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，液气比范围较大，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。

（2）效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

（3）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。

（4）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。

（5）结构简单，造价低，安装检修方便。

（6）能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

故选用板式塔。

1.2.3 板式精馏塔选择浮阀塔的原因：

（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范围比筛板塔，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比泡罩塔小。

（5）塔的造价较低，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%。

1.3. 操作压力：常压精馏

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。综上所述，选择常压操作。

1.4．q值得选择：泡点进料

进料状态有五种，如果选择泡点进料，即q=1时，操作比较容易控制，且不受季节气温的影响，此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造

时比较方便。

1.5．加热方式：间接蒸汽加热

蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。直接蒸汽加热只能用于塔底产物基本是水，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加，成本增加，故采用间接加热。

1.6回流比：

回流比的选择主要从经济观点出发，力求操作费与设备费最低， R=1.2Rmin。

1.7工艺流程草图及说明

1.7.1 工艺草图

1.8 工艺流程说明

一整套精馏装置应该包括精馏塔、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。

乙醇—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸汽，一起通过各层塔

板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液送回塔顶作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。塔釜采用再沸器加热。塔底产品经冷却后送入贮槽。

二．工艺计算

2.1 物料衡算

2.1.1. 将质量分数转换成摩尔分数

206876

.00148

.1860

0684.46400684.4640=+

=F x 859676

.00148

.186

0684.46940684.4694=+

=D x 0001956.00148

.1895.990684.4605.00684.4605.0=+

=W x

2.1.2.平均摩尔质量

kmol

kg M D /1318.420148.18)8597.01(8597.00684.46=?-+?=kmol

kg M F /8159.230148.18)2068.01(0684.462068.0=?-+?=kmol

kg M W /0203.180148.18)0001956.01(0684.460001956.0=?-+?=

2.1.

3.物料衡算

1.4861''=+W D

1.48614.0'0005

.0'94.0?=+W D 解方程组，得

02443.2067'=D

0756.2794'=W

2.1.4.摩尔流量的计算

kmol M F F F /1112.2048159.231.4861'=÷=÷=h kmol M D D D /0609.491318.4202443.2067'=÷=÷=h kmol M W W W /05164.1550203.180756.2794'=÷=÷=

2.2 塔板数确定

2.2.1．理论塔板数N T 的求取

由乙醇—水相平衡数据画得相平衡图，作出对角线y=x ，取点

（0.859676,0.859676）

液体中酒精质量分数蒸汽中酒精质量质量分数沸点／℃ 液体中酒精摩尔分数蒸汽中酒精摩尔分数 0.01 0.13 99.9 0.004 0.053 0.1 1.3 99.8 0.04 0.51 0.15 1.95 99.7 0.055 0.77 0.2 2.6 99.6 0.08 1.03 0.3 3.8 99.5 0.12 1.57 0.4 4.9 99.4 0.16 1.98 0.5 6.1 99.3 0.19 2.48 0.6 7.1 99.2 0.23 2.9 0.7 8.1 99.1 0.27 3.3 0.8 9 99 0.31 3.725 0.9 9.9 98.9 0.35 4.12 1 10.75 98.75 0.39 4.51 2 19.7 97.65 0.79 8.76 3 27.2 96.65 1.19 12.75 4 33.3 95.8 1.61 16.34 5 37

94.95 2.01

18.68

7 44.6 93.35 2.86 23.96

8 47.6 92.6 3.29 26.21

9 50 91.9 3.73 28.12

10 52.2 91.3 4.16 29.92

11 54.1 90.8 4.61 31.56

12 55.8 90.5 5.07 33.06

13 57.4 89.7 5.51 34.57

14 58.8 89.2 5.98 35.83

15 60 89 6.46 36.98

16 61.1 88.3 6.86 38.06

17 62.2 87.9 7.41 39.16

18 63.2 87.7 7.95 40.18

19 64.3 87.4 8.41 41.27

20 65 87 8.92 42.09

21 65.8 86.7 9.42 42.94

22 66.6 86.4 9.93 43.82

23 67.3 86.2 10.48 44.61

24 68 85.95 11 45.41

25 68.6 85.7 11.53 46.08

26 69.3 85.4 12.08 46.9

27 69.8 85.2 12.64 47.49

28 70.3 85 13.19 48.08

29 70.8 84.8 13.77 48.68

30 71.3 84.7 14.35 49.3

31 71.7 84.5 14.95 49.77

32 72.1 84.3 15.55 50.27

33 72.5 84.2 16.15 50.78

34 72.9 83.8 16.77 51.27

35 73.2 83.75 17.41 51.67

36 73.5 83.7 18.03 52.04

37 73.8 83.5 18.68 52.43

38 74 83.4 19.34 52.68

39 74.3 83.3 20 53.09

40 74.6 83.1 20.68 53.46

41 74.8 82.95 21.38 53.76

42 75.1 82.78 22.07 54.12

43 75.4 82.65 22.79 54.54

44 75.6 82.5 23.51 54.8

45 75.9 82.45 24.25 55.22

46 76.1 82.35 25 55.48

47 76.3 82.3 25.75 55.74

48 76.5 82.15 26.53 56.03

49 76.8 82 27.32 56.44

51 77.3 81.8 28.93 57.12

52 77.5 81.7 29.8 57.41

53 77.7 81.6 30.61 57.7

54 78 81.5 31.47 58.11

55 78.2 81.4 32.34 58.39

56 78.5 81.3 33.24 58.78

57 78.7 81.25 34.16 59.1

58 79 81.2 35.09 59.55

59 79.2 81.1 36.02 59.84

60 79.5 81 36.98 60.29

61 79.7 80.95 37.91 60.58

62 80 80.85 38.95 61.02

63 80.3 80.75 40 61.44

64 80.5 80.65 41.02 61.76

65 80.8 80.6 42.09 62.22

66 81 80.5 43.17 62.52

67 81.3 80.45 44.27 62.99

68 81.6 80.4 45.41 63.43

69 81.9 80.3 46.55 63.91

70 82.1 80.2 47.72 64.21

71 82.4 80.1 48.92 64.7

72 82.8 80 50.16 65.34

73 83.1 79.95 51.39 65.81

74 83.4 79.85 52.68 66.28

75 83.8 79.75 54 66.93

76 84.1 79.72 55.34 67.42

77 84.5 79.7 56.71 68.07

78 84.9 79.65 58.71 68.76

79 85.4 79.55 59.55 69.59

80 85.8 79.5 61.02 70.29

81 86.3 79.4 62.52 71.14

82 86.7 79.3 64.05 71.86

83 87.2 79.2 65.64 72.71

84 87.7 79.1 67.27 73.61

85 88.3 78.95 68.92 74.69

86 88.9 78.85 70.62 75.81

87 89.5 78.75 72.36 76.93

88 90.1 78.65 74.15 78

89 90.7 78.6 75.99 79.26

90 91.3 78.5 77.88 80.42

91 92 78.4 79.82 81.83

92 92.65 78.3 81.82 83.15

93 93.4 78.27 83.87 84.7

95 95.05 78.18 88.15 88.25 95.57 95.57 78.15 89.41 89.41

从像图中可知在点(0.7788;0.8042)处有斜率最大值。设其值为K. K=68594.07788

.0859676.08042.0859676.0=-- 由此可得R min =184.268594.0168594

.01≈-=-K K

经编程（13.1）可得R min =2.21 R ot =1.2652.221.22.1min ≈?=?R

原设回流比与所求最优回流比相差不大，符合要求。

J a

J J J J J 元费用，

为再沸器折旧费及操作元以及维修费，为精馏塔塔体的折旧费元为精馏塔总费用，

313

21++=

()()是塔体的费用，元

是塔板的费用，元是塔体折旧率，式中H T C C H T c C C F a F C C F J ;101

~81,06.011=++=-

()1

201171.5657.0exp 38.278取为，》为板数因子，由于塔为塔板类型因子，浮阀取为美元对人民币的汇率N N T T L T N T L T F E

N F F F F E N D F F F C ==

为总板效率

为理论塔板数；为塔径，E N m D T ()()3

78502018.00min 5~33145.08116.0]0158

.0ln 02468.0ln 1808.095.6exp[m Kg R mm

b m H m

H m H m H Kg

W b D H D W H H E

H H D H

W W F C B D T S T T S B D T

S S L H 钢的密度取为为塔壁材料密度，塔壁厚取的储量，可取塔底空间高度，塔顶空间高度，为塔板间距，头直边的长度，为筒体的长度加两端封为塔体的质量，ρρπ+=++=+++=

()()

()

t t C

Kg KJ c Kg KJ r h Kmol D D R Kg C t t c Dr R C J p D W p D

W οοθ冷却水进出口温度，为冷却水的比热容，热，为塔顶馏出物的气化潜为塔顶馏出液的流率为回流比

元为冷却水的价格，21122,./0609.495.01=-+=

.0103)1.374(6.396))((S B S Z Z T r B qF DR T C C J --++=

C Z0、C Z1为饱和水蒸气的价格系数，0.18元/kg 、31046.1-?元/（kg ·o C ） T S 为加热用饱和水蒸气温度，133.6o C q 为进料热状况参q=1

F 、B 为进料和塔底产品流率，F=204.1kmol/h,D=46.06Kmol/h r B 为塔釜物料的气化潜热，40638.2kJ/kmol

θ为操作时间，h/a

由编程得元

元元元5702863469990956.58339931.419554321====J J J J

2.2.2.各物理参数的计算

2.2.2.1.温度

在x D =0.859676时，塔顶温度T 1=78.2o C ；进料温度T 2=83.1o C ；塔底温度T 3=99.86o C.

精馏段平均温度 C T T t o

m 65.802

10.8320.782211

=+=+= 提溜段平均温度

C C T T t m O =?+?=+=

73.912

86.991.832322 2.2.2.2.塔顶、底平均摩尔质量的计算

由于

859676

.01==D X y ，由内插法得：

0.854359

1=x

且2067876

.0=F

x ,

534593

.0=F y

塔顶平均摩尔质量 1318.420148.18)859676.01(0684.46859676.0=?-+?=DM

V M

9826.410148.18)854359.01(06841.46854359.0=?-+?=DM L M 塔底平均摩尔质量

0121.330148.18)534593.01(0684.46534593.0=?-+?=FM V M

8159.230148.18)2067876.01(0684.462067876.0=?-+?=FM L M 故 5719.372

0121

.331318.422

=+=

+=FM

DM V V V M M M

8993.322

8159.239826.412

=+=+=

DM L L L

M M M

2.2.

3.1.液相平均密度mL ρ

1精馏段：塔顶C t ?=2.781时，331/10725.0m kg ?=ρ

塔底C t o 1.832

=时，332/10721.0m kg ?=ρ

以上为通过查液体密度与温度关系图求的乙醇密度有内插法求得

1t 时，3.9kg/m 972.8977-.897170

-8070

-.278.89771

=?+

=）（水ρ

2t 时，3/.8kg 969.8971-.396580

-90.0

80-.183.89712

m =?+=）（水ρ

由

.97206.072594.01

+=mD

ρ，得3/255.736m kg mD =ρ 由

.8969.60721.401

进料

ρ，得3

kg/m 67.1852=进料

ρ 故3/211.7942

m kg mD mL =+=

进料

ρρρ

2提留段：

在提留段时h Kmol D R L /1095.1300609.49652.2=?=?=

h Kmol F L L /2207.3341112.2041095.130'

=+=+=

h Kmol W L V /1691.17905164.1559934.366''=-=-= 在提留段4

109558.1-?==w w y x 此时）之间介于（0053.00,0w y

3104761.1)000019558.0(0

00053.00

004.00-?≈-?--+

203.018148.01810558.91-1684.04610558.914-4-)(≈??+??=）（提v M 616.018148.01810761.41-1684.04610761.413-3-)(=??+??=）（提l M 水的密度水ρ

3/.4958100/.396590m

Kg C m Kg C ==水水时在时在ρρο

在t=3/4966.958)9086.99(90

1003

.9654.9583.96586.99m Kg C m ≈-?--+

=水时ρο

/4234.9584966

.958109558.11714109558.11

/714m Kg m Kg wm wm

=?-+

?==--ρρρ醇与温度关系图中查得乙醇的密度从液体密度

3)(/2995.905)(2

1/670.1852m Kg m Kg wm F m

F =+==ρρρρ底进料 2.3.2.气相密度

M P mV

m mV =

ρ KPa p KPa P C T 656.144;101.278)(===水（醇）时精馏段在塔顶ο KPa p KPa P C T 865.853;045.8123.183)(===ο

οο水（醇）时在进料段

KPa

P KPa P 4468.368865.853067876.20-1045.8123067876.202477.093656.14459767.80-110159767.80=?+?==?+?=）（）（进料顶

)()

()(/3103.01)

5.680273(14.38719.5378473.6808473.6804468.3680447.29321

)(21m Kg RT M P KP P P P Vm m mv a m =+??=?==+?=+=

精馏精馏进料顶精馏）（ρ

m LM L s

m VM V h

Kmol RD L h Kmol D R V Lm Lm S Vm Vm S /10791.41111

.27943600993

.832095.11303600/137.813103.013600179.537704.11793600/1095.1300609.49652.2/1704.1790609.49)1652.2()1(33-)

()(3)()(?=??=

=??===?===?+=+=精馏精馏精馏精馏ρρ

S a S S KP P C T KP P C T P C T 5.722510071.2158906.8992211=====时在时在时乙醇的饱和蒸汽压为在提留段温度οοο

a S KP P 8053.224)9086.99(90

10027

.15875.22527.158=-?--+

S a S a S S KP P KP P C t KP P C t P C 245.810099-6.89999

-1005022

.797-25.31015022.79725.31011005022.797996.8992211=?+

=====）（时在时在时水的饱和蒸汽压为在水水水水οοο

a KP P KP P 4468.368487.8100245.810010558.91-1053.822410558.914-4-==??+??=进料底）（

a m KP P P P 967.5842

4468

.368487.81002=+=+=

底进料塔釜 203.018=V M 提留 121.033=V M 进料

162.5252

=+=

V V M M M 进料提馏塔釜

616.018=L M 提馏 159.823=L M 进料

388.9202

=+=

L Lm M M M 进料提馏塔釜

3/123.70)

2738.491(14.38162

.525967.584m Kg RT M P V m Vm =+??==

提馏底塔釜ρ

m M V V Vm

Vm S /7828.17132.036005162

.251691.1793600''3)(=??=

釜提ρ

s m M L L Lm Lm S /1047.12995

.29053600338

.920207.23343600''33-)

()(?=??=

釜提ρ

2.3.3塔效率的确定

在精馏段时：

02291.0)03103

.12111.794(8137.1104791.1)(39.006.045.006.0,5.4021

1=??==-=-==-V L S S l T l T V L m

h H m h m H ρρ上液层厚度板间距

m u u s

m C u C C C V V L /8385.16264.27.07.0/6264.203103.103103

.12111.79409469.09469

.00)20

496.638(

83.00)20(

.00max max 2

.02.0200=?===-?=-==?===ρρρδ

查史密斯关联图得

m D V u m m u V D S S /1788.14.114.38137

.144.412192.18385.114.31454.2442211=??===??==ππ实际空塔气速圆整到

在提留段：

056.10)20

452.855(

86.00)20

(

86.001033.0)7123

.02995.905(7828.1101473.2)''(''2

.02.02020213

21=?====??=-δ

ρρC C C V L V L S S 查史密斯关联图得

以精馏段直径为主1222max 222

max 22070.18440

.114.31090.24'4/8440.17.0/7632.37123

.07123

.02995.9051056.0'''D D m u V D s m u u s m C u S V V L ?=??==

===-?=-=πρρρ

粘度的计算

温度 60 80 100 乙醇 0.601 0.495 0.361 水 0.4688

0.3565

0.2838

4535

.03466.0log 616.017.0log 16.607.10466.30067876.20-12067876.03237.0)8003.89(80

1003565

.02838.03565.0345.4080-3.08980

-10095

.40-61.3095.4003.89286

.992.78286.99,2.782121=?-=-==+==-?--+==?+==+=+=

==m T a m a a E S mp S

mp S

mp t C t t t C

t C t μμμμμμμοοο全塔效率）（进料板）（值

下的求在在塔底在塔顶水醇水乙醇

三实际板数

块，塔板效率为由编程可知塔板数为9552.944535

.048

48535.4048≈===

=T T N n N

4. 塔尺寸

4.1 塔高

塔高为H （不含底座）

个人孔人孔个数进料板数为塔底空间高度取塔顶空间取为人孔处板间距取为为进料板出板间距取为为实际踏板数

1288.118

31.60.60)1(≈==

++++---=p p F B D p F B D p p F F T p F n n n m H m H m H m H n H H H n H n H n n n H

m H 25.48316.0126.0145.0)112195(=++?+?+?---=

h m

h 25.51325.48302=+==塔总高为裙座高

4.2 塔径

m D 4.1=

4.3 溢流装置

D l D

l w w 98.04.17.07.0.806.0=?===取堰长）到（堰长选用单溢流降液管

h m h h h h m h h h m

l L E h h m l L h m L L m

h h h h h ow w ow

w ow ow l w w h ow w h S h l ow w l w 01028.0,04792.001028.005.004792.001028.01.005.0-.1004792.001028.006.001028.0)98.074712.6(1100084.2)(100084.2/1008848.698

.074712

.6/74712.63600108742.1360006.032

333==-≥≥--≥≥=-=-==??==?===??=?==+=-故成立验算根据平直堰堰高

符合液封要求

的流速为取液体通过降液管底隙降液管底隙高度m u l L h s

m h w 01885.01

.098.00018742

.0''/.10,'=?== 4.4 塔板布置及浮阀数目

4.4.1降液管宽度与截面积

2221369.04.1414.3089.04089.0089.0196.04.114.014.07.0m D A A A m W D W D l f T f d d w =??=?=?==?=?==π查得从弓形堰校正系数图上由

验算液体在降液管中停留时间t

s s L H A s

s L H A m H S T f S T f T 51375.2610

3578.245

.01369.0'

51496.41104791.145

.01369.045.03

1?=??=

?=??===--ττ提留段精馏段均使用符合要求

4.4.2 流体力学验算

阀空数的计算

m F u s

m F u F F V V /0335.137132

.011

/8332.1003103

.111

112

021

0110==

====ρρ提留段：精馏段：型重阀），求阀空气速（采用取阀空动能因子

每层塔板上浮阀数

块

取板上浮阀数为块取提留段：块取精馏段：86835.820335

.1305.014.3109

.24'4863.858332

.1005.014.38137

.1442

022022

01201=???==

=???==u d V N u d V N ππ

浮阀空数图

4.4.3 塔板开孔率

W m W m W D

W S C d d

635.005.00196.04.114.014.0===?=?=两边安定区宽度取边缘区宽度浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取等边三角形高t'=75mm=0.075m

W W D x r

r x r x A A Nt A t S d P P P

4405.0)0635.0196.0(2

.1)(2)

arcsin 180)((2'

222=+-=+-=+-?==

π为鼓泡区面积且则排间距 2

22205.1]65

.04405

.0arcsin 65.018014.3)4405.065.0(4405.0[265.005.02

4.12m A m W D r P C =?+

-??==-=-=

11%100)4.105.0(86%100)(4416.0075

.08605.1'2

2022

0=??=?=?÷?÷==?==

D d N D N d m Nt A t P ππφ塔板开孔率在常压操作时开孔率在10%到14%之间，所以验算准确。

4.4.4单板压降

降

为气体痛过上液层的压气体通过干板压降，压降，为气体通过一层塔板的11

h h h h h h c p c p +=g

u h u u u h u u L V c c L c c ρρρ237.59.192

00175

.00

00=≥=≤）阀全开后（）阀全开前（

h u u s

m u m

h u u s

m u c c c c c c 03658.081

.92995.90520335

.137123.037.5/65.127123

.01

.730417.02111

.79481.928332.1003103.137.5/33.1003103

.11

.732

002825.102

00825

.10=????=?===????=??==提馏所以由于提留段：精馏段：临界空速： m h h h h h h h h w w L L 03071.001028.004972.04.04.0'''0111=+?=+=+=为板上有效液层厚度湿板压降δ

h h h m h h h m h m h d g h h L L L 3093.00105.573071.00'3077.001053.953017.00'1055.710

502995.90581.9108452.55610953.510

502111.79481.91065.38664-14-14

343

=?+=+==?+=+=?=?????=?=?????==

------提馏提馏精馏精馏提留段精馏段降为表面张力所产生的压δδδδδδρδ

L p f L c p L c p p g h p m

h h h m h h h 63.56481.92111.79407427.06751.003093.003658.007247.003077.00417.00=??==?=+=+==+=+=ρ精馏提馏提馏提馏精馏精馏精馏单板压降

a L P g h p 56.59981.92995.90506751.0)(=??==?ρ提馏单板压降

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 )

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

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)

化工设备课程设计计算书(板式塔)

《化工设备设计基础》课程设计计算说明书学生姓名：学号：所在学院：专业：设计题目：指导教师： 2011年月日目录一.设计任务书 (2)

二.设计参数与结构简图 (4) 三.设备的总体设计及结构设计 (5) 四.强度计算 (7) 五.设计小结 (13) 六.参考文献 (14) 一、设计任务书 1、设计题目根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。

设计题目：各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。例：精馏塔（DN1800）设计 2、设计任务书 2.1设备的总体设计与结构设计（1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。 2.2设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算。（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。（4）裙式支座的设计验算。（5）水压试验应力校核。 2.3完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。 3、原始资料 3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。 3.2参考资料： [1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003. [2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]． [3] GB150-1998.钢制压力容器[S]． [4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002. [5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]． 4、文献查阅要求

化工原理课程设计板式精馏塔设计

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；

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。

化工原理课程设计-板式精馏塔的设计

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

塔设备设计说明书精选文档

塔设备设计说明书精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

《化工设备机械基础》塔设备设计课程设计说明书学院：木工学院班级：林产化工0 8 学号： 035 036 姓名：万永燕郑舒元分组：第四组

前言摘要塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便

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

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

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。

塔设备设计说明书

《化工设备机械基础》塔设备设计课程设计说明书学院：木工学院班级：林产化工0 8 学号：姓名：万永燕郑舒元分组：第四组目录前言............................................................... 错误！未定义书签。摘要 (2) 关键字 (2) 第二章设计参数及要求 (2) 1.1符号说明 (2) 1.2.设计参数及要求 (3) 3 3 第二章材料选择 (4) 2.1概论 (4) 2.2塔体材料选择 (4) 2.3 裙座材料的选择 (4) 第三章塔体的结构设计及计算 (5) 3.1 按计算压力计算塔体和封头厚度 (5) 3.2 塔设备质量载荷计算 (5) 3.3 风载荷和风弯矩 (6) 3.4 地震弯矩计算 (7) 3.5 各种载荷引起的轴向应力 (7) 3.6 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (8) 3.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核 (9) 3.7.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (9) 9 3.8塔设备结构上的设计 (10) 10 10 板式塔的总体结构 (11) 小结 (11) 附录 (11) 附录一有关部件的质量 (11)

附录二矩形力矩计算表 (12) 附录三螺纹小径与公称直径对照表 (12) 参考文献 (12) 前言摘要塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便关键字塔体、封头、裙座、。第二章设计参数及要求 1.1符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；

苯-甲苯板式精馏塔的课程设计

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)

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

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

板式塔设计计算说明书

一、设计任务 1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容： ⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。 2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。二、设计条件 1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =； 2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ?； 3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类； 4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ； 5. 塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；三、设备强度及稳定性校核计算 1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ 2=350 3m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ?；壳 3m m ，裙座厚度附加量2m m ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。对该塔进行强度和稳定计算。 2. 主要受压元件壁厚计算

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】:

精馏塔工艺工艺设计计算

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 ； –––––塔内所需要的理论板层数； –––––总板效率； –––––塔板间距，m 。（2）塔径的计算 u V D S π4= （3-2）式中 D –––––塔径，m ； –––––气体体积流量，m 3 u –––––空塔气速， u =（0.6~0.8）（3-3） V V L C u ρρρ-=m a x （3-4）式中 L ρ–––––液相密度，3

V ρ–––––气相密度，3 C –––––负荷因子， 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5）式中 C –––––操作物系的负荷因子， L σ–––––操作物系的液体表面张力， 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，。 (2) 踏板设计开孔区面积a A ： ??? ? ? ?+-=-r x r x r x A a 1 222s i n 1802π （3-11）

《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)