浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计
2012级化学工程与工艺专业《化工原理》课程设计说明书
题目：浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计姓名：邓迎利
班级学号：1208101-16
指导老师：王锋
同组学生姓名：肖慧陶瑞刘孟超
完成时间：2014年12月19日
《化工原理》课程设计评分细则
评审单元评审要素评审内涵评审等级
检查
方法
指导
老师
评分
检阅
老师
评分
设计说明书35% 格式规范是否符合规定的格式要求5-4 4-3 3-2 2-1
格式
标准内容完整
设计任务书、评分标准、
主要设备计算、作图、后记、
参考文献、小组成员及
承担任务
10-8 8-6 6-4 4-1
设计
任务书设计方案
方案是否合理及
是否有创新
10-8 8-6 6-4 4-1
计算
记录工艺计算
过程
计算过程是否正确、
完整和规范
10-8 8-6 6-4 4-1
计算
记录
设计图纸30% 图面布置
图纸幅面、比例、标题栏、
明细栏是否规范
10-8 8-6 6-4 4-1
图面布
置标准标注
文字、符号、代号标注
是否清晰、正确
10-8 8-6 6-4 4-1
标注
标准与设计
吻合
图纸设备规格
与计算结果是否吻合
10-8 8-6 6-4 4-1
比较图纸
与说明书
平时成绩20%
出勤计算、上机、手工制图10-8 8-6 6-4 4-1
现场
考察卫生
与纪律
设计室是否整洁、
卫生、文明
10-8 8-6 6-4 4-1
答辩成绩15% 内容表述
答辩表述是否清楚5-4 4-3 3-2 2-1
现场
考察
内容是否全面5-4 4-3 3-2 2-1
回答问题回答问题是否正确5-4 4-3 3-2 2-1
总分
综合成绩成绩等级
指导老师评阅老师
（签名）（签名）
年月日年月日
说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(<60)
目录
一、设计任务书----------------------------------------------------------(3)
二、主要设备设计计算和说明----------------------------------------(5)
1.课程设计的目的--------------------------------------------------------(5)
2.课程设计题目描述和要求--------------------------------------------(5)
3.课程设计报告内容-----------------------------------------------------(5) 3.1流程示意图------------------------------------------------------------(5) 3.2流程和方案的说明及论证------------------------------------------(6) 3.2.1流程的说明----------------------------------------------------------(6) 3.2.2方案的说明和论证-------------------------------------------------(6)
3.2.3设计方案的确定----------------------------------------------------(7)
4.精馏塔的工艺计算------------------------------------------------------(8) 4.1精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------(8) 4.2分段物料衡算--------------------------------------------------------(8) 4.3理论塔板数N T的计算-----------------------------------------------(9) 4.4实际塔板数的计算------------------------------------------------(10)
4.5工艺条件及物性数据计算----------------------------------------(10)
4.5.1操作压强P m-------------------------------------------------------(10)
4.5.2 操作温度t m------------------------------------------------------(11)
4.5.3平均摩尔质量M m-------------------------------------------------(11)
4.5.4平均密度ρm------------------------------------------------------(11) 4.5.4.1 液相密度ρlm-------------------------------------------------(11) 4.5.4.2 气相密度ρm-------------------------------------------------(12) 4.6 液体表面张力σm-------------------------------------------------(12) 4.7精馏段气液负荷计算---------------------------------------------(12) 4.8 塔和塔板主要工艺尺寸计算-----------------------------------(12) 4.8.1塔径--------------------------------------------------------------- (12) 4.8.2溢流装置（设有进口堰）-------------------------------------(14) 4.8.3 降液管的宽度W d与降液管的面积A f----------------------(14) 4.8.4降液管底隙高度h0---------------------------------------------(15) 4.8.5塔板布置及浮阀数目与排列---------------------------------(16) 4.9 塔板流体力学计算-----------------------------------------------(17) 4.9.1气体通过塔板的压强降相当的液柱高度------------------(17) 4.9.2 淹塔--------------------------------------------------------------(17) 4.9.3雾沫夹带---------------------------------------------------------(18) 4.10塔板负荷性能图--------------------------------------------------(18)
4.11 辅助设备--冷凝器的选取--------------------------------------(21)
三、工艺设计计算结果汇总表--------------------------------------(21)
四、参考文献-----------------------------------------------------------(24)
五、后记-----------------------------------------------------------------(25)
一、设计任务书
1 设计题目浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计
2 工艺条件
生产能力:40000吨/年（料液）
年工作日：300天
原料组成：35%乙醇，65%水（质量分率，下同）
产品组成：馏出液 94%乙醇，釜液 0.2%乙醇
操作压强：塔顶压强为常压
进料温度：泡点
进料状况：泡点
加热方式：直接蒸汽加热
回流比：自选
3 设计内容
(1)确定精馏装置流程，绘出流程示意图。
(2)工艺参数的确定
基础数据的查找及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
(3)主要设备的工艺尺寸计算
板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。
(4) 流体力学计算
流体力学验算，操作符合性能图及操作弹性等。
(5) 主要附属设备设计计算及选型
塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。料液泵设计计算;流程计算及选型。
4 设计结果总汇
5 主要符号说明
6 参考文献
二、主要设备设计计算和说明
1.课程设计的目的
化工原理课程设计是以个综合性和实践性较强的教学环节,也是培养学生独立工作的有益实践,更是理论联系实际的有效手段.通过课程设计达到如下目的:
⑴巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化;
⑵培养学生计算技能及应用所学理论知识部分分析问题和解决问题的能力；
⑶熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法；
⑷学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；
⑸训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；
⑹通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力；
⑺学会编写设计说明书。
2.课程设计题目描述和要求
本设计采用连续操作方式。设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：
生产能力:40000吨/年（料液）
年工作日：300天
原料组成：35%乙醇，65%水（质量分率，下同）
产品组成：馏出液 94%乙醇，釜液 0.2%乙醇
操作压强：塔顶压强为常压
进料温度：泡点
进料状况：泡点
加热方式：间接蒸汽加热
回流比：R=3.996
3.课程设计报告内容
3.1流程示意图
冷凝塔→塔顶产品冷却器→乙醇的储罐
↓↑回流
原料→原料罐→原料预热器→精馏塔
↓
塔釜
3.2 流程和方案的说明及论证
3.2.1流程的说明
首先，苯和甲苯的原料混合进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到了泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，部分进入到塔顶产品冷凝器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯和甲苯的分离。
3.2.2方案的说明和论证
浮阀塔之所以广泛应用,是由于它具有下列特点:
⑴生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20％—40％，与筛板塔接近。
⑵操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此位置正常的操作而允许符合波动范围比筛板塔、泡罩塔都大。
⑶塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故汽液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。
⑷气体压降及液面落差小，因汽液流过浮阀塔板时阻力较小，是气体压降及液面落差比泡罩塔小。
⑸塔的造价低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50％—80％，但
是比筛板塔高20％—30％。
浮阀塔盘的操作原理和发展
浮阀塔的塔板上，按一定中心距开阀孔，阀孔里装有可以升降的阀片，阀孔的排列方式，应使绝大部分液体内有气泡透过，并使相邻两阀容易吹开，鼓泡均匀。为此常采用对液流方向成错排的三角形的排列方式。蒸汽自阀孔上升，顶开阀片，穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫，浮阀能随着气速的增减在相当宽的气速范围内自由升降，以保持稳定的操作。但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵。推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展。各种新型填料，高效率塔板不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。
3.2.3设计方案的确定
⑴操作压力：
精馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。例如对于热敏感物料，可采用减压操作。本次设计苯和甲苯为一般物料，因此，采用常压操作。
⑵进料状况
进料状况有五种：过冷液，饱和液，汽液混合物，饱和气，过热气。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也较方便。本次设计采用泡点进料，即q=1。
⑶加热方式
精馏釜的加热方式一般采用间接加热方式。
⑷冷却方式
塔顶的冷却方式通常用水冷却，应尽量使用循环水。如果要求的冷却温度较低，可考虑用冷却盐水来冷却。
⑸热能利用
精馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。因此，热效率很低，可采用一些改进措
施来提高热效率。因此，根据上述设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，直接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。
4.精馏塔的工艺计算 4.1 精馏塔的物料衡算 根据工艺的操作条件可知：
料液流量 F=152.6Kmol/h
料液含苯摩尔分数X f =
40/78.11
0.44140/78.1160/92.13
=+
塔顶产品含苯摩尔分数为 x D =0.9744 塔底产品含苯摩尔分数为X W =0.0235 由公式： F=D+W
f d w F X D X W X ?=?+? 代入数值解方程组得：
塔顶产品(馏出液)流量 D=60.86 Kmol/h ；
塔底产品(釜液)流量 W=81.7Kmol/h
4.2分段物料衡算 lgPa*=1206.350
6.032220.237
t -
+ 安托尼方程
*1343.94
lg 6.078219.58
b p t =-
+ 安托尼方程 *
**P b a
a b
P X P P -=-总泡点方程 根据x a 从《化工原理》书中查出相应的温度 根据以上三个方程，运用试差法可求出 Pa*,Pb*
当 x a =0.395 时，假设t=92℃ Pa*=144.544P ，Pb*=57.809P, 当 x a =0.98 时，假设t=80.1℃ Pa*=100.432P ，Pb*=38.904P, 当 x a =0.02 时，假设t=108℃ Pa*=222.331P ，Pb*=93.973P, t=99.0℃是进料口的温度，
t=81.9℃是塔顶蒸汽需被冷凝到的温度， t=108℃是釜液需被加热的温度。
根据衡摩尔流假设，全塔的流率一致，相对挥发度也一致。
**
144.5442.50057.809a
b P P a P P ===（t=80.1℃）
所以平衡方程为
[]
2.5001(1)(1 1.500)ax x y a x x =
=+-+
最小回流比 Rmin 为
min (1)
1 1.39
1
d d f f
X a X X X R a ---=
=-
所以 R=1.45R min ＝2.00
所以精馏段液相摩尔流量 L(Kmol/h)＝RD ＝2?60.86=121.7kmol/h 精馏段气相摩尔流量 V(Kmol/h)＝(R+1)D ＝3?60.86=202.4 kmol/h
所以，精馏段操作线方程 1 1.4240.01V
m W
m m L X WX y X V +'?=
+=-'' =0.667x n +0.325 因为泡点进料，所以进料热状态 q=1
所以，提馏段液相摩尔流量 L'(kmol/h)＝L+qF 提馏段气相摩尔流量 V'(kmol/h)＝V-(1-q)F 所以，提馏段操作线方程
1 1.4240.01V m W
m m L X WX y X V +'?=
+=-''
4.3 理论塔板数N T 的计算
（1）由精馏段和提馏段操作线方程按常规作图1（见下页）
图 1 理论塔板数
图解得N T =（15.5-1）层 ，其中精馏段理论板数为7层，提留段理论板数为7.5层
第8层为加料板。
4.4实际塔板数的计算
可查得：苯在泡点时的黏度μa (mPa.s)＝0.267，
甲苯在泡点是的黏度μb (mPa.s)＝0.275，
所以：平均黏度μav (mPa.s)＝μa ×x f +μb ×(1-x f )＝0.45×0.267+(1-0.45)×0.275=0.271
所以：总板效率 E T =0.17-0.616lg0.271＝0.52 实际精馏段塔板数为 Ne 1=7/0.52=13.4 (14块) 实际提馏段塔板数为 Ne 2=7.5/0.52=14.9 (15块) 实际板数 N e =14+15=29
4.5工艺条件及物性数据计算
0.00.20.4
0.60.8
1.00.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
y
x
1
2
3
4
56
7
8
910
111213
141516
b
x F
x W
x D
f a
e
d
c
4.5.1操作压强P m
塔顶压强PD=4+101.3=105.3kpa,取每层塔板的压强降为△p=0.5kpa,则进料压强PF=105.3+14×0.5=112.3KPa 平均操作压强Pm=108.8kpa 4.5.2 操作温度tm
根据操作压强，依下式试差计算操作温度： P=P 0AxA +P 0BxB
试差计算结果t D =81.90C,进料板t F =99.00C,则精馏段平均温度 4.5.3平均摩尔质量M m
塔顶 x D =y1=0.974 x 1=0.939
M VDm =0.974*78.11+(1-0.974)*92.13=78.47kg/kmol M LDm =0.936P78.11+(1-0.939)*92.13=78. 97kg/kmol 进料板 y F =0.638 x F =0.419
M VFm =o.638*78.11+(1-0.638)*92.13=83.19kg/kmol M LFm =0.419*78.11+(1-0.419)*92.13=86.26kg/mol 则精馏段平均摩尔质量:
78.47+83.17
V 80.83
2M
==精
78.9786.26
L 82.61
2
M +==精
4.5.4平均密度ρm
4.5.4.1液相密度ρ
lm
依下式 1/ρlm =a A /ρLA +a B /ρ
LB (
a 为质量分数）
塔顶 1
0.970.03
812.87808.10lmD ρ=
+
ρ
LmD=
813.01kg/m 3
进料板，由加料板液相组成，x A =0.419
0.41978.11
0.379
0.41978.11(10.41992.13
A a
?==?+-?）
L 1
0.37910.379
793.6791.3mF
ρ-=
+
ρ
LmF
=792.17
精馏段平均液相密度
3
1813.01792.17802.59/2
Lm kg m ρ=?+=精（）
4.5.4.2 气相密度ρ
mV
3
P 108.880.83
==2.91kg/m RT 8.314(90.45+271.1)m Vm mV M ρ?=
精精
4.6 液体表面张力σm
1m 0.97421.560.025621.04=21.55mN/m
=0.41919.69+0.58112.98=19.28mN/m n
m i i
i x m σσσσ===?+???∑顶进
精馏段平均表面张力为：
21.5519.28
20.41/2m mN m
σ+=
=精
4.7精馏段气液负荷计算
V=（R+1)D= （2+1）*60.86=202.4kmol/h
3Vm 202.480.83 1.56/36003600 2.91Vm s VM V m s
ρ?=
==?精精
L=RD=2*60.86=121.72kmol/h
3L 121.7282.61
0.00348/36003600802.59Lm s m LM L m s
ρ?=
==?精精
Lh=12.528m3/h
4.8 塔和塔板主要工艺尺寸计算
4.8.1 塔径D
塔径H
/m 0.3～0.5 0.5～0.8 0.8～1.6 1.6～2.4 2.4～4.0 T
/mm 200～300 250～350 300～450 350～600 400～600 板间距H
T
表 1 塔径与塔板距关系表
据上表可知：初选板间距HT=0.50m，取板上液层高度hL=0.08m
故
HT－hL=0.50－0.08=0.42m
查下图 2 得C20=0.072
图 2 史密斯关联图
11
2
20.00348802.59()()()()0.0371.56 2.91
s L s V L V ρρ==
0.2
0.2
2020.412()
0.091(
)
0.0914
20
20
C C σ
==?=
max 802.59 2.91
0.0914 1.515/2.91L V V u C
m s ρρρ--===
取安全系数为0.7，则
max 0.70.70 1.515 1.06/44 1.56
1.3693.14 1.06
s
u u m s V D m
u
π==?=?=
==?
所以塔径取1.4m ，空塔气速为1.014m/s
4.8.2 溢流装置l W
取堰长l W 为0.7D ，即 l W =0.7*1.4=0.98m 4.8.3 出口堰高h W h w =h L -h OW
由l w /D=0.7/1.4=0.5,L h /lW 2.5=12.528/0.72.5=30.56m,查下图 3得，E=1.076
图 3 液流收缩系数计算图
则
22
33
2.84 2.8412.528
() 1.076()0.021 100010000.7
0.080.0210.059
h
OW
W
W
L
h E m
l
h m
==??=
=-=
4.8.3 降液管的宽度W
d 与降液管的面积A
f
由l
w /D=0.7/1.4=0.5，查下图 3 得，W
d
/D=0.067,A
f
/A
T
=0.033,
图 3 弓形降液
管的宽度与面
积
则
22
0.0670.067 1.40.09380.0330.05084
d f W D m A D m π
==?==?
=
计算液体在降液管中停留时间以检验液管面积，即
0.05080.50
7.30
0.00348f T
s
A H L τ?
=
=
=（大与5s 符合要求）
4.8.4降液管底隙高度h 0
取液体通过降液管底隙的流速u 0=0.08m/s,计算降液管底隙高度h 0 即
00.00348
0.0620.70.08
s W L h m
L u =
==?
4.8.5塔板布置及浮阀数目与排列
本设计塔径m D 4.1=，采用分块式塔板，以便通过人孔装拆塔板。
以精馏段为例（提留段略）
取阀孔动能因子120=F ，则孔速0u 为：
s m F u v
/035.791
.212
0==
=
ρ
每层塔板上浮阀数目为：
186035
.7039.0785.056
.14
20
20=??=
=
u
d V N s
π
块（采用1F 型浮阀）
取边缘区宽度m W C 05.0=，破沫区宽度m W S 06.0= 计算塔板上的鼓泡区面积，即：
)'sin 180('sin 180''1222222r x r x r x r x r x r x A a -+-+??????
+-=ππ
(2-63)
其中 m W D R r C 505.005.02
4.12=-=-=
=
(2-64)
()()m W W D x S d 602.015.0248.02
.22=+-=+-=
=a A 2165.1m 取孔心距t=75mm,t=
Aa
Nt
=0.77mm 取排心距mm t 80=、及t 、=75mm 采用等腰三角形叉排，绘制排列图的浮阀数N=177功能因数：
N
N d Vs u ??=
=
2200039.04
56
.1)4
(π
π
，77.10=?=v u F ρ
在适宜范围内
塔板开孔率%7.13)4
.1039.0(177%100)(2
02=?=?=D d N ?
4.9 塔板流体力学计算（以精馏段为例，提留段略）
4.9.1气体通过塔板的压强降相当的液柱高度
可根据σh h h l p +=计算
（1）干板阻力 s m u V c /55.919
.11
.731
.73825
.1825
.11
10===ρ
因为1001c u u <，故
m g u h L V c 040.08
.924.824208.1019.134.5234.52
12
011=????=?=ρρ
(2)板上充气液层阻力 取5.00=ε，m h h L l 035.007.05.001=?==ε (3)液体表面张力所造成的阻力 此阻力很小，可忽略不计，因此与气体流经塔板的压降相当的高度为：m h p 075.0035.0040.01=+=
Pa g h p L p p 8.6058.924.824075.0111=??==?ρ
4.9.2 淹塔
为了防止发生淹塔现象，要求控制降液管中清液高度()w T d h H H +≤?，即
d L p d h h h H ++=
(1)单层气体通过塔板压降所相当的液柱高度：10.0753p h m = (2)液体通过降液管的压头损失：
2
2
1010.003480.1530.1530.001570.980.035s d w L h m l h ????
=== ? ??????
(3)板上液层高度：0.08L h m =，则10.07530.001570.080.1569d H m =++=
取5.0=?，已选定0.5T H m =，10.06w h m =
则()()10.50.50.060.28T w H h m φ+=?+=。可见()11w T d h H H +
化工原理课程设计 乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计解析
化工原理课程设计乙醇-水连续精馏塔的设计 姓名 学号 年级 专业化学工程与工艺 系（院）化学化工学院 指导教师张杰 2013年 6月
目录 第一章绪论 (1) 第二章塔板的工艺设计 (3) 2.1 精馏塔全塔物料衡算 (3) 2.2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (3) 2.3 理论塔板的计算 (8) 2．4 塔径的初步计算 (10) 2.5 溢流装置 (11) 2.6 塔板布置及浮阀数目与排列 (12) 第三章塔板的流体力学计算 (14) 3.1 气相通过浮阀塔板的压降 (14) 3.2 淹塔 (15) 3.3 液沫夹带 (15) 3.4 塔板负荷性能图 (16) 第四章附件设计 (20) 4.1 接管 (21) 4.2 筒体与封头 (22) 4.3 除沫器 (22) 4.4 裙座 (22) 4.5 吊柱 (22) 4.6 人孔 (23) 第五章塔总体高度的设计 (23) 第六章塔附属设备设计 (23) Q (23) 6.1确定冷凝器的热负荷 c 6.2 冷凝器的选择 (24) 参考书目 (24) 主要符号说明 (25) 结束语 (26)
（一）设计题目 乙醇-水连续精馏塔的设计 （二）设计任务及操作条件 1) 进精馏塔的料液含乙醇30%（质量分数，下同），其余为水； 2) 产品的乙醇含量不得低于93%； 3) 残液中乙醇含量不得高于0.5%； 4) 每年实际生产时间：7200小时/年，处理量：80000吨/年； 5) 操作条件 a) 塔顶压力：常压 b) 进料热状态：饱和液体进料 (或自选) c) 回流比： R=1.55Rmin d) 加热方式：直接蒸汽 e) 单板压降：≤0.7kPa （三）板类型 浮阀塔 （四）厂址 临沂地区 （五）设计内容 1、设计说明书的内容 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物性数据的计算； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 精馏塔接管尺寸计算；9）设计结果汇总 10) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求 绘制生产工艺流程图（选作）； 注:常压下乙醇-水气液平衡组成与温度的关系见课程设计教材附录(105页)
浮阀塔的设计示例
浮阀塔设计示例 设计条件 拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。 气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s； 气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3； 混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。 设计计算过程 （一）塔径 欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍 即： u＝（0.6～0.8）u F 式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为： 取板间距H T =0.6m，板上液层高度h L =0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20=0.1。由所给出的工艺条件校正得： 最大允许气速： 取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：
由下式计算塔径： 按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m； 实际塔截面积： 实际空塔速度： 安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。 （二）溢流装置 选用单流型降液管，不设进口堰。 1）降液管尺寸 取溢流堰长l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15 因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2) 弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2) 验算液体在降液管的停留时间θ， 由于停留时间θ＞5s，合适。 2）溢流堰尺寸 由以上设计数据可求出： 溢流堰长 l w=0.7×1.4=0.98m 采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即
苯-甲苯连续精馏浮阀塔课程设计
设计任务书 设计题目： 苯－甲苯连续精馏浮阀塔设计 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 100Kmol h 进料组成： 0.45f x = 馏出液组成： 98.0=d x 釜液组成： 02.0=w x （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器： 泡点回流 回流比： min (1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设 计 要 求 ： (1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 (2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 (3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
目录 摘要 ........................................................................................................................................................................... I 绪论 (1) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (5) 1.1基础物性数据 (5) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (5) 1.2.1已知条件 (5) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (6) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7) 1.2.5操作线方程 (7) 1.2.6用逐板法算理论板数 (7) 1.2.7实际板数的求取 (8) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 1.3.1进料温度的计算 (9) 1.3.2操作压力的计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.3平均摩尔质量的计算 (9) 1.3.4平均密度计算 (10) 1.3.5液体平均表面力计算 (11) 1.3.6液体平均粘度计算 (12) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12) 1.4.1塔径的计算 (12) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 1.5.1溢流装置计算 (14) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (15) 1.7塔板流体力学验算 (16) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (16) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (17) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (18) 1.8塔板负荷性能图 (19) 1.8.1雾沫夹带线 (19) 1.8.2液泛线 (19) 1.8.3 液相负荷上限线 (21) 1.8.4漏液线 (21) 1.8.5液相负荷下限线 (21) 1.9小结 (22) 第二章热量衡算 (23) 2.1相关介质的选择 (23) 2.1.1加热介质的选择 (23) 2.1.2冷凝剂 (23) 2.2热量衡算 (23) 第三章辅助设备 (28)
浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计说明书
化学工程与工艺专业 《化工原理》课程设计说明书 题目：浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计姓名： 班级学号： 指导老师： 同组学生姓名： 完成时间：
《化工原理》课程设计评分细则 说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(<60) 评审 单元 评审要素 评审内涵 评审等级 检查 方法 指导 老师 评分 检阅 老师 评分 设计 说明书 35% 格式规范 是否符合规定的格式要求 5-4 4-3 3-2 2-1 格式 标准 内容完整 设计任务书、评分标准、 主要设备计算、作图、后记、参考文献、小组成员及 承担任务 10-8 8-6 6-4 4-1 设计 任务书 设计方案 方案是否合理及 是否有创新 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 工艺计算 过 程 计算过程是否正确、 完整和规范 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 设计 图纸 30% 图面布置 图纸幅面、比例、标题栏、明细栏是否规范 10-8 8-6 6-4 4-1 图面布 置标准 标注 文字、符号、代号标注 是否清晰、正确 10-8 8-6 6-4 4-1 标注 标准 与设计 吻合 图纸设备规格 与计算结果是否吻合 10-8 8-6 6-4 4-1 比较图纸与说明书 平时 成绩 20% 出勤 计算、上机、手工制图 10-8 8-6 6-4 4-1 现场 考察 卫生 与纪律 设计室是否整洁、 卫生、文明 10-8 8-6 6-4 4-1 答辩 成绩 15% 内容表述 答辩表述是否清楚 5-4 4-3 3-2 2-1 现场 考察 内容是否全面 5-4 4-3 3-2 2-1 回答问题 回答问题是否正确 5-4 4-3 3-2 2-1 总 分 综合成绩 成绩等级 指导老师 评阅老师 （签名） （签名） 年 月 日 年 月 日
浮阀板式精馏塔设计方案
浮阀板式精馏塔设计方案 第1章设计条件与任务 1.1设计条件 在常压操作的连续板式精馏塔分离乙醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加热，生产能力和产品的质量要求如下： 生产能力：年处理乙醇-水混合液35 000吨(300天/年） 原料：乙醇含40%(质量分数，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量为93% 塔底乙醇含量为0.35% 操作条件：①塔顶压力：4kPa(表压)；②进料热状态：自选；③回流比：自选；④单板压降≤0.7kPa。 建厂地址： 1.2设计任务 1 全塔物料衡算、操作回流比和理论塔板数的确定。 2 计算冷凝器和再沸器热负荷。 3 计算精馏段、提馏段的塔板效率，确定实际塔板数。 4 估算塔径。 5 板式塔的工艺尺寸计算，包括溢流装置与塔板的设计计算。 6 塔板的流体力学性能校核，包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液及液泛的校核。 7 绘制塔板的负荷性能图。塔板的负荷性能图由液相负荷下限线、液相负荷上限线、漏液线、液沫夹带线和溢流液泛线确定。 8 塔的结构确定，包括塔体结构与塔板结构。 塔体结构：塔顶空间，塔底空间，人孔(手孔），支座，封头，塔高等。 塔板结构：采用分块式塔板还是整块式塔板。 9 塔的附属设备选型,包括塔顶冷凝器、塔底(蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型(视情况而定）。 10 精馏塔各接管尺寸的确定。 11 绘制精馏塔系统工艺流程图。 12 绘制精馏塔装配图。 13 编写设计说明书。 14计算机要求：编写程序、CAD绘图等。 15 英语要求：撰写英文摘要。 16 设计说明书要求：逻辑清楚，层次分明，书写工整，独立完成。
第2章设计方案的确定图2.1 板式精馏塔的工艺流程简图
乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计方案
乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。 对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：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。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力 比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许 的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹 带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差
板式塔设备机械设计
板式塔设备机械设计
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1 板式塔设备机械设计任务书 1.1 设计任务及操作条件 试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计 已知条件为：塔体内径mm D i 2000=，塔高m 30，工作压力为MPa 2.1，设计温度为300℃，介质为原油，安装在广州郊区，地震强度为7度，塔内安装55层浮阀塔板，塔体材料选用16MnR ，裙座选用A Q -235。 1.2 设计内容 （1）根据设计条件选材； （2）按设计压力计算塔体和封头壁厚； （3）塔设备质量载荷计算； （4）风载荷与风弯矩计算； （5）地震载荷与地震弯矩计算； （6）偏心载荷与偏心弯矩计算； （7）各种载荷引起的轴向应力； （8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； （9）塔体水压试验和吊装时的应力校核； （10）基础环设计； （11）地脚螺栓计算； （12）板式塔结构设计。 1.3.设计要求： （1）进行塔体和裙座的机械设计计算； （2）进行裙式支座校核计算； （3）进行地脚螺栓座校核计算； （4）绘制装备图（A3图纸）
2 塔设备已知条件及分段示意图 已知设计条件 分段示意图 塔体内径i D 2000mm 塔体高度H 30000mm 设计压力P 1.2MPa 设计温度t 300℃ 塔 体 材料 16MnR 许用应力 [σ] 170MPa [σ]t 144MPa 设计温度下弹性模量E MPa 51086.1? 常温屈服点s σ 345MPa 厚度附加量C 2mm 塔体焊接接头系数φ 0.85 介质密度ρ 3/800m kg 塔盘数N 55 每块塔盘存留介质层高度w h 100mm 基本风压值0q 500N/㎡ 地震设防烈度 7度 场地土类别 II 类 地面粗糙度 B 类 偏心质量e m 4000kg 偏心距e 2000mm 塔外保温层厚度s δ 100mm 保温材料密度2ρ 3/300m kg 材料 Q235-A 裙 座 许用应力t s ][σ 86MPa 常温屈服点s σ 235MPa 设计温度下弹性模量s E
苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计
精馏塔设计 苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 1．课程设计的目的 课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练 1．查阅资料选用公式和搜集数据的能力 2．树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。3．迅速准确的进行工程计算（包括电算）的能力。 4．用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。 2 课程设计题目描述和要求 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-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，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，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下： 原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)% 原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号）t/h [单号] （10+0.1*学号）t/h [双号] 产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号] xd=96%，xw=1% [双号] 2 工艺操作条件如下： 常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器←→塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器
3.4 浮阀精馏塔设计实例
3.4 浮阀精馏塔设计实例 3.4.1 化工原理课程设计任务书 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 3.4.2 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）x F：原料组成（摩尔分数，下同） D：塔顶产品流量（kmol/s）x D：塔顶组成 W：塔底残液流量（kmol/s）x W：塔底组成 原料乙醇组成： 塔顶组成： 塔底组成： 进料量： 物料衡算式：F = D + W F x F= D x D+ W x W 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 液相气相温度/℃液相气相温度/℃液相气相温度/℃ 100 0 0 82.7 23.37 54.45 79.3 57.32 68.41 95.5 1.90 17.00 82.3 26.08 55.80 78.74 67.63 73.85 89.0 7.21 38.91 81.5 32.73 59.26 78.41 74.72 78.15 86.7 9.66 43.75 80.7 39.65 61.22 78.15 89.43 89.43 85.3 12.38 47.04 79.8 50.79 65.64 84.1 16.61 50.89 79.7 51.98 65.99
乙醇-水精馏塔课程设计报告浮阀塔
-- - 目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8) 3.2.2平均分子量 (8) 3.2.3物料衡算 (8) 3.3塔板数的确定 (8) 3.3.1理论塔板数N T的求取 (8) 3.3.2求理论塔板数N T (9) 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) 3.4.1操作压强P m (12) 3.4.2温度t m (12) 3.4.3平均分子量M精 (12) 3.4.4平均密度ρM (13) 3.4.5液体表面X力σm (13) 3.4.6液体粘度μm L， (14) 3.4.7精馏段气液负荷计算 (14) 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) 4.3.1堰长l W (16) 4.3.2出口堰高h W (16)
4.3.3降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16) 4.3.4降液管底隙高度h o (17) 4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 4.5.1气相通过浮塔板的压力降 (18) 4.5.2淹塔 (18) 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 4.7.1雾沫夹带线 (19) 4.7.2液泛线 (20) 4.7.3液相负荷上限线 (20) 4.7.4漏液线（气相负荷下限线） (20) 4.7.5液相负荷下限线 (21) 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)
苯甲苯浮阀精馏塔课程设计
第一篇化工原理课程设计任务书 1.1设计题目 苯-甲苯连续精馏（浮阀）塔的设计 1.2设计任务 1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算 （1）流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算； （2）塔板数的计算； （3）塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）； （4）塔体各接管尺寸的确定； （5）冷却剂与加热剂消耗量的估算。 2.设计说明及讨论 3.绘制设计图 （1）流程图（A4纸）； （2）塔盘布置图（8开坐标纸）； （3）工艺条件图（1号绘图纸）。
1.3原始设计数据 1、原料液：苯-甲苯，其中苯含量为35 %（质量），常温； 2、馏出液含苯：99.2 %（质量）； 3、残液含苯： 0.5 %（质量）； 4、生产能力：4000 (kg/h).
第二篇流程及流程说明 为了能使生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔，塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液，精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流部分连续采出到产品罐（具体流程见附图）。 在流程确定方案选择上，本设计尽可能的减少固定投资，降低操作费用，以期提高经济效益。 1、加料方式的选择： 设计任务年产量虽小，但每小时4000Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。 2、回流方式的选择： 塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。 3、再沸器的选择： 塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。
年生产2.9万吨丙烯精馏浮阀塔结构设计的设计书
年产2.9万吨丙烯精馏浮阀塔结构设计的设计方案 第一部分工艺计算 设计方案 本设计任务为分离丙烯混合物，在常压操作的连续精馏塔分离丙-丙烯混合液：已知塔底的生产能力为丙烯3.6万吨/年，进料组成为0.50（苯的质量分率），要求塔顶馏出液的组成为0.98，塔底釜液的组成为0.02。 对于二元混合物分离采用连续精馏流程，设计中进料为冷夜进料，将原料液通过泵送入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流至塔，其余部分经产品冷却器冷却送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比小，故操作回流比取最小回流比的1.2倍。塔釜采用间接加热，塔底产品冷却后送至储罐。 1.1原始数据 年产量：2.9万吨丙烯 料液初温：25~35℃ 料液浓度： 50%（丙质量分率） 塔底产品浓度： 98%（丙烯质量分率） 塔顶苯质量分率不低于 97% 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压） 冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 设备型式：浮阀塔 =45㎏/㎡，地质：地震烈度7级，土质为Ⅱ类场地土，气厂址：地区（基本风压：q 温：-20~40℃）
1.2选取塔基本参数 40.0=苯F x 60.0x F =甲苯 98.0y D =苯 02.0y F =甲苯 03.0x W =苯 97.0x W =甲苯 1.3确定最小回流比 1.3.1 汽液平衡关系及平衡数据 表1-1 常压下苯—甲苯的汽液平衡组成 1.3.2 求回流比 （1）M 苯=78.11 kg/mol, M 甲苯=92.13kg/mol 苯摩尔分率：XF=(50/78.11)/(50/78.11+50/92.13)=0.5412 XD=（97/78.11）/（97/78.11+3/92.13）=0.9744 XW=(2/78.11)/(2/78.11+98/92.13)=0.0235 表1-1 常压下丙烯的汽液平衡组成
浮阀精馏塔的设计
课程设计 题目：浮阀式连续精馏 塔的设计 教学院：化学与材料工程学院专业：07级精细化工 学号：200740810113 学生：哈哈 指导教师：屈媛夏贤友 2010年 5 月20 日
课程设计任务书 2009 ～ 2010学年第 2 学期 学生：专业班级：07化学工程与工艺（精细化工向） 指导教师：屈媛夏贤友工作部门：化学与材料学院 一、课程设计题目 浮阀式连续精馏塔设计 二、课程设计容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 原料液量1500kg/h，含苯42%（质量分数，下同），乙苯58%；馏出液含苯98%，残液含苯2%；泡点进料；料液可视为理想溶液。 2. 操作条件 常压操作；回流液温度为塔顶蒸汽的露点；间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝对压力）；冷却水进口温度30℃，出口温度为45℃；设备热损失为加热蒸汽供热量的5% 。 3. 设计容 ①物料衡算、热量衡算； ②塔板数、塔径计算； ③溢流装置、塔盘设计； ④流体力学计算、负荷性能图。 三、进度安排 1．5月6日：分配任务； 2．5月6日-5月14日：查询资料、初步设计； 3．5月15日-5月21日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图，塔结构简图。 设计说明书具体包括以下容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。
浮阀塔课程设计说明书
浮阀塔课程设计说明书
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中 参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=-
由图53-查得0825 .020 =c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832 .0)20 ( 2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34 m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 3 2 )(100084.2W h OW l L E h = 近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===?=，查得m l h m L W h m h h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则
苯-甲苯浮阀精馏塔课程设计
目录 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 3 课程设计报告内容 (4) 4 对设计的评述和有关问题的讨论 (22) 5 参考书目 (22) 1苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 1．课程设计的目的 2 课程设计题目描述和要求 本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，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，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下： 原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)% 原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号）t/h [单号] （10+0.1*学号）t/h [双号] 产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号] xd=96%，xw=1% [双号] 工艺操作条件如下： 常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：3 一：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。
化工原理课程设计(浮阀塔)
板式连续精馏塔设计任务书 一、设计题目：分离苯一甲苯系统的板式精馏塔设计 试设计一座分离苯一甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量 为 50000 吨，原料液中苯的含量为 35 %，分离后苯的纯度达到 98 %, 塔底馏出液中苯含量不得高于1% （以上均为质量百分数） 二、操作条件 厂址拟定于天津地区。 设计内容 1. 设计方案的确定及流程说明 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3. 精馏塔的物料衡算 4. 塔板数的确定 5. 塔体工艺尺寸的计算 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算 7. 塔板流体力学验算 8. 绘制塔板负荷性能图 9. 塔顶冷凝器的初算与选型 10. 设备主要连接管直径的确定 11. 全塔工艺设计计算结果总表 12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图 13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论 1. 塔顶压强： 2. 进料热状态： 3. 回流比： 加热蒸气压强: 单板压降： 4 kPa （表压）； 101.3 kPa （表压）; 塔板类型 浮阀塔板 四、 生产工作日 每年300天，每天 24小时运行。 五、 厂址
一、绪 论 二、设计方案的确定及工艺流程的说明 2.1 设计流程 2.2 设计要求 2.3 设计思路 2.4 设计方案的确定 三、全塔物料衡算 3.2 物料衡算 四、塔板数的确定 4.1 理论板数的求取 4.2 全塔效率实际板层数的求取 五、精馏与 提馏段物性数据及气液负荷的计算 5.1 进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 5.4 液相液体表面张力的计算 目录 5.5 塔内各段操作条件和物性数据表 11 六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 14 6.1塔径的计算 14 6.2塔板主要工艺尺寸计算 15 6.3 塔板布置及浮阀数目与排列 17 5.2 气相平均密度和气相负荷计算 10 5.3 液相平均密度和液相负荷计算 10 11
化工原理课程设计(苯-氯苯分离精馏塔——浮阀塔设计)
课程设计说明书 课程设计名称化工原理课程设计 课程设计题目苯-氯苯混合液浮阀式精馏塔设计 姓名 学号 专业 班级 指导教师 提交日期
化工原理课程设计任务书 (一)设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计 (二)设计任务及操作条件 设计任务 (1)原料液中含氯苯35% (质量)。 (2)塔顶馏出液中含氯苯不得高于2％(质量)。 (3)年产纯度为99.8％的氯苯吨41000吨 操作条件 (1)塔顶压强4KPa(表压)，单板压降小于0.7KPa。 (2)进料热状态自选。 (3)回流比R=（1.1-3）R min。 (4)塔底加热蒸汽压强506 KPa(表压) 设备型式 F1型浮阀塔 设备工作日：每年330天，每天24小时连续运行。 （三）设计内容 1）．设计说明书的内容 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物性数据的计算； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 9) 辅助设备的设计与选型 2．设计图纸要求： 1) 绘制工艺流程图
2) 绘制精馏塔装置图（四）参考资料 1．物性数据的计算与图表 2．化工工艺设计手册 3．化工过程及设备设计 4．化学工程手册 5．化工原理 苯、氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据 其他物性数据可查有关手册。
目录 前 言 ........................................................................................................................................................ 6 1．设计方案的思考 ............................................................................................................................ 6 2.设计方案的特点 .............................................................................................................................. 6 3．工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 6 一．设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 8 1．设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 8 2．全塔的物料衡算 . (8) 2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 8 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 8 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 8 3．塔板数的确定 ................................................................................................................................ 9 3.1理论塔板数T N 的求取 ........................................................................................................... 9 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................. 10 3.3求理论塔板数 ......................................................................................................................... 11 3.4 全塔效率T E ......................................................................................................................... 12 3.5 实际塔板数 p N （近似取两段效率相同） (13) 4．操作工艺条件及相关物性数据的计算 (13) 4.1平均压强 m p (13) 4.2 平均温度m t .......................................................................................................................... 14 4.3平均分子量m M (14) 4.4平均密度 m ρ (15) 4.5 液体的平均表面张力m σ (16) 4.6 液体的平均粘度 m L μ, (17) 4.7 气液相体积流量 (18) 6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 19 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 19 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 20 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 20 7.2 塔板布置 .. (23) 二 塔板流的体力学计算 ...................................................................................................................... 25 1 塔板压降 . (25)
浮阀塔课程设计报告书
化工原理课程设计 浮阀塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：化工1003 ：皓升 学号：1001010310 成绩： 指导教师：王晓宁
目录 设计任务书 (1) 一、塔板工艺尺寸计算 (2) （1）塔径 (2) （2）溢流装置 (3) （3）塔板布置及浮阀数目与排列 (4) 二、塔板部结构图 (6) 三、塔板流体力学验算 (7) （1）气相通过浮阀塔板的压强降 (7) （2）夜泛 (7) （3）雾沫夹带 (8) 四、塔板负荷性能图 (9) (1)雾沫夹带线 (9) ⑵液泛线 (10) ⑶液相负荷上限线 (10) ⑷漏液线 (11) ⑸液相负荷下限线 (11) 五、汇总表 (13)
设计任务书 拟建一浮阀塔用以分离甲醇——水混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。 已知条件： 其中：n为学号 要求： 1.进行塔的工艺计算和验算 2.绘制负荷性能图 3.绘制塔板的结构图 4.将结果列成汇总表 5.分析并讨论
一 、塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l C u ρρρ-=m ax 式中C 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0963.0)01 .1819(89.10064.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 5.0=，板上液层高度m h l 07.0= ，则图中参数值为 m h H L T 38.007.045.0=-=- 由图53-查得085.020=c ，表面力./38m mN =σ 0.2 0.2 2038() 0.085=0.096 20 20c c σ ?? =?=? ??? max 0.096 2.73/u m s =?= 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max u=0.6u =0.6 2.73=1.63m/s ? 则塔径D 为： 1.22D m = == 按标准塔径圆整D=1.4m ，则 塔截面积： 2 22 54.1)4.1(4 14.34m D A T =?==π