《化工原理课程设计》板式精馏塔设计报告
《化工原理课程设计》报告
4万吨/年甲醇~水
板式精馏塔设计
目录
一、概述 (4)
1.1 设计依据·································错误！未定义书签。
1.2 技术来源·································错误！未定义书签。
1.3 设计任务及要求 (5)
二：计算过程 (7)
1. 塔型选择 (7)
2. 操作条件的确定 (8)
2.1 操作压力 (8)
2.2 进料状态 (8)
2.3 加热方式 (8)
2.4 热能利用 (8)
3. 有关的工艺计算 (9)
3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误！未定义书签。
3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误！未定义书签。
3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17)
3.4 热能利用·····························错误！未定义书签。
3.5 理论塔板层数的确定 (17)
3.6 全塔效率的估算·······················错误！未定义书签。
N·······················错误！未定义书签。
3.7 实际塔板数
P
4. 精馏塔主题尺寸的计算······················错误！未定义书签。
4.1 精馏段与提馏段的体积流量·············错误！未定义书签。
4.1.1 精馏段 (20)
4.1.2 提馏段 (22)
4.2 塔径的计算 (24)
4.3 塔高的计算 (33)
5. 塔板结构尺寸的确定 (27)
5.1 塔板尺寸 (27)
5.2 弓形降液管···························错误！未定义书签。
5.2.1 堰高 (29)
5.2.2 降液管底隙高度h0 (30)
5.2.3 进口堰高和受液盘···············错误！未定义书签。
5.3 浮阀数目及排列 (31)
5.3.1 浮阀数目 (31)
5.3.2 排列 (32)
5.3.3 校核 (32)
6. 流体力学验算 (33)
h (34)
6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)
p
h (34)
6.1.1 干板阻力
c
h (34)
6.1.2 板上充气液层阻力
1
6.1.3 由表面张力引起的阻力h (34)
6.2 漏液验算 (34)
6.3 液泛验算 (35)
6.4 雾沫夹带验算 (35)
7. 操作性能负荷图 (36)
7.1 雾沫夹带上限线 (36)
7.2 液泛线 (36)
7.3 液体负荷上限线 (37)
7.4 漏液线 (37)
7.5 液相负荷下限线 (37)
7.6 操作性能负荷图 (37)
8. 各接管尺寸的确定 (40)
8.1 进料管 (40)
8.2 釜残液出料管 (40)
8.3 回流液管 (41)
8.4 塔顶上升蒸汽管 (41)
8.5 水蒸汽进口管 (41)
一、概述
1.1 设计背景
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
为了加强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加大塔的研究力度。如今在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、设计工作，加速了我国塔技术的开发。
国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。
经过我国这些年的努力，在塔研究方面与国外先进技术的差距正在不断的减小目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。
1.2 设计条件
原料：甲醇、水
原料温度：泡点进料
处理量：4万吨/年
w=0.35（质量分数）
原料组成：甲醇的质量分率
f
w=0.94（质量分数），塔底甲醇质量分率产品要求：塔顶甲醇的质量分率
d
=0.02（质量分数）
生产时间：300天/年
冷却水进口温度：25℃
加热剂：0.9MP饱和水蒸汽
单板压降：小于或等于0.7kpa
生产方式：连续操作，泡点回流
全塔效率：Et=50%
1.3 设计要求
1.撰写课程设计说明书一份
2.带控制点的工艺流程图一张
3.塔装备的总装图一张
1.4 设计说明书的主要内容
1.设计方案的确定
2.带控制点的工艺流程图的确定
3.操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、加热剂、冷却剂、回流比）
4.塔的工艺计算
（1）全塔物料衡算
（2）最佳回流比的确定
（3）理论板及实际板的确定
（4）塔径的计算
（5）降液管及溢流堰尺寸的确定
（6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定
（7）塔板流动性能的校核（液沫夹带校核，塔板阻力校核，降液管液泛校核，液体在降液管内停留时间校核，严重漏液校核）
（8）塔板负荷性能图的绘制
（9）塔板设计结果汇总表
5.辅助设备工艺计算
（1）换热器的面积计算及选型
（2）各种接管管径的计算及选型
（3）泵的扬程计算及选型
6.塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）
二：计算过程
1. 塔型选择
根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，
提高生产效率，选用浮阀塔。
2. 操作条件的确定
2.1 操作压力
压力为50 1.0132510P =?（Pa ）
2.2 进料状态
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，本次设计中采取饱和液体进料（q=1）。
2.3 加热方式
精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。
2.4 热能利用
精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。
3. 物料的工艺计算
由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。
原料液的摩尔组成：
甲醇的摩尔质量为：32 kg/kmol 水的摩尔质量为： 18kg/kmol
0.35/32
0.230.35/320.65/18F x ==+
D 0.94/32
0.8980.94/3210.94/18
x =
=+-（）
W 0.02/320.010.02/3210.02/18
x ==+-（）
以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为： 进料液的平均摩尔数
320.2318(10..23)21.22/F M kg kmol =?+?-=
7
410261.8/21.2224300F m F kmol h M ?===??
根据公式0.230.01
.261.80.8980.01
F W D W x x D F x x --==?--
可求出64.86/D kmol h =
由全塔的物料衡算方程可写出：F D W =+ 求得196.94/W
kmol h =
表1. 原料液、馏出液与釜残液的流量
名称
原料液 馏出液 釜残液 w (质量分数) 0.35 0.94 0.02 x (摩尔分数)
0.23 0.898 0.01 流量/kmol h 261.8
64.86
196.94
3.1相对挥发度
可根据平衡线图（图3-1）查得塔顶、塔底温度
1—汽相 2—液相
图3-1 甲醇-水的等压曲线
或用计算法求得：
①塔顶：10.957y =，101.325P kpa =
假设t = 83℃,利用安托因方程1211.033
lg 6.03055220.79
o
A P t =-
+，
1344.8
lg 6.07954219.48
o B
P t =-+
计算得出110.70o A P kpa =，43.016o
B P kpa =
再利用o B o o A B
P P x P P -=-，o A P x
y P = 求得110.8615,0.9412x y ==
假设t = 82℃，同理求得107.39o A P kpa =，41.58o
B P kpa =
''110.9078,0.9622x y ==
利用比例差值法求出塔顶温度：
820.9570.9622
83820.94120.9622
t --=--，则182.25t =℃
当t=82.25℃时，计算得出108.21o
A
P kpa =，41.93o B P kpa =
此时的相对挥发度1108.21 2.58141.93
o A o
B P P α===
②塔进料处：20.541x =
假设t=90℃, 同理求得136.12o A P kpa =，54.233o
B P kpa =
20.5751x =
假设t=91℃, 同理求得140.1o A P kpa =，56o
B P kpa = '20.5389x =
利用比例差值法求出塔进料处温度：
900.5410.5751
91900.53890.5751
t --=--，则290.94t =℃
当t=90.94℃时，计算得出139.85o
A
P kpa =，55.89o B P kpa =
此时的相对挥发度2139.85 2.50255.89
o A o
B P P α===
③塔底：3
0.035x =
假设t=108℃, 同理求得222.46o A P kpa =，93.98o
B P kpa =
30.0572x =
假设t=109℃, 同理求得228.253o A P kpa =，96.723o
B P kpa = '30.0350x =
则得出塔底温度：3109t =℃
当t=109℃时，
此时的相对挥发度3228.253
2.36096.723
o
A o
B P P α==
=
全塔的相对挥发度123 2.581 2.502 2.360 2.479αααα=
=??=
3.2回流比R 的确定
由于是泡点进料（q=1），0.541q F x x == 相平衡方程 1(1)x
y x
αα=
+-
当F x x =,求出夹紧点0.541P x =，0.745P y =，因此： min 0.9570.745
1.0390.7450.541
D P P P x y R y x --=
==--
操作回流比min (1.12)R R =-
最少理论板数min N 的确定：利用芬斯克方程
min
10.54110.035lg lg 110.5410.0357.07lg lg 2.479
W D D W x x x x N α
??????-?-???????
? ? ?????--????????????=
==
由于设备的综合费用与N(R+1)有直接的关系，因此绘制N(R+1)~R 图就可以求当R 值时N(R+1)最小的为实际R
令min
R
R β=
，由不同β得到R 值 利用吉利兰图min 1N N N -+~min
1
R R R -+求出N 值，进而能得到N(R+1)
吉利兰图
分别取β=1.1、1.2、1.3、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、2，将查上图或计算
出相应的值，见下表：
β 1.1 1.2 1.3 1.4 1.45 R
1.143 1.247 1.351 1.4546 1.507 min
1R R R -+ 0.049 0.093 0.133 0.169 0.187 min
1
N N N -+ 0.59 0.52 0.51 0.495 0.49 N 18.7 15.8 15.47 14.98 14.82 N(R+1) 40.0 35.5 36.37 36.77 37.16 β
1.5
1.55
1.6
2
R
1.56 1.61 1.6624
2.078 min
1R R R -+ 0.203 0.219 0.234 0.338 min
1
N N N -+ 0.46 0.465 0.46 0.37 N 13.9 14.08 13.94 11.8 N(R+1) 35.7
36.76
37.13
36.32
验算：若
min
0.171
R R R -≤+时，可以用下公式： min min
lg
0.90.1711
N N R R N R --??
=--
?++??
①若R=1.2，则min 1.039R =,利用公式
min min
lg
0.90.1711
N N R R N R --??
=--
?
++??
求出min 0.5811N N N -=+，则18.26N =，求得()140.172N R +=。 ②若
R=1.3，利用公式min min
lg
0.90.1711
N N R R N R --??
=--
?++??
求出min
0.53441
N N N -=+，则16.33N =，求得()137.559N R +=
③若R=1.4，利用公式min min
lg
0.90.1711N N R R N R --??
=--
?
++??
求出min 0.4951N N N -=+，则14.98N =，求得()135.95N R +=。
计算结果表明在R=（1.15~1.35）范围内
min
0.171
R R R -≤+，但()1N R +值确随R
值增大而减小，无最小值，所以根据作图找到最适回流比R=(1.56~1.61).
取R=1.57
3.3 物料平衡
①精馏段操作方程：
1.570.9570.6110.37211
2.57 2.57
D x R y x x x R R =
+=+=+++ 精馏段液体的摩尔流量： 1.5745.14270.873/L RD kmol h ==?= 气体的摩尔流量：()1 2.5745.142116.015/V R D kmol h =+=?=
②提馏段操作方程：
液体的摩尔流量：'70.87382.255153.128/L L qF kmol h =+=+= 气体的摩尔流量：()'1116.0150116.015/V V q F kmol h =+-=+=
'''153.12837.6130.035 1.320.011116.015116.015
W Wx L y x x x V V ?=-=-=-
q 线方程：0.541x =
3.5 理论塔板层数的确定
精馏段操作线方程：
0.6110.372y x =+
提馏段操作线方程：
1.320.011y x =-
q 线方程：0.541f F x x == 相平衡方程：() 2.479111 1.479x x
y x x
αα=
=+-+
利用逐板法计算理论塔板层数：
110.9570.900D y x x ==????→=相平衡方程
210.9220.827y x =??→= 330.8770.742y x =??→= 440.8250.655y x =??→= 550.7720.577y x =??→=
660.7255150.541F y x x =??→=≤=（进料板） 770.6690.449y x =??→= 880.5820.360y x =??→= 990.4640.259y x =??→=
10100.3310.166y x =??→= 11110.2080.096y x =??→= 12120.1160.050y x =??→=
13130.0550.0230.003W y x x =??→=≤=
从上计算中可以得出理论塔板层数13N =理块（含塔釜） 其中，第6块为进料板。
由条件知全塔效率52%t N E N ==理
实
则可计算出实际塔板层数13
250.52
t N N E ===理实（含塔釜）
4. 基本物性数据计算
根据苯~甲苯系的相平衡数据可以查得：
10.957D y x == 10.902x =(塔顶第一块板) 0.719F y = 0.541F x =(加料板) 0.035w x = 0.032w y =(塔釜)
全塔的相对平均挥发度：
123 2.581 2.502 2.360 2.479αααα==??=
全塔的平均温度：
82.2590.94109
91.11533
D F W m t t t t C ++++=
==o
4.1 精馏段
整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知：
表3 精馏段的已知数据
位置
进料板
塔顶(第一块板)
质量分数
'
0.5F x =
1''0.95D y x == '0.684F y =
1'0.884x = 摩尔分数
0.541F x =
10.957D y x ==
0.719F y =
10.9x = 摩尔质量//kg kmol
84.426LF M =
179.4L M = 81.934VF M =
178.602V M =
温度/℃
90.94
82.25
①液相平均摩尔质量：
184.42679.4
81.913/22
LF L M M M kg kmol ++=
== 平均温度：90.9482.25
86.622F D m t t t C ++==
=o
筛板精馏塔实验报告
筛板精馏塔实验报告 学院:化学化工学院 姓名： 学号： 指导老师： 实验时间：2016年6月3日
摘要本文对筛板精馏塔的性能进行测试，主要对乙醇正丙醇的精馏过程中的不同实验条件进行探讨；得出了进料流量、回流比与全塔效率的关系，确定了该筛板精馏塔的最佳操作条件。 关键词精馏；回流比；全回流；部分回流；全塔效率 Abstract the performance of the test sieve distillation column, mainly ethanol, n-propanol in the distillation process in different experimental conditions were discussed; obtained feed rate, reflux ratio with the whole tower efficiency is determined that the screen optimum operating conditions plate rectification column. Key words Distillation;Reflux ratio;Total reflux;partial reflux;The tower efficiency 前言精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题。这类问题取材于工程实践，是培养工程观念、提高学生解决实际问题能力的好方法，但同时也成为学习的难点。在工业生产中，充分掌握操作条件各类因素的影响，对提高产品的质量稳定生产，提高效益有重要的意义。本研究从进料流量、回流比、全回流和部分回流等操作因素对数字型筛板精馏塔进行全面考察得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对工业生产有一定的指导意义。通过本实验，我们得出了大量的实验数据，由计算机绘图找出最优一组实验参数,在这组参数下进行提纯将会节约大量能源，同时为今后开出的设计型、综合型、研究型的实验项目，为学生的创新性科研项目具有重要的教改意义。 1.实验部分 1.1实验目的 1.1.1了解板式精馏塔的结构及精馏流程。
苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 化工原理课程设计 –––––板式精馏塔的设计 姓名单素民 班级 1114071 学号 111407102 指导老师刘丽华 河南城建学院 序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (3) 1.设计方案的确定 (3) 2.精馏塔的物料衡算 (3) 3.塔板数的确定 (4) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11) 7.筛板的流体力学验算 (13) 8.塔板负荷性能图 (15) 9.接管尺寸确定 (30) 二、个人总结 (32) 三、参考书目 (33) 板式精馏塔设计方案 一、设计方案确定 1.1 精馏流程 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等,为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。 塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；其缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇-水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。 1.2设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日及处理量的选择：设计要求塔年处理11.5万吨乙醇—水溶液系统，年工作日300d，每天工作24h。 1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下： （1）生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。 北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2011.04.24 班 级： 化工0801 姓 名： 王晓 同 组 人：丁大鹏,王平,王海玮 装置型号： 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的1.2-2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N 式中 E —总板效率； N —理论板数（不包括塔釜）； Ne —实际板数。 课程编号 化工原理课程设计 板式精馏塔设计 院系: 班级 姓名: 学号: 学分: 任课老师: 课程成绩: 2013年8月11日目录 一、设计任务书 (3) 二、概述 (5) 三、设计条件及要紧物性参数 (11) 四、工艺设计计算 (13) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (19) 六、塔板设计工艺设计 (21) 七、塔板的校核 (22) 八、塔板负荷性能 曲 (28) 九、辅助设备选型 (35) 十、设计结果汇总表 (42) 十一、对设计过程的评述和相关问题的讨论 (43) 十二、要紧符号讲明 (44) 一、设计任务书 1、设计题目 分离醋酸——水混合物常压精馏（筛板）塔的工艺 2、设计条件 1)生产能力：年产量D=3万吨(每年生产日按330天计算)； 2)原料：含醋酸30%（摩尔分数）的粗馏冷凝液，以醋酸——水二元体系； 3)采纳直接蒸汽加热； 4)采纳泡点进料； 5)塔顶馏出液中醋酸含量大于等于99.9%； 6)塔釜残出液中醋酸含量小于等于2%； 7)其他参数（除给出外）可自选； 8)醋酸——水的相对挥发度为α=1.65，醋酸密度为1.049，水的密度为0.998，混合液的表面张力=20mN/m； 3、设计讲明书的内容 1)目录； 2)设计题目及原始数据(任务书)； 3)简述醋酸—水精馏过程的生产方法以及特点； 4)论述精馏塔总体结构的选择和材料的选择； 5)精馏过程的有关计算（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（要紧设备尺寸，衡算结果等）； 7)主体设备设计计算及讲明； 8)附属设备的选择； 9)参考文献； 10)后记及其他 4、设计图要求 1)绘制要紧装置图，设备技术要求，要紧参数，大小尺寸，部件明细表，标题栏； 2)绘制设备流程图一张； 3)用坐标纸绘制醋酸——水溶液y—x图一张，同时用图解法求理论塔板数； 4)用坐标纸绘制温度与气液相含量的关系图； 一、实验介绍 实训项目一姓名字体设计 二、实验目的； 运用所学的字体与版式设计的思维与方法，按照字体与版式设计的要求，设计属于自己姓名的字体设计，培养自己对字体与版式设计的理解与认识，锻炼字体设计的各方面能力。 三、实验环境； 机房电脑操作，PS AI软件 四、实验任务； 做自己的姓名设计，通过名字的创意设计来展示自己的内在个性，充分认识字体创意的重要性。 五、实验原理及步骤； 创意构思——选择适合的字体表现形式——草稿绘制——设计制作——评析 六、实验报告内容要求 1）简要的实验操作步骤 2）实验完成情况说明； 3）实验过程中存在的问题； 4）实验心得。 一、实验介绍 实训项目二实题项目的字体与版式设计 二、实验目的； 熟练掌握书记封面设计的版式设计形式和特征，能独立完成设计作品。 三、实验环境； 机房电脑操作，PS AI软件 四、实验任务； 书记封面设计一副 1.根据实题项目独立完成设计作品 2.版式设计要有创意，体现个性风格 3.注重形式美感，体现版式设计的完整性 4.表现技法不限，要求制作工艺精湛 五、实验原理及步骤； 选定主题——创意构思——选择适合的字体表现形式——草稿绘制——设计制作——评析 六、实验报告内容要求 1）简要的实验操作步骤 2）实验完成情况说明； 3）实验过程中存在的问题； 4）实验心得。 一、实验介绍 实训项目三 二、实验目的； 熟练掌握书记封面设计的版式设计形式和特征，能独立完成设计作品。 三、实验环境； 机房电脑操作，PS AI软件 四、实验任务； 书记封面设计一副 5.根据实题项目独立完成设计作品 6.版式设计要有创意，体现个性风格 7.注重形式美感，体现版式设计的完整性 8.表现技法不限，要求制作工艺精湛 五、实验原理及步骤； 选定主题——创意构思——选择适合的字体表现形式——草稿绘制——设计制作——评析 六、实验报告内容要求 1）简要的实验操作步骤 2）实验完成情况说明； 3）实验过程中存在的问题； 4）实验心得。 报告编号：LX-FS-A15629 筛板精馏塔精馏实验报告标准范本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑 筛板精馏塔精馏实验报告标准范本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 筛板精馏塔精馏实验 6.1实验目的 1．了解板式塔的结构及精馏流程 2．理论联系实际，掌握精馏塔的操作 3．掌握精馏塔全塔效率的测定方法。 6.2实验内容 ⑴采用乙醇～水系统测定精馏塔全塔效率、液泛点、漏液点 ⑵在规定时间内，完成D=500ml、同时达到xD≥93v%、xW≤3v%分离任务 6.3实验原理 塔釜加热，液体沸腾，在塔内产生上升蒸汽，上升蒸汽与沸腾液 体有着不同的组成，这种不同组成来自轻重组份间有不同的挥发度， 由此塔顶冷凝，只需要部分回流即可达到塔顶轻组份增浓和塔底重 组份提浓的目的。部分凝液作为轻组份较浓的塔顶产品，部分凝液 作为回流，形成塔内下降液流，下降液流的浓度自塔顶而下逐步下 降，至塔底浓度合格后，连续或间歇地自塔釜排出部分釜液作为重 组份较浓的塔底产品。 在塔中部适当位置加入待分离料液，加料液中轻组份浓度与塔截 化工原理课程设计–––––板式精馏塔的设计 摘要 (4) Abstract…………………………………………………………………………………………….引言 第一章设计条件与任务 (8) 第二章设计方案的确定 (10) 第三章精馏塔的工艺计算 (12) 3.1 实际回流比 (12) 3.2 全塔物料衡算 (12) 3.3 塔板数的计算 (12) 3.3.1 理论塔板数 (12) 3.3.2 实际塔板数 (13) 3.4 精馏塔物性参数的计算 (12) 3.4.1 操作压力计算 (12) 3.4.2 操作温度计算 (13) 3.4.3 平均摩尔质量计算 (12) 3.4.4 平均密度计算 (13) 3.4.5 液体表面张力计算 (12) 3.4.6 液体表面黏度计算 (13) 3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (12) 3.5.1塔径计算 (12) 3.5.2 精馏塔有效高度的计算 (13) 第四章塔板工艺尺寸的计算 (14) 4.1精馏段塔板工艺尺寸的设计 (15) 4.1.1溢流装置的设计 (15) 4.1.2塔板设计 (15) 4.2提馏段塔板工艺尺寸的设计 (15) 4.2.1溢流装置的设计 (15) 4.2.2塔板设计 (15) 4.3塔板的流体力学性能验算 (15) 4.3.1精馏段塔板的流体力学性能验算 (15) 4.3.2提馏段塔板的流体力学性能验算 (15) 4.4塔板的负荷性能图 (15) 4.4.1精馏段塔板的负荷性能图 (15) 4.4.2提馏段塔板的负荷性能图 (15) 第五章设计结果汇总 (17) 5.1 设计小结与体会 (17) 5.2 参考文献 (18) 第六节精馏装置的附属设备 (20) 6.1 回流冷凝器 (20) 6.2 管壳式换热器的设计与选型 (21) 6.2.1流体流动阻力（压强降）的计算 (21) 6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (22) 6.3 再沸器 (23) 6.4接管直径 (24) 6.4加热蒸气鼓泡管 (25) 6.5离心泵的选择 (25) 附录 工艺流程图 膈莅蕿罿 计算机实验报告 课程名称：大学计算机基础 实验名称： 学院：专业： 报告人：级： 同组人： 指导教师： 实验时间： 实验报告提交时间： 教务处制 一、实验目的 ①掌握演示文稿制作的基本过程②按时文稿播放的基本操作 二、实验内容 ㈠powerpoint的启动及其窗口 ⒈大纲窗格 ⒉演示文稿编辑区⒊备注区 ㈡演示文稿的创建、保存与打开 ⒈演示文稿的创建⒉插入对象 ⒊演示文稿的保存⒋演示文稿的关闭⒌演示文稿的打开 ㈢演示文稿视图 ⒈普通视图 ⒉幻灯片浏览视图⒊幻灯片放映视图 ㈣格式化幻灯片 ⒈文本格式化⒉修饰幻灯片背景⒊使用配色方案⒋修改母版⒌应用版式⒍应用模板 ㈤管理幻灯片 ⒈选择幻灯片⒉删除幻灯片 ⒊插入新幻灯片⒋移动与复制幻灯片 ㈥幻灯片的放映 ⒈默认的播放效果 ⒉设置幻灯片切换方式⒊设置动画 ㈦打印幻灯片㈧应用举例 ㈨powerpoint的高级应用 ⒈个人简历的制作⒉旅游推荐的制作 三、实验结果展示 （1）powerpoint的启动及其窗口 执行“开始”→“所有程序”→“microsoft office”→“microsoft office powerpoint 2003”命令，或双击桌面上的powerpoint快捷图标，打开powerpoint应用程序窗口（2）演示文稿的创建、保存与打开 1、演示文稿的创建 建立第一张文稿 启动powerpoint后，演示文稿编辑区显示一张空白的幻灯片。用户可以先单击标题文本框，输入文本“深圳大学信息学院”。 建立第二张文稿 执行“插入”菜单的“新幻灯片”命令，powerpoint会自动增加一张版式为“标题和文 本”的新幻灯片。 2、插入对象 插入对象 在powerpoint中可以插入的对象包括了文本、艺术字、表格、图形和图片等。使用插入 对象可以丰富幻灯片的内容。 使用“插入”菜单的“对象”命令，出现“插入对象”对话框。 [羃袅莄蕿] 选择“新建”则直接从应用软件中创建；选择“由文件创建”则插入内容为已存在的对 象文件。 powerpoint也提供了一些剪贴画，可使用“插入”菜单的“图片”→“剪贴画”命令插 入剪贴画。如图6-6为插入了剪贴画的幻灯片。 单击“绘图”工具栏的“插入艺术字”按钮，可插入艺术字。 插入图片 3、演示文稿的保存 演示文稿建立完毕，使用“文件”菜单的“保存”命令保存文稿。首次保存会出现“另 存为”对话框，可以选择保存的位置、类型、文件名，再次则不在出现。若希望改变某些保 存选项，可使用“文件”菜单的“另存为”命令。 演示文稿存盘后，其文件扩展名为.pps。 4、演示文稿的关闭 使用“文件”菜单的“关闭”命令可关闭暂时不再使用的演示文稿。 5、演示文稿的打 开 执行“文件”菜单的“打开”命令可以打开一个已存在的演示文稿。篇二：ppt实验报 告 ??实验报告 一、实验目的 1. 熟悉office软件的编辑制作环境；熟练掌握 powerpoint演示文稿图形程序，掌握 课件基本动态的设置和交互创建方法。 2．熟悉多媒体课件的开发流程，形成初步的多媒体课件的设计、开发能力；提高学生 的合作意识，培养学生创新能力。 二、实验环境 多媒体计算机； windows xp 操作系统 三、实验内容 [肄芅蚁螃] 实验内容：利用powerpoint程序设计与制作一个内容相对完整的自学演示型课件。结合 自己的专业，选择了比较合适的教学内容,有利于让学生更好的接受该课程，更好的理解该课 程教学的重难点，学习更多的知识。 [芁螀袈羀] 四、操作步骤 [蒂蚁罿蒂] 1.首先准备好要做成模版的图片，打开powerpoint并新建一个空白的ppt文档。 2.视图→母版→幻灯片母版，进入母版编辑状态。??点击绘图工具栏上的“插入图 片”按钮（或按“插入→图片→来自文件”），选中要做为模版的图片，确定。并调整图 片大小，使之与母版大小一致。 ?? 3.在图片上点击鼠标右键，叠放次序→置于底层，使图片不能影响对母版排版的编辑。 《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师 化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论 五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。 北京化工大学 实验报告 精馏实验 一、摘要 精馏是实现液相混合物液液分离的重要方法，而精馏塔是化工生产中进行分离过程的主要单元，板式精馏塔为其主要形式。本实验用工程模拟的方法模拟精馏塔在全回流的状态下及部分回流状态下的操作情况，从而计算单板效率和总板效率，并分析影响单板效率的主要因素，最终得以提高塔板效率。 关键词：精馏、板式塔、理论板数、总板效率、单板效率 二、实验目的 1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2、了解板式塔的结构，观察塔板上气- 液接触状况。 3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4、测定部分回流时的全塔效率。 5、测定全塔的浓度或温度分布。 6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、实验原理 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔 板上实现多次接触，进行传热和传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量和采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则 需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是 一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比常取用最小回流比的倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将变坏。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E N e 式中E —总板效率；N—理论板数（不包括塔釜）；Ne —实际板数。 2）单板效率E ml E x n 1 x n E ml * x n 1 x n* 式中E ml—以液相浓度表示的单板效率； x n，x n-1—第n 块板的和第（n-1 ）块板得液相浓度； x n*—与第n 块板气相浓度相平衡的液相浓度。 总板效率与单板效率的数值通常由实验测定。单板效率是评价塔板性能优劣的重要数据。物系性质、板型及操作负荷是影响单板效率的重要因素。当物系与板型确定后，可通过改变气液负荷达到最高的板效率；对于不同的板型，可以在保持相同的物系及操作条件下，测定其单板效率，已评价其性能的优劣。总板效率反映全塔各塔板的平均分离效果，常用于板式塔设计中。 若改变塔釜再沸器中电加热器的电压，塔板上升蒸汽量将会改变，同时，塔釜再沸器电加热器表面的温度将发生变化，其沸腾给热系数也将发生变化，从而可以得到沸腾给热系数也加热量的关系。由牛顿冷却定律，可知 Q A t m 前言 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。 板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。 【精馏塔设计任务书】 一设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 二工艺条件 北 京 化 工 大 学 化 工 原 理 实 验 告 ： ： ： ： ： ： 实验名称 班级 姓名 学 号 同组成员 实验日期 精馏实验 2015.5.13 实验 日 期 精馏实验 一、实验目的 1、熟悉填料塔的构造与操作； 2、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法； 3、了解板式精馏塔的结构，观察塔板上汽液接触状况； 4、掌握液相体积总传质系数K a的测定方法并分析影响因素 x 5、测定全回流时的全塔效率及单板效率； 6、测量部分回流时的全塔效率和单板效率 二、实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要有无穷多块板的精馏塔。这在工业上是不可行的，所以最小回流比只是一个操作限度。若在全回流下操作，既无任何产品采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。实际回流比常取最小回流比的1.2~2.0倍。 本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作 目录 板式精馏塔设计任务书 (3) 设计题目： (3) 二、设计任务及操作条件 (3) 三、设计内容： (3) 一．概述 (5) 1.1 精馏塔简介 (5) 1.2 苯-甲苯混合物简介 (5) 1.3 设计依据 (5) 1.4 技术来源 (6) 1.5 设计任务和要求 (6) 二．设计方案选择 (6) 2.1 塔形的选择 (6) 2.2 操作条件的选择 (6) 2．2.1 操作压力 (6) 2.2.2 进料状态 (6) 2.2.3 加热方式的选择 (7) 三．计算过程 (7) 3.1 相关工艺的计算 (7) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7) 3.1.2 物料衡算 (8) 3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8) 3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9) 3.1.5逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.6 全塔效率的估算 (11) 3.1.7 实际板数的求取 (13) 3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13) 3.2.1 精馏塔的物性计算 (13) 3.2.2 塔径的计算 (15) 3.2.3 精馏塔高度的计算 (17) 3.3 塔板结构尺寸的计算 (18) 3.3.1 溢流装置计算 (18) 3.3.2塔板布置 (19) 3.4 筛板的流体力学验算 (21) 3.4.1 塔板压降 (21) 3.4.2液面落差 (22) 3.4.3液沫夹带 (22) 3.4.4漏液 (22) 3.4.5 液泛 (23) 3.5 塔板负荷性能图 (23) 3.5.1漏夜线 (23) 3.5.2 液泛夹带线 (24) 3.5.3 液相负荷下限线 (25) 3.5.4 液相负荷上限线 (25) 3.5.5 液泛线 (26) 3.6 各接管尺寸的确定 (29) 3.6.1 进料管 (29) 3.6.2 釜残液出料管 (29) 3.6.3 回流液管 (30) 3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30) 四．符号说明 (30) 五．总结和设计评述 (31) 板式精馏塔设计任务书4-3 一、设计题目： 苯―甲苯精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料组成 48.0％（质量分率，下同） 塔顶产品组成 98.0％ 塔底产品组成 3.0% 2、操作条件 操作压力常压 进料热状态泡点进料 冷却水 20℃ 加热蒸汽 0.19MPa 3、设备型式筛板塔 4、厂址安徽省合肥市 三、设计内容： 1、概述 2、设计方案的选择及流程说明 3、塔板数的计算(板式塔) ( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅; ( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算; 4、主要设备工艺尺寸设计 ( 1 ) 塔内气液负荷的计算; ( 2 ) 塔径的计算; ( 3 ) 塔板结构图设计和计算； ( 4 )流体力学校核； ( 5 )塔板负荷性能计算； ( 6 )塔接管尺寸计算； ( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 5、辅助设备选型与计算 6、设计结果汇总 7、工艺流程图及精馏塔装配图 8、设计评述 目录 1、概述 (3) 1.1 精馏单元操作的简介 (3) 1.2 精馏塔简介 (3) 1.3 苯-甲苯混合物简介 (3) 1.4设计依据 (3) 1.5 技术来源 (3) 1.6 设计任务和要求 (4) 2、设计计算 (4) 2.1确定设计方案的原则 (4) 2.2操作条件的确定 (4) 2.2.1操作压力 (4) 2.2.2进料状态 (5) 2.2.3加热方式的选择 (5) 2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 2.4板式精馏塔的简图 (6) 2.5常用数据表： (6) 3、计算过程 (8) 3.1 相关工艺的计算 (9) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 3.1.3 物料衡算 (9) 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9) 3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10) 3.1.6逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.7精馏塔效率的估算 (12) 3.1.8实际板数的求取 (12) 3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 3.2.1操作压力计算 (12) 3.2.2操作温度计算 (13) 3.2.3平均摩尔质量计算 (13) 3.2.4平均密度计算 (14) 3.2.5液体平均表面张力计算 (15) 3.2.6液体平均粘度计算 (16) 3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17) 3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17) 3.3.2 塔径的计算 (17) 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19) 3.4 塔板结构尺寸的计算 (19) 3.4.1 溢流装置计算- (19) 3.4.2塔板布置 (21) 3.5筛板的流体力学验算 (23) 3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23) 3.5.2液面落差 (24) 化工原理实验报告 一、实验目的 1. 熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法； 2. 了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况； 3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔的浓度分布。 二、摘要 在板式精馏塔中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶主板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成D X 、釜残液组成W X ，液料组成F X 及回流比R 和进料状态，就可用图解法在y x 图上，或用其他方法求出理论塔板数T N 。塔的全塔效率T E 为理论塔板数与实际塔板数N 之比。精馏塔的单板效率M E 可以根据液相通过测定塔板的浓度变化进行计算。本实验在板式精馏塔全回流的情况下，通过测定乙醇丙醇体系混合液在精馏塔中的传质的一些参数，计算精馏塔的总板效率和某几块板的单板效率（液相单板效率），分析该塔的传质性能和操作情况。 三、实验原理 在板式精馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶的回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。本实验处于全回流情况下，既无任何产品采出，又无原料加入，此时所需理论板最少，又易于达到稳定，可以很好的分析精馏塔的性能。影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的 化工原理课程设计 设计题目： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：年月日 化工系 设计内容及要求 一、设计内容 1．设计方案的选定 对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述； 2．主要设备的工艺设计计算 选定工艺参数，物料衡算，热量衡算，单元操作的工艺计算并绘制相应的工艺流程图，标出物流量及主要测量点； 3．设备设计 设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，并绘制设备的工艺条件图。图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表； 4．辅助设备选型 典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格、型号的选定； 二、设计说明书编写 （1）封面课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间 （2）设计任务书 （3）目录 （4）设计方案简介 （5）设计条件及主要物性参数表 （6）工艺计算及主体设备设计 （7）辅助设备的计算及选型 （8）设计结果汇总表 （9）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会 （10）附图（带控制点的工艺流程简图、主题设备设计条件图） （11）参考文献 （12）主要符号说明 图纸要求：工艺流程图采用4号图纸，设备装置图采用3号图纸，要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，各部分线形精细符合国家化工制图标准。 报告内容必须齐全，打印或手写。打印用A4纸，字号为宋体、小四，标题加黑。 三、参考资料 1．化工原理课程设计（天大教材） 2．《化学工程手册1-3》化学工业出版社 3．《化工设备设计基础》化学工业出版社 4．《化工设备机械基础》化学工业出版社 5．化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书—塔设备设计.上海：上海科学技术出版1988 6．石油化学工业规划设计院.塔的工艺计算.北京：石油化学工业出版社，1997 筛板塔精馏过程实验 一、实验目的 1、了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2、学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3、学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 二、实验原理 2.1 全塔效率 TE 全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值于塔内所需理论塔板数，可由已知的双组分物系平衡关系，以及实验中测得的塔顶、塔釜出液的组成，回流比R和热状况q等，用图解法求得TN 2.2 图解法求理论塔板数 TN 图解法又称麦卡勃－蒂列（McCabe－Thiele）法，简称M－T法，其原理与逐板计算法完全相同，只是将逐板计算过程在y－x图上直观地表示出来。 2.3 全回流操作 在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图8－3所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板部分回流操作。部分回流操作时，图解法的主要步骤为： (1）根据物系和操作压力在y－x图上作出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；(2）在x轴上定出x＝xD、xF、xW三点，依次通过这三点作垂线分别交对角线于点a、f、b； (3）在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线； (4)由进料热状况求出q线的斜率q/（q-1），过点f作出q线交精馏段操作线于点d； (5)连接点d、b作出提馏段操作线； (6)从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏 段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止； (7) 所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板， 其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。 2.4 实验装置和流程 本实验装置的主体设备是筛板精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。 筛板塔主要结构参数：塔内径D＝68mm，厚度洌?4mm，塔板数N＝10块，板间距HT ＝100mm。加料位置由下向上起数第4块和第6块。降液管采用弓形，齿形堰，堰长56mm，堰高7.3mm，齿深4.6mm，齿数9个。降液管底隙4.5mm。筛孔直径d0＝1.5mm，正三角形排列，孔间距t＝5mm，开孔数为77个。塔釜为内电加热式，加热功率2.5kW，有效容积为10L。塔顶冷凝器、塔釜换热器均为盘管式。单板取样为自下而上第1块和第10块，斜向上为液相取样口，水平管为气相取样口。 本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。板式精馏塔的设计
板式精馏塔设计方案
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