丙酮与水的连续精馏塔课程设计
丙酮-水连续精馏塔设计说明书 吴熠
课程设计报告书丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计 学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 201230361316 指导教师江燕斌 课程编号 137137 课程学分 3 起始日期 2014.12.30
目录 目录.................................................. III 第1部分设计任务书 (5) 1.1设计题目：丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计 (5) 1.2设计条件 (5) 1.3设计任务 (5) 第2部分设计方案及工艺流程图 (6) 2.1设计方案 (6) 2.2工艺流程图 (6) 第3部分设计计算与论证 (7) 3.1精馏塔的工艺计算 (7) 3.1.1全塔物料衡算 (7) 3.1.2实际回流比 (8) 3.1.3理论塔板数确定 (8) 3.1.4实际塔板数确定 (9) 3.1.5塔的工艺条件及有关物性数据计算 (10) 3.1.6塔的塔体工艺尺寸计算 (13) 3.2塔板工艺尺寸的计算 (16) 3.2.1溢流装置计算 (16) 3.2.2塔板布置及浮阀排列 (17) 3.3塔板的流体力学性能的验算 (21) 3.3.1阻力计算 (21) 3.3.2液泛校核 (21)
3.3.3雾沫夹带 (22) 3.3.4雾沫夹带验算 (23) 3.4塔板负荷性能图 (24) 3.4.1精馏段塔板负荷性能计算过程 (24) 3.4.2提馏段塔板负荷性能计算过程 (25) 3.5接管尺寸的确定 (27) 3.5.1液流管 (27) 3.5.2蒸气接管 (27) 3.6附属设备 (28) 3.6.1冷凝器 (28) 3.6.2原料预热器 (28) 3.6.3塔釜残液冷凝器 (29) 3.6.4冷却器 (29) 3.7塔的总体结构 (30) 3.7.1人孔及手孔 (30) 3.7.2封头 (30) 3.7.3裙座 (30) 3.7.4塔高 (30) 3.7.5壁厚 (31) 第4部分设计结果汇总 (32) 第5部分小结与体会 (34) 第6部分参考资料 (34)
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 课程设计报告书丙酮水连续精馏浮阀塔的设计学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 指导教师江燕斌 课程编号 课程学分 起始日期 目录 \ "" \ \ \ 第部分设计任务书 设计题目：丙酮水连续精馏浮阀塔的设计 设计条件 在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮水混合物。生产能力和产品的质量要求如下： 任务要求(工艺参数)： .塔顶产品(丙酮)：, (质量分率) .塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率) .原料中丙酮含量：质量分率(*) .原料处理量：根据、、返算进料、、、 .精馏方式：直接蒸汽加热 操作条件： ①常压精馏 ②进料热状态q=1 ③回流比R=3R min ④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强 冷却水进口温度℃、出口温度℃，热损失以计 ⑤单板压降≯ 设计任务 .确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。 .计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置 .塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。 .作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。 .塔的附属设备选型,计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、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，各接管尺寸的确定。 第部分设计方案及工艺流程图 设计方案 本设计任务为分离丙酮水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点°），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。 工艺流程图 1. 设计方案简介 1.1设计方案的确定 本设计任务为分离丙酮—水混合物提纯丙酮，采用连续精馏塔提纯流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热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，回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 1.2 操作条件和基础数据 进料中丙酮含量（质量分率）35%； 产品中丙酮含量（质量分率）99%； 塔釜中丙酮含量（质量分率）不大于0.04； 进料量F=2000kg/h； 操作压力塔顶压强为常压 进料温度泡点； 1.3工艺流程图 2.精馏塔的物料衡算 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 丙酮的摩尔质量 M A =58.08kg/kmol 水的摩尔质量 M B =18.02kg/kmo l x F =02 .18/56.008.58/35.008 .58/35.0+=0.143 x D =02 .18/01.008.58/99.008 .58/99.0+=0.968 x W =02 .18/69.008.58/40.008 .58/40.0+=0.013 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =0.143×58.08+（1-0.143）×18.02=23.75kg/kmol M D =0.968×58.08+（1-0.968）×18.02=56.80kg/kmol M W =0.013×58.08+（1-0.013）×18.02=18.54kg/kmol 2.3 物料衡算 原料进料量为2000kg/h F=2000/27.51=72.70kmol/h 总物料衡算 72.70=D+W 丙酮的物料衡算 72.70×0.143=0.968D+0.013W 联立解得 D=9.90 W=62.80 目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 3.2实际板层数的求取 (8) 4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30) 7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力：常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型：浮阀塔 进料状况：泡点进料 单板压降：kPa 7.0 厂址：安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括： 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主 化工原理课程设计 分离丙酮---水连续浮阀式精馏塔工题目 艺设计 板式精馏塔的工艺设计 系（院） 专业 班级 学生 学号 指导教师 职称讲师 二〇一二年六月十三日 目 录 一、化工原理课程设计任务书 ...................................................... 1 二 任务要求 .................................................................... 1 三 主要设计容 .. (1) 1、设计方案的选择及流程说明 (1) 2、工艺计算 (1) 3、主要设备工艺尺寸设计 (1) 4、设计结果汇总 (1) 5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (2) 第1章 前言 (2) 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (2) 1.2精馏塔对塔设备的要求 (3) 第二章流程的确定和说明 (3) 2.1设计思路 (3) 2.2设计流程 (4) 第三章 精馏塔的工艺计算 (5) 3.1物料衡算 (6) 3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (6) 3.1.2塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：VD t 、LD t 、F t 、W t (7) 3.1.3相对挥发度的计算 (7) 3.2回流比的确定 (8) 3.3热量恒算 (8) 3.3.1热量示意图 (8) 3.3.2加热介质的选择 (9) 3.3.3热量衡算 (9) 3.4板数的确 (11) q线方程 (11) 3.4.1精馏段与提馏段操作线方程及 3.4.2全塔效率 (13) 3.4.3实际塔板数 (14) 3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15) 3.5.1操作温度的计算 (15) 3.5.2操作压强的计算 (17) 3.5.3塔各段气液两相的平均分子量 (17) 3.5.4各段组成（摩尔百分量） (19) 3.5.5精馏塔各组分密度 (19) 3.5.6平均温度下液体表面力的计算 (22) 3.5.7气液负荷的计算 (22) 3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (23) 3.6.1塔径的计算 (23) 3.6.2精馏塔塔有效高度的计算 (25) 3.6.3溢流装置的计算 (25) 资料 前言 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。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的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。 | ' 目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13) 第一部分设计概述 1设计题目：丙酮-水连续精馏塔的设计 2工艺条件 （1）生产能力：17000吨/年（料液） （2）工作日：300天，每天24小时连续运行 （3）原料组成：50%丙酮，50%水（质量分率，下同） （4）产品组成：馏出液99.5%的丙酮溶液，塔底废水中丙酮含量0.05% （5）进料温度：泡点 （6）加热方式：直接蒸汽加热 （7）塔顶压力：常压 （8）进料热状态：泡点 （9）回流比：自选 （10）加热蒸气压力：0.5MPa（表压） （11）单板压降≤0.7kPa。 3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) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 第二部分塔的工艺计算1查阅文献，整理有关物性数据 1.1水和丙酮的性质 表1.水和丙酮的粘度 表3.水和丙酮密度 表4.水和丙酮的物理性质 表5. 丙酮—水系统 由以上数据可作出t-y（x）图如下（图—1） 由以上数据作出相平衡y-x 线图 相平衡线 x-y图 00.10.20.30.40.50.60.70.80.910 0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1 x y 图—2 2精馏塔的物料衡算 2.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 丙酮的摩尔质量 A M =58.08 Kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02 Kg/kmol 2.2及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =0.2368?58.08+（1-0.2368）?18.02=27.506 kg/kmol M D = 0.9856?58.08+ (1-0.9856 )?18.02=57.442 kg/kmol M W =0.00016?58.08+（1-0.00016）?18.02=18.026 kg/kmol 2.3物料衡算 原料处理量 F=（17000?1000/（300?24））/27.5060=85.84 kmol/h 总物料衡算85.84=D+W 丙酮的物料衡算85.84?0.2368=0.9841D+0.00016 W 联立解得 D=20.65 kmol/h W=65.19 kmol/h 3操作线方程与塔板数的确定 3.1理论塔板层数N T 的求取 丙酮—水可看成理想物系，可采用图解法求取理论塔板数。 3.1.1由手册查的丙酮—水物系的气液平衡数据，绘制x-y 图，见图-3 图-3 2368.002 .18/5.008.58/5.008 .58/5.0=+=F x 9841 .002 .18/005.008.58/995.008.58/995.0=+=D x 00016 .002 .18/995.008.58/005.008.58/005.0=+=W x 化工原理课程设计 设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 目录 设计任务书 (3) 前言 (4) 第一章工艺流程设计 (5) 第二章塔设备的工艺计算 (6) 第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15) 第四章塔板的流体力学验算 (18) 第五章塔板负荷性能图 (21) 第六章换热器的设计计算与选型 (25) 第七章主要工艺管道的计算与选择 (28) 结束语 (30) 参考文献 (32) 附录 (33) 化工原理课程设计任务书 设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计 一、工艺设计部分 （一）任务及操作条件 1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的 1.25倍。 2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。 3. 生产能力：每小时处理9.4吨。 4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。（二）塔设备类型浮阀塔。 （三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃） （四）设计内容 1. 设计方案的确定、流程选择及说明。 2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。 3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。 4. 自控系统设计（针对关键参数）。 5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。 6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、按要求编制相应的设计说明书 设计说明书的装订顺序及要求如下： 1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等） 2. 目录 3. 设计任务书 4. 前言（课程设计的目的及意义） 5. 工艺流程设计 6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表） 7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表） 8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表） 8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价） 9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注） 10. 设计图纸 三、主要参考资料 [1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册 四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东 五、时间安排第17周～第18周 实用标准文档 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23) 精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column. 课程设计报告书 题目：丙酮-水连续精馏塔的设计 学院化学与化工学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 起始日期 2014年6月30日 教 师 评 语 教师签名： 日期： 成 绩 评 定 备 注 第一章课程设计任务书 (5) 第一节设计概述 (5) 一、设计题目 (5) 二、设计要求（工艺参数） (5) 三、设计方案 (5) 四、工艺流程图 (6) 第二章设计计算与论证 (8) 第一节查阅文献、整理有关物性数据 (8) 一、相关物性 (8) 第二节物性参数计算 (10) 一.进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (10) 二、回流比的确定 (11) 第三节操作方程和理论塔板数的确定 (12) 一、全塔物料衡算与操作方程 (12) 二、图解法求理论塔板数 (13) 第四节全塔效率的估算与实际塔板数 (14) 一、全塔效率的估算 (14) 二、实际塔板数 (16) 第三章精馏塔主体尺寸的计算 (16) 第一节气液体积流量 (16) 一、精馏段与提馏段的汽液体积流量 (16) 第二节塔径的计算 (20) 一、塔径基本数据的计算 (20) 二、精馏段塔径的计算 (21) 三、提馏段塔径的计算 (22) 第三节溢流装置的计算 (24) 一、基本溢流装置的计算 (24) 二、浮阀的数目与排列 (25) 三、塔板结构尺寸的确定 (25) 第四节塔板的流体力学验算 (28) 一、阻力计算 (28) 二、淹塔校正（液乏校正） (30) 三、雾沫夹带校核 (31) 四、漏液 (32) 第四章塔板性能负荷图 (32) 第一节塔板性能计算 (32) 一、雾沫夹带线① (32) 二、液泛线② (33) 三、液相负荷上限线③ (34) 四、漏液线④ (35) 五、液相负荷下限线⑤ (35) 六、作出负荷性能图 (36) 第五章塔体辅助设备计算与选型 (38) 第一节主要接管尺寸计算 (38) 一．进料管 (38) 二．回流管 (38) 化工原理设计任务书 设计题目：丙酮－水二元物料板式精馏塔 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 60000吨/年 进料组成： 25%丙酮，75%水（质量分率，下同） 馏出液组成：0.965D X = 釜液组成： 馏出液 99%丙酮，釜液2%丙酮 塔顶全凝器 泡点回流 回流比： R=1.5Rmin 加料状态： 1.0q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设计任务： 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）。 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。 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。 摘要 利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制 原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。 在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。 在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品， 精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。 通过对精馏塔的运算，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 本设计是以丙酮――水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离丙酮和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系丙酮－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。 通过逐板计算得出理论板数11块，回流比为1.3032,算出塔效率为0.446，实际板数为25块，进料位置为第7块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.2米，有效塔高6.6米。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。在此次设计中，对塔进行了物料衡算，本次设计过程正常，操作合适。 吉林化工学院 化工单元设计 题目：年处理4万吨丙酮-水连续精馏塔设计 教学院石油化工学院 专业班级化工1204 学生姓名 学生学号 12110432 指导教师刘艳杰 2014年12月5日 设计任务书 一、设计题目 年处理4万吨丙酮-水连续精馏塔设计 二、设计条件 ⑴生产时间8000小时,处理量4万吨/年，进料含丙酮55% ⑵塔顶操作压力常压（绝压） ⑶塔顶采用全凝器，泡点回流 ⑷塔釜为饱和蒸汽间接加热 ⑸筛板塔精馏设计 ⑹塔顶产品丙酮浓度不低于98%（质量分率） 塔底釜液丙酮不高于1%（质量分率） 三、设计任务 ⑴完成精馏塔的物料衡算、热量衡算和设备设计计算及辅助设备设计选型计算。 ⑵绘制生产工艺流程图、精馏塔设计条件图。 ⑶撰写设计说明书。 目录 摘要 0 第一章绪论 (1) 1.1设计方案的选择 (1) 1.2流程设计 (2) 1.3主要设计任务 (3) 第二章精馏塔的工艺设计 (4) 2.1产品浓度的计算 (4) 2.2平均相对挥发度的计算 (5) 2.3最小回流比的计算的适宜回流比的确定 (5) 2.4物料衡算 (6) 2.5精馏段和提馏段操作线方程 (6) 2.6逐板法确定理论板数及进料位置 (7) 2.7全塔效率的计算 (7) 2.8实际塔板数及加料位置的计算 (8) 第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (9) 3.1物性数据计算 (9) 3.2精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (15) 3.3精馏塔流体力学校核 (19) 3.4塔板负荷性能图 (22) 第四章热量衡算 (27) 4.1塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷 (27) 4.2公用工程的用量 (29) 第五章塔的辅助设备的设计计算 (30) 5.1冷凝器和再沸器的计算与选型 (30) 5.2泵的设计选型 (31) 5.3回流罐的设计 (33) 结论 (34) 结束语 (35) 参考文献 (36) 主要符号说明 (37) 附录 (39) 课程设计说明书 课题名称丙酮水板式蒸馏塔及其工艺设计计算 专业班级过程装备与控制工程五班 学生学号 1101030203 学生姓名陈旺 学生成绩 指导教师吕仁亮 武汉工程大学化工与制药学院 化工原理设计任务书 设计题目：丙酮－水二元物料板式精馏塔 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 50000吨/年 进料组成： 50%丙酮，50%水（质量分率，下同） 馏出液组成：D X =0.96 釜液组成： 馏出液 99%丙酮，釜液1%丙酮 塔顶全凝器 泡点回流 回流比： R=1.5Rmin 加料状态： 1.0q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设计任务： 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）。 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。 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。 摘要 利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制 原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。 在精馏段,气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。 在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品，精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。 通过对精馏塔的运算，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 本设计是以丙酮――水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离丙酮和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系丙酮－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。 通过逐板计算得出理论板数11块，回流比为1.3032,算出塔效率为0.446，实际板数为25块，进料位置为第7块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.2米，有效塔高6.6米。通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。在此次设计中，对塔进行了物料衡算，本次设计过程正常，操作合适。 目录 第1章前言 (3) 1.1设计题目 (3) 1.2精馏及精馏流程 (3) 1.3精馏的分类 (4) 1.4精馏操作的特点 (4) 1.5塔板的类型与选择 (5) 1.6相关符号说明 (5) 第2章精馏塔的精馏段的设计计算 (7) 2.1设计方案的确定 (7) 2.2精馏塔的物料衡算 (7) 2.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (7) 2.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 2.2.3物料衡算 (8) 2.3塔板数的确定 (8) 2.3.1理论板层数的确定 (8) 2.3.2实际板层数求取 (10) 2.4精馏塔的精馏段工艺条件及有关物性数据的计算 (11) 2.4.1精馏段的操作压力 (11) 2.4.2精馏段的操作温度 (11) 2.4.3精馏段气、液混合物的平均摩尔质量 (11) 2.4.4精馏段气、液相的平均密度 (12) 2.4.5精馏段液相平均表面张力 (12) 2.5精馏段的塔体工艺尺寸计算 (13) 2.5.1精馏段塔径和实际空塔气速的确定 (13) 2.5.2精馏段精馏塔有效高度的求取 (15) 2.6精馏段塔板主要工艺尺寸的计算 (15) 2.6.1精馏段溢流装置性能参数的确定 (15) 2.6.2精馏段塔板布置及浮阀的数目与排列 (16) 2.7精馏段塔板流体力学验算 (18) 2.7.1精馏段气相通过浮阀塔板的压降 (18) 2.7.2精馏段降液管中清夜层高度的确定 (19) 2.8精馏段塔板负荷性能图 (20) 2.8.1精馏段雾沫夹带线 (20) 2.8.2精馏段液泛线 (21) 2.8.3精馏段液相负荷上限线 (22) 2.8.4精馏段漏液线 (22) 2.8.5精馏段液相负荷下限线 (22) 第3章浮阀塔板工艺设计结果一览表 (24) 第4章设计过程的评述和讨论 (25) 4.1回流比的选择 (25) 4.2塔高和塔径 (25) 4.3精馏塔的操作和调节 (25) 第5章塔附件设计 (26) 5.1附件的计算 (26) 5.1.1接管 (26) 5.1.2筒体与封头 (27) 参考文献 (29) 课程设计心得 (30) 化工原理课程设计-乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计 化工原理课程设计 题目乙醇-水溶液连续精馏塔优 化设计 目录 1.设计任务书……………………………………………………………… 2.英文摘要前言…………………………………………………………… 3.前言 (1) 4.精馏塔优化设 计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.附录 (23) 9.致谢………………………………………………………………… 10.课程设计心得…………………………………………………………… 精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 40000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） 3．产品浓度： 90 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.5% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况:泡点进料 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装 配图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column. 前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所 设计任务书（一）设计任务 拟建立一套连续板式精馏塔分离丙酮-水溶液，进料中含丙酮 50% （质量分数）。设计要求废丙酮溶媒的处理量为 12 万吨/年，塔底废水中丙酮含量不高于 6% （质量分 （四）工作日 每年工作日为300天，每天24小时连续运行。 (五) 设计说明书的内容 1. 设计内容 (1) 流程和工艺条件的确定和说明 (2) 操作条件和基础数据 (3) 精馏塔的物料衡算； (4) 塔板数的确定； 2. 设计图纸要求： (1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）； (2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。 目录 1. 设计方案简介 (1) 1.1设计方案的确定 (1) 1.2操作条件和基础数据 (1) 3.1.4 图解法求理论板层数 (3) 3.2 塔板效率的求取…………………………………………………………… 4 3.3 实际板层数的求取 (5) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5) 4.1操作压力计算 (5) (8) (9) 5.2精馏塔有效高度的计算 (9) 5.3精馏塔的高度计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (10) 6.1溢流装置计算 (10) lw (10) 7.1塔板降 (13) 计算 (13) h c h 计算 (13) l 计算 (13) h σ 7.3液沫夹带 (14) 7.4漏液 (14) 7.5液泛 (14) 9.3进料液管的管径计算 (19) 9.4釜液排出管的管径计算 (19) 10.塔板主要结构参数表 (20) 11.设计过程的评述和有关问题的讨论 (21) 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） 年月日年月日丙酮水连续精馏塔设计说明书吴熠
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