馏段 PAGEREF _Toc327650089 h 22 HYPERLINK l _Toc327650090 3.5.4.2 提馏段 PAGEREF _Toc327650090 h 22 HYPERLINK l _Toc3276

19、50091 3.6负荷性能图 PAGEREF _Toc327650091 h 22 HYPERLINK l _Toc327650092 3.6.1 精馏段负荷性能图 PAGEREF _Toc327650092 h 22 HYPERLINK l _Toc327650093 3.6.1.1漏液线（气相负荷下限线） PAGEREF _Toc327650093 h 22 HYPERLINK l _Toc327650094 3.6.1.2 液体流量下限线 PAGEREF _Toc327650094 h 23 HYPERLINK l _Toc327650095 3.6.1.3 液体流量上限线 PAGERE

20、F _Toc327650095 h 23 HYPERLINK l _Toc327650096 3.6.1.4 雾沫夹带线 PAGEREF _Toc327650096 h 24 HYPERLINK l _Toc327650097 3.6.1.5液泛线 PAGEREF _Toc327650097 h 24 HYPERLINK l _Toc327650098 3.6.1.6 操作弹性 PAGEREF _Toc327650098 h 26 HYPERLINK l _Toc327650099 3.6.2 提馏段负荷性能图 PAGEREF _Toc327650099 h 26 HYPERLINK l _T

21、oc327650100 3.6.2.1 漏液线（气相负荷下限线） PAGEREF _Toc327650100 h 26 HYPERLINK l _Toc327650101 3.6.2.2 液体流量下限线 PAGEREF _Toc327650101 h 26 HYPERLINK l _Toc327650102 3.6.2.3 液体流量上限线 PAGEREF _Toc327650102 h 26 HYPERLINK l _Toc327650103 3.6.2.4 雾沫夹带线 PAGEREF _Toc327650103 h 26 HYPERLINK l _Toc327650104 3.6.2.5 液

22、泛线 PAGEREF _Toc327650104 h 27 HYPERLINK l _Toc327650105 3.6.2.6 操作弹性 PAGEREF _Toc327650105 h 27 HYPERLINK l _Toc327650106 3.7 精馏塔接管尺寸的计算 PAGEREF _Toc327650106 h 27 HYPERLINK l _Toc327650107 3.7.1 进料管 PAGEREF _Toc327650107 h 28 HYPERLINK l _Toc327650108 3.7.2 回流管 PAGEREF _Toc327650108 h 28 HYPERLINK

23、l _Toc327650109 3.7.3 塔顶蒸汽接管 PAGEREF _Toc327650109 h 28 HYPERLINK l _Toc327650110 3.7.4 釜液排出管 PAGEREF _Toc327650110 h 29 HYPERLINK l _Toc327650111 结束语 PAGEREF _Toc327650111 h 30 HYPERLINK l _Toc327650112 参考文献 PAGEREF _Toc327650112 h 31 HYPERLINK l _Toc327650113 附录 符号说明 PAGEREF _Toc327650113 h 32 HYP

24、ERLINK l _Toc327650114 致谢 PAGEREF _Toc327650114 h 34第1章 总论1.1概述 在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。 精馏是利用液体混合物中各组分挥发性的差异对其进行加热，然后进行多次混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分加热汽化以达到分离目的的一种化工单元操作。精馏操作应在塔设备中完成，塔设备提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，因此它在石油化工生产中得到广泛应用。1.2

25、塔设备简介1.2.1塔设备类型塔设备一般分为级间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，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。1.2.2 筛板塔优点而实验表明筛板塔的优点是：结构简单，气体压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率均较泡罩塔高。泡罩塔板由于齿封开度是固定的，因此其对蒸汽负荷变动的适应性能不好。气速小时，气液接触不好；气速大时，又易使蒸汽吹开液体。多孔塔板虽然结构简单，处理能力大，但操作弹性比较小。对于筛板塔来说，塔板上开有许多均布的筛孔，筛孔在塔板上作正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能维持一定厚度的液层。操作时，上升气流通过筛孔分散

26、成细小的流股，在板上液层鼓泡而出，气、液间密切接触而进行传质。在正常的操作气速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。所以，筛板塔的效率较高，操作弹性较大，能较好的适应进料量的变化。此外，筛板塔还具有结构简单、处理能力强等优点。由于筛板塔板的蒸汽是水平吸入液层的，因此气液搅动较好、雾沫夹带小、接触时间长、传质效果好、其效率比泡罩塔板约高15%。第2章 设计方案确定及流程说明2.1 进料状况 设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下回流至塔内该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.7倍。塔釜采用间接蒸汽加热具体如下：塔型的选择本设计中

27、采用筛板塔。筛板塔的优点是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。处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加1015。塔板效率高，比泡罩塔高15左右。压降较低。缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。2.2 加料方式和加料热状况加料方式和加料热状况的选择：加料方式采用泵加料。虽然进料方式有多种，但是饱和液体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，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取泡点进料。2.3 塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全冷凝器用水冷却。甲

28、醇和水不反应而且容易冷却，故使用全冷凝器，塔顶出来的气体温度不高冷凝回流液和产品温度不高无需进一步冷却，此分离也是为了得到甲醇故选用全冷凝器。2.4 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流，对于小型塔冷凝器一般安装在塔顶。其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流控制较难。如果需要较高的塔处理或因为不易检修和清理，这种情况下采用强制回流故本设计采用强制回流。2.5加热方式加热方式为直接加热和间接加热。直接加热由塔底进入塔内。由于重组分是水故省略加热装置。但在一定的回流比较条件下，塔底蒸汽对回流有稀释作用，使用理论板数增加，费用增加，间接蒸汽加热器是塔釜液部分汽化维持原来浓度，以减少理论板数

29、。本设计采用间接蒸汽加热。2.6工艺流程简介连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔内蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进行传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔内作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品。原料原料预热器精 馏 塔冷凝器贮槽冷却器贮槽再沸器残液贮槽第3章 精馏塔的设计计算3.1 物料衡算3.1.1 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的

30、摩尔质量为 水的摩尔质量为 原料液摩尔分率塔顶摩尔分率塔底摩尔分率3.1.2 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量原料液平均摩尔质量 塔顶产品平均摩尔质量 塔底产品平均摩尔质量 3.1.3 全塔物料衡算原料处理量 采出率 塔顶产品流量 塔釜产品流量 3.2 塔板数的确定32.1 理论塔板数的求解甲醇水属理想物系，可采用图解法求理论板层数。由手册查得甲醇水物系的气液平衡数据（表3-1），绘出x-y图，见图3-1。表3-1 甲醇-水物系气液平衡数据温度t（）液相中的摩尔分数x气相中的摩尔分数y1000.000.00096.40.020.13493.50.040.23491.20.060.3048

31、9.30.080.36587.70.100.41884.40.150.51781.70.200.57978.00.300.66576.00.330.69275.30.400.72973.10.500.77971.20.600.82569.30.700.87067.60.800.91566.00.900.95865.00.950.97967.61.001.0003.2.1.1回流比的确定在图中对角线上，自点E起做q线（泡点线），该线与平衡线交点坐标为 ，可得q线与平衡线的交点坐标为,则最小回流比为 取回流比 3.2.1.2 操作线方程精馏段气液负荷 提馏段气液负荷，由于泡点进料，q=1则 精馏段

32、操作线方程提馏段操作线方程3.2.1.3 图解法确定理论塔板数图 3-1 理论板层数图解法由图3-1可知，总理论塔板数为8块(包括塔釜)，进料板位置为自塔顶数起第5块。3.2.2 全塔效率及实际塔板数3.2.2.1 全塔效率根据奥康奈尔经验式式中塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度，无因次量，量纲为1；塔顶与塔底平均温度下的液相黏度，Pas 查相关资料得甲醇-水物系的相对挥发度为，计算得则全塔效率 ，3.2.2.2 实际塔板数 精馏段实际塔板数提馏段实际塔板数实际总塔板数 （不含塔釜）3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算3.3.1操作压力每层板的压降 塔顶操作压力 进料板压力 塔底压力 精

33、馏段平均压力 提馏段平均压力 3.3.2 操作温度内插法 ，查表1得进料板 ，解得 进料板操作温度 ，同理可得塔顶操作温度 塔底操作温度 3.3.3 平均摩尔质量,由平衡曲线得塔顶平均摩尔质量 ,由平衡曲线得进料板平均摩尔质量 ，由平衡曲线得塔底平均摩尔质量 精馏段平均摩尔质量 提馏段平均摩尔质量 3.3.4 液相和气相平均密度 查相关资料得甲醇与水在个温度下的密度如表3-2。表3-2 甲醇与水在各温度下的密度温度t（）60708090100甲醇（kg/m3）751743734725716水（kg/m3）983.2977.8971.8965.3958.43.3.4.1 液相平均密度计算式查表2

34、数据运用内插法求塔顶液相平均密度，解得，解得所以 同理可得进料板液相平均密度 塔底液相平均密度 精馏段液相平均密度 提馏段液相平均密度 3.3.4.2 气相平均密度由理想气体状态方程计算得精馏段气相平均密度 提馏段气相平均密度 3.3.5 液相平均表面张力 查资料得甲醇与水在各温度下的表面张力如表3-3。表3-3 甲醇与水在各温度下的表面张力温度t（）60708090100甲醇(mN/m)18.7617.8216.9115.8214.89水(mN/m)66.264.362.660.758.8计算式查表3-3数据运用内插法求塔顶液相平均表面张力，解得，解得所以 同理可得进料板液相平均表面张力 塔

35、底液相平均表面张力 精馏段液相平均表面张力 提馏段液相平均表面张力 3.3.6 液相平均粘度查资料得甲醇与水在各温度下的表面张力如表3-4。表3-4 甲醇与水在各温度下的黏度温度t()406080100120L水（mPas）0.4390.3440.2770.2280.196L甲醇（mPas）0.54904700.3550.2820.237计算式查表4数据运用内插法求塔底液相平均黏度，解得，解得所以 同理可得进料板液相平均黏度 塔底液相平均黏度 精馏段液相平均黏度 提馏段液相平均黏度 3.4 精馏塔塔体和塔板主要尺寸计算3.4.1 塔高和塔径取板间距 ,上液层高度，则分离空间为 3.4.1.1

36、精馏段气液相流量 ，气液相体积流率为液夜气动能参数为在史密斯关联图上（图3-1）查得图3-2 史密斯关联图 则气体负荷因子校正为最大允许气速取安全系数为0.7(安全系数在允许的范围内，符合设计要求)则空塔气速 所以塔径3.4.1.2 提馏段气液相流量 ，气液相体积流率为夜气动能参数为查图3-1得则气体负荷因子校正为最大允许气速取安全系数为0.7(安全系数在允许的范围内，符合设计要求)则空塔气速 所以塔径为设计和制造方便，塔径统一圆整为，则精馏段空塔气速提馏段空塔气速塔的横截面积精馏段有效高度为 提馏段有效高度为 3.4.2 塔板主要工艺尺寸的计算3.4.2.1 溢流装置因塔径可选用单溢流弓形降

37、液管，平直堰,凹型受液盘，不设进堰口。堰长（1） 精馏段出口堰高 上液层高度 堰上液层高度，查图3-3得所以，图3-3 液流收缩系数计算图降液管宽度和降液管横截面积，查图3-3得，所以 液体在降液管中停留时间(5s, 符合要求)降液管底隙高度（0.02m,设计合理）（0.006m,设计合理）选用凹形受液盘，凹槽深度 图3-4 弓形降液管的宽度与面积（2） 提馏段出口堰高 ，上液层高度堰上液层高度，查图3-3得所以，降液管宽度和降液管横截面积与精馏段一致。液体在降液管中停留时间（5s符合要求）。降液管底隙高度（0.02m,设计合理）(0.006m,设计合理)凹形受液盘与精馏段相同，凹槽深度3.4

38、.2.2 塔板板面布置（1） 精馏段取安定区宽度，边缘区宽度， （2） 提馏段取与精馏段相同的参数。3.4.2.3 筛孔计算及排列因为处理物系没有腐蚀性可选用碳钢板，取筛孔直径筛孔按正三角形排列，取孔中心距则开孔率 筛孔数筛孔总面积 精馏段筛板气速提馏段筛板气速3.5 塔板的流体力学验算3.5.1 阻力和单板压降校验因为，查图3-5确定空流系数图3-5 干筛孔的流量系数3.5.1.1 精馏段干板阻力气体速率动能因子，查图3-6得气体通过液层的阻力液相表面张力的阻力气体通过每层塔板的液体柱高度单板压降 （,符合要求）图3-6 充气系数0和动能因子Fa间的关系3.5.1.2 提馏段干板阻力气体速率

39、动能因子，查图3-6得气体通过液层的阻力液相表面张力的阻力气体通过每层塔板的液体柱高度单板压降 （,符合要求）3.5.2 雾沫夹带校验液沫夹带将导致塔板效率下降。通常塔板上液沫夹带量要求低于0.1kg液体/kg干气体3.5.2.1 精馏段（0.1kg液体/kg干气体,符合要求）3.5.2.2 提馏段（1.5,不会发生漏液现象）3.5.3.2 提馏段漏液点气速稳定系数（1.5,不会发生漏液现象）3.5.4 液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层高度应保证降液管中泡沫液体总高度不能超过上层塔的出口堰，即，由于甲醇水为一般物系取。3.5.4.1 精馏段因为，所以不会发生液泛。3.5.4.2 提馏段因为

40、，所以不会发生液泛。由筛板流体力学验算结果可见，塔板结构参数选择基本合理，所设计的各项尺寸可用。3.6负荷性能图3.6.13.6.1.1漏液线（气相负荷下限线）漏点气速式整理得漏液线方程 在操作线范围内，任取几个值，算出值，如表3-5，在图3-7中绘出漏液线表3-5 精馏段漏液线数据Ls（m3/s）0.0001500.00650.0142Vs（m3/s）0.474 0.524 0.5583.6.1.2 液体流量下限线 取堰上液层高度作为液相负荷下限条件，则整理得液体流量下限线方程 在负荷性能图处作垂直线，得到图3-7中液体流量下限线。3.6.1.3 液体流量上限线取液体在降液管中停留时间，则在

41、负荷性能图处作垂直线，得到图3-7中液体流量上限线。3.6.1.4 雾沫夹带线以为雾沫夹带极限，则，整理得雾沫夹带线方程 在操作线范围内，任取几个值，算出值，如表3-6，在图3-7中绘出雾沫夹带线。表3-6 精馏段雾沫夹带线数据Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）2.8082.2751.7703.6.1.5液泛线令 ，联立得 忽略，将与，与，与的关系式代入上式，并整理得式中整理得液泛线方程 在操作线范围内，任取几个值，算出值，如表3-7，在图3-7中绘出液泛线。表3-7 精馏段液泛线数据Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）

42、1.7501.5721.277 1图3-7 精馏段气液负荷图3.6.1.6 操作弹性 在负荷性能图上，作出操作点P，连接OP，即作出操作线。由图3-5可看出，该筛板的操作上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制。由图查得，则精馏段的操作弹性为3.6.2 提馏段负荷性能图3.6.2.1 漏液线（气相负荷下限线）与精馏段相似，线方程 在操作线范围内，任取几个值，算出值，如表3-8，在图3-8中绘出漏液线。表3-8 提馏段漏液线数据Ls（m3/s）0.0001500.00650.0142Vs（m3/s）0.520 0.577 0.6213.6.2.2 液体流量下限线 与精馏段相似，液体流量下限线方程 在图

43、3-8中得到线。3.6.2.3 液体流量上限线与精馏段相似，液体流量上限线方程 在图3-8中得到线。3.6.2.4 雾沫夹带线与精馏段相似，雾沫夹带线方程 在操作线范围内，任取几个值，算出值，如表3-9，在图3-8中绘出雾沫夹带线。表3-9 提馏段雾沫夹带线数据Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）3.4602.8622.2953.6.2.5 液泛线与精馏段相似，液泛线方程 在操作线范围内，任取几个值，算出值，如表3-10，在图3-8中绘出液泛线。表3-10 提馏段液泛线数据Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）2.1471.

44、936 1.590图3-8 提馏段气液负荷图3.6.2.6 操作弹性与精馏段相似，在负荷性能图上，作出操作点P，连接OP，即作出操作线。由图3-8可知提馏段筛板的操作上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制。由图查得，则提馏段的操作弹性3.7 精馏塔接管尺寸的计算3.7.1 进料管选用泵进料，取输送速度为，则经圆整选取热轧无缝钢管（GB8163-87），规格 实际管内流速3.7.2 回流管采用直管回流管，回流管的回流量 塔顶液相平均摩尔质量 平均密度 则液体流量取管内流速 则回流管直径圆整后可取回流管规格 回流管内实际流速3.7.3 塔顶蒸汽接管塔顶 ,则体积流量：取管内蒸汽流速，则 可取回流管规格

45、 塔顶蒸汽接管实际流速3.7.4 釜液排出管塔底 体积流量取管内流速 ，则可取回流管规格 塔顶蒸汽接管实际流速 结束语本设计进行甲醇和水的分离，因为甲醇和水不能形成恒沸点的混合物，所以可直接采用传统的精馏法制备高纯度的甲醇溶液，本设计进行甲醇和水的分离，采用直径为1.6由于在设计过程中，对板式塔只有一个整体的直观认识以及简单的工作原理的了解，而对于设备中重要部件塔板、管路等缺乏了解，查询了各种相关书籍，走了很多弯路，但终于通过自己努力解决了其中的难题。在进行设计时，我借助电脑一些辅助应用软件进行严格的验算，例如Excel,数学公式编辑器，AutoCAD等。Excel用于数据的计算和图表的绘制（图解法求理论板数、负荷性能图），方便，精准，快捷，使用数据时一目了然，这样相对节约了很多翻查数据的时间而且；公式编辑器主要进行计算式的排列，使得计算过程清晰明了；AutoCAD主要用来绘制工艺流程图，操作简单而且能将整个流程清晰的表达出来。 通过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识，这对我们的继续学习是一个很好的指导方向，我们了解了工