沈阳化工大学化工原理课程设计
表2-9 进料数据结果表 符号 数值
MVF kg/kmolMLF kg/kmol?VFkg/kmol
?LFkg/m3
?LFmPa?s
F?kg/h
F kmol/h25.79 19.88 0.879 918.72 0.327 22222 1112.21
精馏段的流量及物性参数
（1）气相平均相对分子质量
MV精?MVD?MVF30.92?25.79??28.355kg/kmol 22（2）液相平均相对分子质量
ML精?MLD?MLF30.92?19.98??25.45kg/kmol 22(3)气相密度
?V精??VD??VF2?1.1088?0.879?0.9939kg/m3
2(4)液相密度
?L精??LD??LF2?754.561?918.75?836.633kg/m3
2(5)液相粘度
?L精??LD??LF2?0.339?0.327?0.333mPa?s
2(6)气相流量
摩尔流量 V精?(R?1)D?(1.63?1)?137.47?361.55kmol/h
??V精MV精?361.55?28.355?10251.64kg/h 质量流量 V精? 第21页
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（7）液相流量
摩尔流量 L精?RD?1.63?137.47?224.08kmol/h
??L精ML精?224.08?25.45?5702.74kg/h 质量流量 L精表2-10 精馏段数据结果表 符号 数值
MV精kg/kmol
ML精kg/mol
?V精kg/m3 ?L精kg/m3 V精kmol/h
?V精kg/h L精kmol/h
?L精kg/h ?L精mPa?s
28.355
25.450
0.9939
836.633
361.5510251.64
224.085702.74
0.333提馏段数据及物性参数
（1）气相平均相对分子质量
MV提?MVF?MVW18.44?25.79??22.12kg/kmol 22（2）液相平均相对分子质量
ML提?MLF?MLW18.44?19.98??19.21kg/kmol
22（3）气相密度
?V提??VW??VF2?0.609?0.879?0.744kg/m3
2(4)液相密度
?L提??LW??LF2?944.65?918.75?931.685kg/m3
2(5)液相粘度
?L提??LW??LF2?0.294?0.327?0.311mPa?s
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(6)气相流量
-q?1）F 摩尔流量 因为 V精?V提（（q?1）F?361.55?（1.2-1）?1112.21?583.99kmol/h 所以 V提?V精?式中 q?1.2(冷夜进料)
??V提MV提?583.99?22.12?12917.90kg/h 质量流量 V提（7）液相流量
摩尔流量 L提?L精?qF?224.08?1.2?1112.21?1558.73kmol/h
??L提ML提?1558.73?19.21?29943.24kg/h 质量流量 L提表2-11 提馏段数据结果表 符号 数值
MV提kg/kmol ML提kg/mol ?V提kg/m3 ?L提kg/m3 V提kmol/h
?V提kg/h L提kmol/h
?L提kg/h ?L提mPa?s
22.12
19.21
0.744
931.685
583.99
12917.90
1558.7329943.24
0.3112.3.2塔径设计计算
1.填料选择
填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质和传热的表面，与塔内件一起决定了填料塔的性质。目前，填料的开发与应用仍是沿着散装填料与规整填料两个方向进行。
本设计选用规整填料，金属板波纹250Y型填料。
规整填料是一种在塔内按均匀几何图形排布、整齐堆砌的填料，规定了气液流路，改善了沟流和整流现象，压降可以很小，同时还可以提供更大的比表面积，在同等溶剂中可以达到更高的传质、传热效果。
与散装填料相比，规整填料结构均匀、规则、有对称性，当与散装填料有相同的比表面
? 第23页
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积时，填料空隙率更大，具有更大的通量，单位分离能力大。
250Y型填料是最早研制并应用于工业生产的板波纹填料，它具有以下特点： 第一，比表面积与通用散装填料相比，可提高近1倍，填料压降降低，通量和传质效率均有较大幅度提高。
第二，与各种通用板式塔相比，不仅传质面积大幅度提高，而且全塔压降及效率有很大改善。
第三，工业生产中气液介质均可能带入“第三相”物质，导致散装填料及某些板式塔无法维持操作。鉴于250Y型填料整齐的几何结构，显示出良好的抗堵性能，因而能在某些散装填料塔不适宜的场合使用，扩大了填料塔的应用范围。
鉴于以上250Y型填料的特点，本设计采用Mellapok-250Y型填料，因本设计塔中压力很低。
2.塔径设计计算
?精馏段空塔气速及塔径计算
??10251.64kg/h，L精??5702.74kg/h 查表2-10可知 V精?V精?0.9939kg/m3，?L精?836.633kg/m3，?L精?0.333mPa?s
0.250.125?uF22500.9939?5702.740.9939???????0.3330.2??0.291?1.75????得：lg? 3??9.80.97836.63310251.64836.633??????解得：uF?4.046m/s
因为空塔气速u可取(0.6~0.8)uF 所以u?0.7uF?0.7?4.046?2.832m/s 又 VS?V精MV精3600?V??V精3600?V?10251.64?2.865m3/s
3600?0.9939所以 塔径 D?4VS4?2.865??1.29m ?u3.14?2.832? 第24页
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圆整后：D?1400mm，代入上式可计算出此时的空塔气速u?1.86m/s ?提馏段空塔气速及塔径计算
??12917.90kg/h，L提??29943.24kg/h 查表2-11可知 V提?V提?0.744kg/m3，?L提?931.685kg/m3，?L提?0.311mPa?s
0.250.125?uF2250?0.74429943.240.744????得：lg? ???0.3110.2??0.291?1.75????3??9.80.97931.68512917.90931.685??????解得：uF?3.790m/s
因为空塔气速u可取(0.6~0.8)uF 所以u?0.7uF?0.7?3.790?2.660m/s 又 VS??V提MV提V提12917.90???4.823m3/s
3600?V3600?V3600?0.7444VS4?4.823??1.52m ?u3.14?2.660所以 塔径 D?圆整后：D?1600mm，代入上式可计算出此时的空塔气速u?2.39m/s ?选取整塔塔径
提馏段及精馏段圆整后D?1600mm，为精馏塔的塔径。
2.3.3填料层高度的设计计算
填料层高度计算
（1）精馏段
动能因子 F?u?V?1.86?0.9939?1.854m/s?(kg/m3)0.5 经查每米理论级数(NTSM)精?2.65m?1 所以精馏段填料层高度为
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分离 甲醇-水 混合液(混合气)的 填料 精馏塔-沈阳化工大学课程设计
