精馏塔的工作原理

宁夏理工学院毕业设计

1文献综述

1.1甲醇的性质简介、用途和安全性

1.1.1甲醇简介

甲醇的分子式为CH3OH，其分子量为32.04。常温常压下，纯甲醇是无色透明的、易流动的、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味[1]。其一般性质列于表1-1。甲醇的粘度和表面张力随温度改变如表1-2所示。[2]

甲醇的电导率，主要决定于它含有的能电离的杂质，如胺、酸、硫化物和金属等。工业生产的粗甲醇都含有一定量的有机杂质，其一般比电学率为1×10?6～7×10?7。

甲醇可以和水以及许多有机液体如乙醇、乙醚等无限地混合，但不能与脂肪族烃类相混合、它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，此外只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。同样，也难以从甲醇中清除有机杂质，产品甲醇总有有机杂质约0.01%以下。[1]

表1-1 甲醇一般性质

[2]

性质 密度 相对密度 沸点 热容

0.81009/ml(℃) 0.7913（d20）4 64.5℃～64.7℃

数据 性质 导热系数 表面张力

生成热

数据

2.09J/ (cm.s.K)

0.00002255N/cm(22.55dyn/cm)(20℃)

2.51～2.53J(g.℃)(2～25℃液体)45J（mol

精馏塔的概论

中

1、什么叫质量传递过程？

答：根据混合物中不同组分之间存在的某些物性差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的，这种物质在相间的转移过程称为质量传递过程。

2、精馏塔的工艺形式主要有几种？

答：A：要求从进料混合物中同时获得轻、重组分，分馏塔必须包括精馏段和提馏段。这种塔称为完整塔。

B：除要求得到塔顶和塔底产品外，还要从塔的侧线抽出产品。必须采用由主塔和气提塔组合的复合塔工艺形式。

C：只要求得到轻组分或重组分一个产品，塔的形式采用只有精馏段或只有提馏段的半截塔就可以了。

3、什么叫液体的饱和蒸汽压？

答：在密闭容器内，在一定温度下，纯组分液体的汽液两相达到平衡状态时的蒸汽压力称为液体在该温度下的饱和蒸汽压。

4、要实现完整精馏塔内的常压双组分连续精馏过程，必须具备哪些条件？ 答：A：混合物种组分的相对挥发度不等于1；

B：必须有气液两相密切接触的场所—精馏塔；

C：塔顶要设冷凝器，塔底要设重沸器。必须提供气相回流和液相回流，从而使精馏塔内沿塔存在温度梯度和浓度梯度。

D：回流罐、若干管路、回流泵、原料预热器等附属设备。

5、什么叫液体的蒸馏？

答：利用液体混合物中各组分间挥发度的差异，通过加入热量或取出热量的方法，

食品工程原理实习课程设计任务书 浮阀精馏塔设计实例

1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件

生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：江苏常州

塔板的工艺设计

1 精馏塔全塔物料衡算

F：原料液流量（kmol/s） xF：原料组成（摩尔分数，下同） D：塔顶产品流量（kmol/s） xD：塔顶组成 W：塔底残液流量（kmol/s） xW：塔底组成

原料乙醇组成：

塔顶组成：

塔底组成：

1

进料量：

物料衡算式：F = D + W

F xF= D xD+ W xW

联立代入求解：D = 0.0264 kmol/s， W = 0.2371 kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。

表3-11 乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度温度温度液相 气相 液相 气相 液相 气相 /℃ /℃ /℃ 100 0 0 82.7 23.37 54

目录

目录 ................................................................................................................................................................ 1 一．前言 ........................................................................................................................................................ 2 1.1概述 ...................................................................................................................................................... 2 1.2 设计任务及要求..............................

精馏塔效率的测定

1. 实验目的

①熟悉板式精馏塔和填料精馏塔的结构、性能与操作。 ②掌握板式塔全塔效率及填料塔等板高度的测定方法。 ③了解精馏操作中各项操作因素之间的关系与相互影响。

2. 实验原理

板式精馏塔连续稳态操作时涉及的基本参数有：F、D、W、xF、xD、xW、?、

R、q、E、Np共计11个，操作中必然满足的基本关系有以下几方面：

①物料平衡：包括总物料与各组分的平衡，基本衡算式为：

F?D?W （3-25） Fx?DxD?WxW （3-26） F式中：F、D、W— 进料，塔顶、塔底产品的摩尔流率，mols

xF 、xD、xW— 进料，塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率，无因次 上述参量中，只有4个独立变量，通常F、xF、D、W确定，则xD、xW唯一确定。

②相平衡：采用相对挥发度，则平衡方程为：

y??x1????1?x （3-27）

N式中：?— 平均相对挥发度，无因次

③在分离效率E，分离程度xD、xW确定的前提下，操作回流比R与实际塔板数p的对应；若人为

食品工程原理实习课程设计任务书 浮阀精馏塔设计实例

1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件

生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：江苏常州

塔板的工艺设计

1 精馏塔全塔物料衡算

F：原料液流量（kmol/s） xF：原料组成（摩尔分数，下同） D：塔顶产品流量（kmol/s） xD：塔顶组成 W：塔底残液流量（kmol/s） xW：塔底组成

原料乙醇组成：

塔顶组成：

塔底组成：

1

进料量：

物料衡算式：F = D + W

F xF= D xD+ W xW

联立代入求解：D = 0.0264 kmol/s， W = 0.2371 kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。

表3-11 乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度温度温度液相 气相 液相 气相 液相 气相 /℃ /℃ /℃ 100 0 0 82.7 23.37 54

DN700甲醇精馏塔设计

一、甲醇精馏塔设计的背景与意义

精馏塔是化工工业中广泛使用，是分离工艺中的重要设备。而精馏是甲醇生产的重要后处理工序，在甲醇生产中占据重要的位置。甲醇精馏塔是精馏的核心设备，它与产品质量回收率消耗定额三废排放及处理等方面密切相关甲醇精馏塔既可采用板式塔，也可采用填料塔。近年来，我国精馏塔内件技术有了长足发展，如高效导向筛板、新型垂直筛板、新型导向浮阀塔板及新型规整填料等技术开始被广泛采用[1]。

甲醇精馏装置是甲醇生产的重要处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗20%左右。甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量；先进、节能、高效的精馏装置，对降低成本、节能降耗、提高产品竞争力和企业经济效益起到重要的作用。

加强对甲醇精馏塔的研究与改进，不断满足化学工业的要求，达到低成本、低耗能、节能环保、绿色高效等要求，有利于我国化学工业科学快速的发展，不断赶上国际以及发达国家的脚步，提升自己的竞争实力。

二、国内外对本课题的研究现状

现阶段，国内外的研究聚焦于新型高效性能塔板的开发及工业应用；塔板设计、开发更趋于科学化的方向。在填料塔研究方面，不断研究新型、高效的填料来提高填料塔的效能。随着时代的发展，国内外对精馏塔的研究更趋向于经济、安全、高效

成绩

化工原理课程设计

设计说明书

设计题目：5.4万吨/年苯—甲苯连续精馏装置工艺设计

姓 名 李家伦 班 级 化工09-4班 学 号 09014020440 完成日期 2012-1-8 指导教师 梁伯行

化工原理课程设计任务书

(化工09-3,4适用)

一、 设计说明书题目:

5.4(万吨/年) 苯 - 甲苯连续精馏装置工艺设计说明书 二、 设计任务及条件

(1).处理量: (1500＋本班学号×150) Kg/h (每年生产时间按7200小时计); (2). 进料热状况参数：( 4班)为0.30,

(3). 进料组成: ( 4班) 含苯为55％(质量百分数), (4).塔底产品含苯不大于1％(质量百分数); (5). 塔顶产品中含苯为98％(质量百分数)。 塔顶采用30度的冷回流，冷却水温度为25度，塔底再沸器加热介质为比密度0.86的柴油，进口温度290度，出口温度160度。 三、 设计说明书目录(主要内容) 要求 1) 装置工艺流程及工艺流程说明 2) 装置物料衡算 3) 工艺条件及

精馏塔效率的测定

1. 实验目的

①熟悉板式精馏塔和填料精馏塔的结构、性能与操作。 ②掌握板式塔全塔效率及填料塔等板高度的测定方法。 ③了解精馏操作中各项操作因素之间的关系与相互影响。

2. 实验原理

板式精馏塔连续稳态操作时涉及的基本参数有：F、D、W、xF、xD、xW、?、

R、q、E、Np共计11个，操作中必然满足的基本关系有以下几方面：

①物料平衡：包括总物料与各组分的平衡，基本衡算式为：

F?D?W （3-25） Fx?DxD?WxW （3-26） F式中：F、D、W— 进料，塔顶、塔底产品的摩尔流率，mols

xF 、xD、xW— 进料，塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率，无因次 上述参量中，只有4个独立变量，通常F、xF、D、W确定，则xD、xW唯一确定。

②相平衡：采用相对挥发度，则平衡方程为：

y??x1????1?x （3-27）

N式中：?— 平均相对挥发度，无因次

③在分离效率E，分离程度xD、xW确定的前提下，操作回流比R与实际塔板数p的对应；若人为

1. 设计题目：试设计一座分离乙烷和丙烯的板式连续精馏塔。 2. 设计任务 物料处理量 10万吨/年 进料

组成

组分 组成 CH4 0.05 C2H6 0.35 C3H6 0.15 C3H8 0.20 C4H10 0.25 总合 1.00 分离要求:

塔顶产品:丙烯含量 2% 不出现丙烷及更重组分 塔底残液:乙烷含量2%

不出现甲烷 塔操作条件:平均操作压力:27.4atm 进料热状况: 饱和液体进料 进料温度: 26℃ 回流比: 自选

单板压降: ≦0.7kPa 塔板类型: 自选

工作日:每年300天,每天24小时连续运行

3.1.2 清晰分隔物料衡算

确定轻重关键组分,选取C2H6为轻关键组分 ,C3H6为重关键组分。由于精馏的任务是把C2H6、C3H6与CH4、C3H8、C4H10混合物分开,按清晰分割情况确定各组分在塔顶、进料和塔底的数量，组成以及操作温度 。

3.1.3 计算塔顶塔底组成,塔顶塔底温度

1.

各

组

分

平

均

摩

尔

质

M?0.05?16.04?0.35?30.70?0.15?42.081?0.20?44.097?0.25?58.124?40.99kg/