板式精馏塔设计方案
板式精馏塔设计方案
目录
1.设计任务.......................................... 错误!未定义书签。
2.工艺流程图........................................ 错误!未定义书签。
3.设计方案.......................................... 错误!未定义书签。实验方案的说明...................................... 错误!未定义书签。
4、板式塔的工艺计算................................. 错误!未定义书签。
5、塔体和塔板的工艺尺寸计算......................... 错误!未定义书签。
6、辅助设备的计算与选型............................. 错误!未定义书签。
7、经济横算......................................... 错误!未定义书签。8心得体会.......................................... 错误!未定义书签。
符号说明：
英文字母
Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 Af---- 降液管的截面积, m2 Ao---- 筛孔区面积, m2
A T ----塔的截面积 m2△P
P
----气体通过每层筛板的压
降
C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距
C
20
----表面张力为20mN/m的负荷因子
do----筛孔直径u’
o
----液体通过降液管底隙的速度
D----塔径 m Wc----边缘无效区宽度
e
v
----液沫夹带量 kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度
E
T
----总板效率Ws----破沫区宽度
R----回流比
Rmin----最小回流比
M----平均摩尔质量 kg/kmol
t
m
----平均温度℃
g----重力加速度 9.81m/s2Z----板式塔的有效高度
Fo----筛孔气相动能因子 kg1/2/2)
hl----进口堰与降液管间的水平距离 m θ----液体在降液管内停留时间
h
c
----与干板压降相当的液柱高度 mυ----粘度
hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度 m ρ----密度
hf----塔板上鼓层高度 m σ----表面张力
h
L
----板上清液层高度 mΨ----液体密度校正系数
h
1
----与板上液层阻力相当的液注高度 m 下标
ho----降液管的义底隙高度 m max----最大的
h
ow
----堰上液层高度 m min----最小的
h
W
----出口堰高度 m L----液相的
h’
W
----进口堰高度 m V----气相的
h
σ
----与克服表面张力的压降相当的液注高度 m
H----板式塔高度 m
H
B
----塔底空间高度 m
Hd----降液管内清液层高度 m
H
D
----塔顶空间高度 m
H
F
----进料板处塔板间距 m
H
P
----人孔处塔板间距 m
H
T
----塔板间距 m
H
1
----封头高度 m
H
2
----裙座高度 m
K----稳定系数
l
----堰长 m
W
Lh----液体体积流量 m3/h
Ls----液体体积流量 m3/s
n----筛孔数目
P----操作压力 KPa
△P---压力降 KPa
△Pp---气体通过每层筛的压降 KPa
T----理论板层数
u----空塔气速m/s
u0,min----漏夜点气速m/s
u o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/h
V s----气体体积流量m3/s
W c----边缘无效区宽度m
W d----弓形降液管宽度m
W s ----破沫区宽度m
Z ---- 板式塔的有效高度m
希腊字母
δ----筛板的厚度m
θ----液体在降液管内停留的时间s
υ----粘度
ρ----密度kg/m3
σ----表面张力N/m
φ----开孔率无因次
α----质量分率无因次
下标
Max---- 最大的
Min ---- 最小的
L---- 液相的
V---- 气相的
1.设计任务
题目：
分离乙醇—水板式塔精馏塔设计
生产原始数据：
1）原料：乙醇—水混合物，含乙醇35%（质量分数），温度35℃；
2）产品：馏出液含乙醇93%（质量分数），温度38℃，残液中含酒精浓度≤%；
3）生产能力：原料液处理量55000t／年，每年实际生产天数330t，一年中有一个月检修；
4）热源条件：加热蒸汽为饱和蒸汽，其表压为cm2；
5）当地冷却水水温25℃；
6）操作压力：常压；
设计任务及要求
1）设计方案的选定，包括塔型的选择及操作条件确定等；
2）确定该精馏的流程，绘出带控制点的生产工艺流程图，标明所需的设备、管线及其有关观测或控制所必需的仪表和装
置；
3）精馏塔的有关工艺计算
计算产品量、釜残液量及其组成；
最小回流比及操作回流比的确定；
计算所需理论塔板层数及实际板层数；
确定进料板位置。
塔主体尺寸的计算（塔径）
塔板结构尺寸的设计
流体力学验算
画出负荷性能图
辅助设备的选型
1）确定各接管尺寸的大小；
2）计算储罐容积，确定储罐规格；
3）热量衡算，计算全塔装置所用蒸汽量和冷却水用量，确定每个换热器的传热面积并进行选型；
4）根据伯努利方程，计算扬程，确定泵的规格类型；
5）壁厚，法兰，封头，吊柱等的选定。
设计结果汇总
2.工艺流程图
附图1为带控制点的工艺流程图。
流程概要；
乙醇－水混合原料经预热器加热到泡点后，送进精馏塔，塔顶上升的蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分采用回流，其余为塔顶产物，塔釜采用间接蒸汽加热供热，塔底产物冷却后送人贮槽。
3.设计方案
设计方案的确定
3.1.1塔型的选择
筛板塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3~8mm，筛孔在塔板上作正三角形排布。筛板塔的优点是：结构简单，造价低廉，气压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率较高，气流分布均匀，传质系数高；缺点：操作弹性小，筛孔小易发生堵塞，不利于黏度较大的体系分离。
本设计中，根据生产任务，若按年工作日330天，每天开动设备24小时计算，原料液流量为55000t／年，由于产品粘度较小，流量较大，因此即使筛孔小也不易堵塞，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。
因此，本设计最终选用筛板塔。
3.1.2操作压力
精馏可在常压、加压和减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质、技术上的可行性和经济上的合理性考虑的。《化工原理》修订版下册，夏清编
一般来说，常压蒸馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压下操作。对于乙醇－水体系，在常压下已经是液态，且乙醇－水不是热敏性材料，在常压下也可成功分离，所以选用常压精馏。因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。
因此，本设计选择常压操作条件。
3.1.3进料方式
进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中。这样一来，进料温度就不受季节、气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比较容易控制。此外，泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，设计制造均比较方便。
因此，本设计选择泡点进料。
3.1.4加热方式
精馏段通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的热量。若待分离的物系为某种组分和水的混合物，往往可以采用直接蒸汽加热的方式。但当在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，可使得釜残液中的轻组分浓度降低，所需的理论塔板数略有增加，且物系在操作温度下黏度不大有利于间接蒸汽加热。
因此，本设计选用间接蒸汽加热的方式提供热量。
3.1.5热能的利用
精馏的原理是多次进行部分汽化和冷凝，因此，热效率很低，通常进入再沸器的能量仅有5%被有效的利用。塔顶蒸气冷凝放出
《常用化工单元设备设计》第二版，李功样编
大量的热量，但其位能低，不可能直接用来作塔釜的热源。但可作低温热源，或通入废热锅炉产生低压蒸气，供别处使用。或可采用热泵技术，提高温度再用于加热釜液。
采用釜液产品去预热原料，可以充分利用釜液产品的余热，节约能源。因此本设计利用釜残液的余热预热原料液至泡点。
3.1.6回流方式
泡点回流易于控制，设计和控制时比较方便，而且可以节约能源。但由于实验中的设计需要，所需的全凝器容积较大须安装在地面，因此回流至塔顶的回流液温度稍有降低，在本设计中为设计和计算方便，暂时忽略其温度的波动。
因此，本设计选用泡点回流。
实验方案的说明
1)本精馏装置利用高温的釜液与进料液作热交换，同时完成
进料液的预热和釜液的冷却，经过热量与物料衡算，设想
合理。釜液完全可以把进料液加热到泡点，且低温的釜液
直接排放也不会造成热污染。
2)原料液经预热器加热后先通过离心泵送往高位槽，再通过
阀门和转子流量计控制流量使其满足工艺要求。
3)本流程采用间接蒸汽加热，使用25℃水作为冷却剂，通入
全凝器和冷却器对塔顶蒸汽进行冷凝和冷却。从预热器、
全凝器、冷却器出来的液体温度分别在50-60℃、40℃和
35℃左右，可以用于民用热澡水系统或输往锅炉制备热蒸
汽的重复利用。
4)本设计的多数接管管径取大，为了能使塔有一定操作弹性，
允许气体液体流量增大，所以采取大于工艺尺寸所需的管
径。《常用化工单元设备设计》第二版，李功样编，P85
4、板式塔的工艺计算
物料衡算
通过全塔物料横算，可以求出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系。
1、将各个质量分数转化为摩尔分数
2、各个相对摩尔质量
Kmol Kg M F /84.27%6518%3546=?+?=
Kmol Kg M D /534.41%718%9346=?+?=
Kmol Kg M W /08.18%5.9918%5.046=?+?=
3、各个摩尔流量
由年处理量55000t ，330天有效工作日，可得进料液流量F 为
h Kmol F /44.24984.272433010550003
=???=
由物料衡算式可算出产品流量D 和釜残液流量W
??
?=+=+F
W D Fx Wx Dx F W D
代入得
)
44.249(001962.08386.0174.044.24944.249D D D
W -+=?-=
解得：
h Kmol W h Kmol D /15.198/29.51==
8386.018
746934693
=+=
D x 001962.0185
.99465.0465.0=+=W x 1740.01865463546
35=+=F x
由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表表1 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度
最小回流比Rmin和操作回流比R的确定
回流是保证精馏塔连续稳定操作的必要条件之一，且回流比是影响精馏操作费用和投资费用的重要因素。对于一定的分离任务而言，应选择适宜的回流比。
适宜的回流比应该通过经济核算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。
图2 理论板和回流比关系图
确定回流比的方法为：先求出最小回流比R min，根据经验取操作回流比为最小回流比的－倍，为了节能,回流比倾向于取较小的值，有人建议取R min的~倍。考虑到原始数据和设计任《化工原理》修订版下册，夏清编
务，本方案取，即：R＝；求最小回流比的方法有作图法和解析法，本设计使用作图法。根据附录表2乙醇~水溶液体系的平衡数据在坐标纸上绘出平衡曲线，并画出对角线。
表2 乙醇~水溶液体系的平衡数据
某些不正常曲线，具有下凹的部分。当操作线与q线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已与平衡线相切。对于此种情况下R min的求法是由点(xd，xd)向平衡线做切线，再由切线的斜率或截距求R min。由于乙醇~水溶液平衡曲线属于不平衡曲线，因此，过点d（，）向平衡曲线做切线，读出与Y轴的交点为（0，），如附图3所示，然后由下式进行计算：
54
.24.1814.108386.0298
.08386.01min min min min ===--=
+R R R R R
操作线的确定
4.3.1精馏段操作曲线方程
7175.01
54.254
.21237.01
54.28386.01=+=+=+=+R R R x D
精馏段操作线方程：7175.0237.0+=x y
4.3.2提馏段操作曲线方程
D
L R =
h
Kmol D L V h
Kmol RD L /57.18229.5128.130/28.13029.5154.2=+=+==?==∴
1=q
h Kmol V V /57.182==∴
h Kmol qF L L /72.37944.24928.130=+=+=
提馏段操作线方程:
001962.029.5115.19857.18272.379?-=-=
x x D W x V
L y W
00758.008.2-=x
《化工原理》修订版下册，夏清编
确定理论板层数N T
理论板层数的计算方法有图解法、逐板计算法和简捷法。本设计方案中使用图解法，由于精馏段和提馏段操作曲线方程的确定，可在平衡曲线上做阶梯，所画出的阶梯数就是所需理论板层数N T （包含再沸器）。如附图3所示
由图可知N T =16，精馏段塔板层数N T ，
=13
确定全塔效率E T 和实际塔板层数N P
塔板总效率与物系性质、塔板结构及操作条件都有密切的关系，由于影响因素很多，目前尚无精确的计算方法。目前，塔板效率的估算方法大体分为两类。一类是较全面的考虑各种传质和流体力学因素的影响，从点效率出发，逐步计算出全塔效率；另一类是简化的经验计算法。奥康奈尔（O ，connell ）方法目前被认为是较好的简易方法。对于精馏塔，奥康奈尔法将总板效率对液相黏度与相对挥发度的乘积进行关联，表达式如下：
245
.0)
(49.0-=L T E αμ
对于多组分系统μL 可按下式计算，即
∑=Li i L x μμ
Li μ——液相任意组分i 的黏度，mPa ·s ；
i x ——液相中任意组分i 的摩尔分数。
4.5.1相对挥发度
由附表1乙醇~水溶液平衡曲线查得y D =，y F =，y W =
塔顶相对挥发度
08213.1)
8386.01(8386.0)
849.01(849.0=--==
B D B D D y x x y α
《常用化工单元设备设计》第二版，李功样编
进料板相对挥发度
941.4)
1740.01(1740.0)
51.01(51.0=--==
B F B F F y x x y α 塔釜相对挥发度
22.11)
001962.01(001962.0)
02158.01(02158.0=--==
B W B W W y x x y α 全塔平均相对挥发度
915.322.11941.408213.133=??==W F D αααα
4.5.2物系黏度
由常压下乙醇-水溶液的温度组成t-x-y 图可查得 塔顶温度 t D =℃ 泡点进料温度 t F =℃ 塔釜温度 t W =℃ 全塔平均温度C t t t t W
F D 04.873
=++=
由液体的黏度共线图可查得t=℃下，乙醇的黏度μL =·s ，水的黏度μL =·s
3269.0)1740.01(38.01740.0?-+?==∑Li i L x μμ
s mPa ?=336.0
4.5.3全塔效率和实际塔板数
即全塔效率E T
245.0)(49.0-=L T E αμ
《化工原理》修订版下册，夏清编
《化工原理》修订版上册，夏清编
4582.0)336.0915.3(49.0245
.0=?=-
即实际塔板层数N P
3374.324582
.01
161≈=-=-=
T T P E N N 精馏段理论板层数N T ，=13，所以实际加料板位置为
3037.2914582
.013
1'≈=+=
+=
T
m E N N T
操作压强的计算
因为常压下乙醇－水是液态混合物，其沸点较低（小于100℃），且不是热敏性材料，采用常压精馏就可以成功分离。
故塔顶压强： P D =， 取每层压强降：KPa P 4.0=? 塔底压强：
KPa PN P P P D W 5.114334.03.101=?+=?+=
进料板压强：
KPa P N P P D F 3.113304.03.101=?+=?+=精 全塔平均操作压强：
KPa Pw P P D m 9.1072
5
.1143.1012=+=+=
精馏段平均操作压强：
KPa 3.1072
3
.1013.1132=+=+=
D F m P P P 提馏段平均操作压强：
KPa P P P W F m 9.1132
5
.1143.1132=+=+=
《化工原理》修订版下册，夏清编
平均分子量的计算
1．塔顶：D x = =D y
气相=VDM M ×46＋（1－）×18＝Kmol
液相=LDM M Kmol 2．进料：F x ＝，F y =
气相=VFM M ×46＋（1－）×18＝Kmol 液相=LFM M Kmol 塔釜：W x ＝，W y ＝
气相=VWM M ×46＋（1－）×18＝Kmol 液相=LWM M Kmol 4．精馏段平均分子量 =VM M +/2=37.08Kg/Kmol
=LM M +/2=34.69Kg/Kmol
5．提馏段平均分子量
=VM M （+）/2＝25.74Kg/Kmol
=LM M +/2=22.96Kg/Kmol
平均密度的计算
1．液相平均密度
塔顶t D =℃，查得水ρ(液)＝cm 3； 进料塔板t F =84℃，查得水ρ(液)=cm 3； 塔釜t W =℃，查得水ρ(液)=cm 3；
=
==γβα
《化工原理》修订版上册，夏清编
不同温度下乙醇的密度可用方程式
33062030010)(10)(10)(---?-+?-+?-+=t t t t t t t γβαρρ
查得当t 0=25℃时，乙醇的3
0/78506.0cm g =ρ 代入式中，求得在
t D =78.3℃时，t ρ=0.7369 g/cm 3 t F =84.0℃时，t ρ =0.7314g/cm 3 t W =99.9℃时，t ρ=0.7155g/cm 3 塔顶密度：
3
/775.0)8386.01(9729.07369.08386.0cm g LD =-?+?=ρ
进料密度：
3/9279.0)174.01(9694.07314.0174.0cm g LF =-?+?=ρ
塔釜密度：
3
/9579.0)001962.01(9584.07155.0001962.0cm
g LW =-?+?=ρ 精馏段液相平均密度：（775+）/2=3
/m kg 提馏段液相平均密度：（+）/2=3
/m kg 2．气相平均密度
乙醇-水蒸汽在常压沸腾温度下的密度（Kg/m 3）可通过查表得到，
3
33
/592.0/785.0/449.1m Kg m Kg m
Kg VW VF VD ===ρρρ 精馏段气相平均密度：（+）/2=3/m kg 提馏段气相平均密度：（+）/2=3
/m kg
物理化学实验，潘湛昌主编
《常用化工单元设备设计》第二版，李
功样编
表面张力的计算
25℃时乙醇—水溶液的表面张力可由图表面张力-乙醇质量分数关系图查得，而其他温度（T 2）下的表面张力σ2，可由已知温度（T 1）下的表面张力σ1，利用公式求出：
2
.11212???
?
??--=T T T T c c σσ Tc —液体的临界温度，K ；
当混合液的临界温度无法查到时，可采用下式估算：
∑=ic i mc T x T
其中乙醇的临界温度T ic =243℃=，水的临界温度T ic =℃=。 1、塔顶：
乙醇质量分数93%，查得σ1=21mN/m ，T 1=，T 2=，
K
T mcD 35.53735.647)8386.01(15.5168386.0=?-+?=
2
.12
15.29835.53745.35135.53721??
?
??--=σ m mN /52.152=σ
2、进料：
乙醇质量分数35%，查得σ1=m ，T 1=，T 2=，
K T mcF 52.62435.647)174.01(15.516174.0=?-+?=
2
.12
15.29852.62415.35752.6245.29??? ??--=σ m mN /22.232=σ
3、塔釜：
《常用化工单元设备设计》第二版，李功样编
乙醇质量分数%，查
得
σ1=64mN /m ，T 1=，T 2=，
T mcW 15
.516001962.0?=
2
.12
15.29809.64705.37309.64764??
? ??--=σ m mN /89.472=σ
4、精馏段平均表面张力：
σ(精)=+/2=m
5、提馏段平均表面张力：
σ(提)=+/2=m
平均流量的计算
s m VM V s m VM V h kmol V V h kmol D R V Vm
Vm
Vm
Vm
/8658.13600
6885.047.2557.181/674.13600117.108.3757.181/57.181/57.18129.51)154.2()1(33=??==
=??=====?+=+=ρρ提精精提精
s
m LM L s m LM L h kmol qF RD L h kmol RD L Lm
Lm
Lm
Lm
/10568.23600
9.94296
.2272.379/10474.1360045.85169.3428.130/72.37944.24928.130/28.13029.5154.23333--?=??=
=
?=??===+=+==?==ρρ提精提精
板式精馏塔项目设计方案
板式精馏塔设计方案 第三节精馏方案简介 (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件数据的计算； (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) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液由泵从原料储罐中引岀，在预热器中预热至84 C后送入连续板式精馏塔(筛板塔)，塔顶上升蒸汽 流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25 C后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 第四节：精馏工艺流程草图及说明
、流程方案的选择
1. 生产流程方案的确定: 原料主要有三个组分：C2°、C3二、C3°,生产方案有两种：（见下图A , B ）如 任务书规定： 图（A ） 为按挥发度递减顺序采出，图（B ）为按挥发度递增顺序采出。在基本有机化工 生产过程中，按挥发度递减的顺序依次采出馏分的流程较常见。 因各组分采出之 前只需一次汽化和冷凝，即可得到产品。而图（B ）所示方法中，除最难挥发组 分外。其它组分在采出前需经过多次汽化和冷凝才能得到产品， 能量（热量和冷 量）消耗大。并且，由于物料的循环增多，使物料处理量加大，塔径也相应加大， 再沸器、冷凝器的传热面积相应加大，设备投资费用大，公用工程消耗增多，故 应选用图（A ）所示的是生产方案。 2. 工艺流程分离法的选择： 在工艺流程方面，主要有深冷分离和常温加压分离法。 脱乙烷塔，丙烯精制 塔采用常温加压分离法。因为 C2, C3在常压下沸点较低呈气态采用加压精馏沸 点可提高，这样就无须冷冻设备，可使用一般水为冷却介质，操作比较方便工艺 简单，而且就精馏过程而言，获得高压比获得低温在设备和能量消耗方面更为经 济一些，但高压会使釜温增加，引起重组分的聚合，使烃的相对挥发度降低，分 离难度加大。可是深冷分离法需采用制冷剂来得到低温， 采用闭式热泵流程，将 精馏塔和制冷循环结合起来，工艺流程复杂。综合考滤故选用常温加压分离法流 程。 1、 脱乙烷塔：根据原料组成及计算：精馏段只设四块浮伐 塔板,塔顶采用分 凝器、全回流操作 2、 丙烯精制塔：混合物借精馏法进行分离时它的难易程度取决 于混合 物的沸点差即取决于他们的相对挥发度丙烷一丙烯的 C2 C3 = C3 ° iC4 W% 5.00 73.20 20.80 0.52 0.48 100 工艺特点: 原料 C 工 C 。 (A ) (B )
板式精馏塔的设计
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)
精馏塔设计流程
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况自选； 回流比自选； 单板压降≤0.7kPa； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。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1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B
F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h
板式精馏塔设计方案
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。
精馏塔工艺工艺设计方案计算
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
板式精馏塔设计任务书
板式精馏塔设计任务书 1、概述 1.1 精馏单元操作的简介 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，精馏过程在能量剂驱动下，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。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。 1.2 精馏塔简介 精馏塔是一圆形筒体，塔装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。 简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。 1.3 苯-甲苯混合物简介 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. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。 1.4设计依据 本设计依据《化工原理课程设计》的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。 1.5 技术来源
板式精馏塔课程设计
《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。
板式精馏塔设计书.doc
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)
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1
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苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日
课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%(以上均为质量%)。 二、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506kPa; 5.单板压降不大于0.7kPa; 6.年工作日330天,每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明; 2.塔的工艺计算; 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算; 4.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日
2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制; 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi 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 推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐:t B 0657.14. 1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。 3.组分的表面张力σ(mN/m)
3 2020年5月29日 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 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。 附参考答案:苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。
化工原理课程设计——板式精馏塔设计.
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
化工原理课程设计说明书板式精馏塔设计1
河南科技学院化工原理（下）课程设计 处理量为7万吨/年二硫化碳和四氯化碳体系精馏分离板式塔设计 学院：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工094班 姓名：吕庆宝 指导教师：杨胜凯
【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 生产能力：7万吨每年（料液） 年工作日：7200小时 原料组成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩尔分率，下同） 产品组成：馏出液 96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳 操作压力：塔顶压强为常压 进料温度：泡点 进料状况：自定 加热方式：直接蒸汽加热 回流比：自选 三设计内容 1 确定精馏装置流程; 2 工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，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，操作负荷性能图及操作弹性。 5 主要附属设备设计计算及选型 四设计结果总汇 将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总表中。
五参考文献 列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。 流程的设计及说明 图1 板式精馏塔的工艺流程简图 工艺流程：如图1所示。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。 【已知参数】:
《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)
板式精馏塔实验报告
板式精馏塔实验报告 学院：广州大学生命科学学院 班级：生物工程121班 分组：第一组 姓名： 其他组员： 学号：
指导老师：尚小琴吴俊荣 实验时间2014.11.15 摘要：此次实验是对筛板精馏塔的性能进行全面的测试，实验主要对乙醇正丙醇精馏过 程中的研究不同条件下改变参量时的实验结果，根据实验数据计算得出塔釜浓度、回流比、进料位置等与全塔效率的关系，确定该筛板精塔的最优实验操作条件。 关键词：精馏；回流比；全塔效率；塔釜浓度 Abstract:The sieve plate distillation column performance comprehensive testing, mainly on ethanol isopropyl alcohol distillation process in the different experimental conditions were discussed, the reactor concentration, reflux ratio, feed location and the entire towerThe relationship between the efficiency of sieve plate tower, determine the optimal experimental conditions of fine. Key words: Distillation;reflux ratio;the tower efficiency 引言：精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。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[2]。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[4]。本研究从塔釜浓度、回流比、进料位置、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[1]，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[3]。 1.实验部分
精馏塔课程设计
精馏塔课程设计
安徽科技学院食品药品学院 乙醇—水板式精馏塔设计 班级：食品科学与工程101 姓名：蒋大强 学号：2301100112 指导教师：杜传来张继武 时间：2012年1月6日
分离要求：塔底含量不超过0.1％,塔顶含量高于98％. 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，q 取1.2，R=1.1 Rmin 。 ：水和乙醇的物理性质 （2）常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表3—2 表3—2 乙醇—水系统t —x —y 数据 1.2乙醇和水的不同温度下的密度。 表1—1 不同温度下乙醇和水的密度 温度/℃ 乙ρ 水ρ 温度/℃ 乙ρ 水ρ
80 85 90 735 730 724 971.8 968.6 965.3 85 100 720 716 961.85 958.4 1.3乙醇和水的不同温度下的表面张力。 表1—2 乙醇和水不同温度下的表面张力 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇表面张力22/10 m N - 18 17.15 16.2 15.2 水表面张力/2 2/10m N - 64.3 62.6 60.7 58.8 1.4乙醇和水的不同温度下的黏度。 表1—3 乙醇和水不同温度下的黏度 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇黏度mpa.s 0.48 0.415 0.351 0.305 水的黏度mpa.s 0.400 0.330 0.318 0.284 1.5乙醇—水气、液平衡组成与温度关系 表1—1 乙醇—水气、液平衡组成与温度关系 沸点t/C ? 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 沸点t/C ? 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 100 99.9 99.8 99.7 99.5 99.2 99 98.75 97.64 95.8 95.5 91.3 0 0.004 0.04 0.05 0.12 0.23 0.31 0.39 0.79 1.61 1.90 4.16 0 0.053 0.51 0.77 1.57 2.90 3.725 45 8.76 16.34 17.00 29.92 82 81.5 81.3 80.7 80.6 80.1 79.85 79.8 79.7 79.5 79.3 79.2 27.3 32.73 33.24 39.65 42.09 48.92 52.68 50.79 51.98 61.02 57.32 65.64 56.44 59.26 58.78 61.22 62.22 64.70 66.28 65.64 65.99 70.29 68.41 72.71
精馏塔计算方法
目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.2 操作压力的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.4 加料方式和加热状态的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 塔板形式的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.6 精馏流程示意图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 精馏塔工艺计算 (2) 3.1 物料衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 精馏工艺条件计算……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3热量衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4 塔板工艺尺寸设计 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
丙烯—丙烷板式精馏塔设计1讲解
过程工艺与设备课程设计 丙烯——丙烷精馏塔设计 课程名称：化工原理课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 完成时间：
前言 本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共7章。 说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。 鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指正 感谢老师的指导和参阅！
目录 第一节：标题 丙烯—丙烷板式精馏塔设计 第二节：丙烯—丙烷板式精馏塔设计任务书 第三节：精馏方案简介 第四节：精馏工艺流程草图及说明 第五节：精馏工艺计算及主体设备设计 第六节：辅助设备的计算及选型 第七节：设计结果一览表 第八节：对本设计的评述 第九节：工艺流程简图 第十节：参考文献 第一章 任务书 设计条件 1、 工艺条件： 饱和液体进料 进料丙烯含量%65x F (摩尔百分数)。
塔顶丙烯含量% x 98 ≥ D 釜液丙烯含量% ≤ x 2 W 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法：加热剂——热水 加热方法——间壁换热冷却剂：循环冷却水 回流比系数：R/Rmin=1.2 3、塔板形式：浮阀 4、处理量：F=50kml/h 5、安装地点：烟台 6、塔板设计位置：塔顶 安装地点：烟台。 处理量：64kmol/h 产品质量：进料65% 塔顶产品98% 塔底产品<2% 1、工艺条件：丙烯—丙烷 饱和液体进料 进料丙烯含量65% (摩尔百分数) 塔顶丙烯含量98% 釜液丙烯含量<2% 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压)
化工原理课程设计—板式精馏塔的设计
板式精馏塔的设计 1.1 概述 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。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内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。填料塔内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求是：（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。 （一）泡罩塔 泡罩塔是最早使用的板式塔，是Celler于1813年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。 泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性较大，液气比范围大，适用多种介质，操作稳定可靠，塔板不易堵塞，适于处理各种物料；但其结构复杂，造价高、安装维修不便，板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，因雾沫夹带现象较严重，限制了起诉的提高。现虽已为其他新型塔板代替，但鉴于其某些优点，仍有沿用。 （a）（b） 图1 泡罩塔 （二）浮阀塔 浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。 浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为F－1型（V－1型）、V－4型、十字架型、和A型，其中F－1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB－1118－81）。其阀孔直径为39mm，重阀质量为33g，轻阀为25g。一般多采用重阀，因其操作稳定性好。 浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较泡罩塔简单。
化工原理课程设计说明书板式精馏塔设计
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
苯--甲苯板式精馏塔塔的设计
《化工原理》课程设计 ------苯--甲苯板式精馏塔塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：1014101 学号：101410122 姓名：陈延超 指导教师：赵海鹏
日期 2013-01-09 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 (4) 1.设计方案的确定 (4) 2.精馏塔的物料衡算 (7) 3.塔板数的确定 (7) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (17) 7.筛板的流体力学验算 (21) 8.塔板负荷性能图 (23) 9.接管尺寸确定 (29) 三、个人总结 (31) 四、参考书目 (31)