精馏塔课程设计(乙醇、水 苯、甲苯(氯苯))(2013).

上面两个计算式取其较大者，若能小于70~80%， 则eV可小于0.1
二、负荷性能图
1、汽相负荷下限线（漏液线）
当汽相动能参数 F=5~6时，易漏液 此时孔速 u0 min
5
V
2
(6-13)
Vmin 0.785d N 0 u0 min (6-14)
2、雾沫夹带线（汽相上限线）
泛点率F>80%时，将出现雾沫夹带，取上面计算 的F值较大的公式，将F=80%代入，可得到关于Vs— Ls间的表达式，利用该式画线。
AD HT ≥（3~5）秒 LS
（5-14）
塔底最后一块板的受液盘，称液封受液盘，其深 度及面积都应大一些，以保证液封，要指明所取的 数据（盘深）。
第四部分
流体力学验算(只算精馏段)
目的： 验算在上述各项工艺参数已确定的塔内，要完成 规定的气、液负荷，塔能否正常工作。 内容： （1）各种参数的验算： 塔板压强降、液泛、雾沫夹带、泄漏和液面落差 （2）绘制负荷性能图
NT NP E0
四、物料衡算（乙醇-水） （以摩尔为单位） 先将F换成摩尔流量 * F S W D
Fx F Sy0 W xW DxD
*
直接蒸汽加热时：
S V
W * L RD qF
L RD
x F q xW D F x D RxW
对于泡点进料：
x F xW D F x D RxW
4、推荐的参考资料
P50
贾绍义、柴诚敬.《化工原理课程设计》 ——天津大学出版社 2002.8 陈敏恒等编.《化工原理》上、下册（第二版） ——化学工业出版社 1999.6 吴俊生、邵惠鹤编.《精馏设计、操作和控制》 ——中国石化出版社 1997.12 《化工原理课程设计》 ——大连理工大学出版社 2006.8 《浮阀式精馏塔设计》 ——大连工业大学化工原理教研室编
汽相密度：可按理想气体计算：
m m PM PV nRT RT M V RT
确定塔顶和塔底的温度 进料、塔顶：由给定的质量分数查汽液平衡数据表 ———附录一： 塔底：105~107℃
液相密度：
（1）纯酒精： A
806 0.847t
（℃）
1
（2）混合液：

A
aA

(5-4)
乙醇-水 苯-甲苯 苯-氯苯
C20可查书上P20（5—1）图
20 =20dyn/cm
C 20
H T hL
L L 体积流量 V V
1/ 2
图5—1 史密斯关联图
（2）空塔气速 u=（0.6~0.8）u允许 （3）塔径
(5-2)
2、最小回流比Rmin （乙醇-水）在已给x—y平衡曲线上作切线
xD 截距 Rmin 1
（苯-甲苯(氯苯) ）
找到q线与平衡线的交点坐标（ xe , ye ）
x D ye Rmin Rmin 1 x D xe
3、操作时的适宜回流比R R=（1.2~2.1)Rmin 经验值 R=（3~5）
hOW —堰上液层高度 E—液流收缩系数，一般取E=1 LS—液流量（m3/h） LW—堰长
堰高：hW=hL- hOW
（5-9）
（2）降液管： 有弓形和圆形两类。 管内停留时间：
（3）受液盘： 采用凹形受液盘，盘深50mm， 降液管底部与塔盘平齐，盘上开泪 孔，当D>1400mm时开两个，否则 开一个。
B
பைடு நூலகம்aB
ρB即水的密度由温度查表（可近似取1000） 精馏段L密度：取进料密度和塔顶密度平均值 提馏段L密度：取进料密度和塔釜密度平均值
（以摩尔为单位） 四、物料衡算（苯-甲苯(氯苯)）
先将F换成摩尔流量 总物料衡算： D+W=F 易挥发组分物料衡算：DxD+WxW=FxF 联立可解得D、W 对于泡点进料：L
VS F
V L V
100% 0.78K C F AT (6-11)
VS F
V 1.36 Ls Z L L V 100% K C F AP
(6-12)
K=1· · · · · · 无沫液体 CF——泛点负荷系数 （查资料P32图6–1） AT——塔截面积 AP——塔盘有效面积 AP=AT-2AD ZL——液相流程长 ZL=D-2H
设计要有独到之处
二、设计参数
进料量、进料组成、产品组成、残液组成、 冷却剂温度（进口15℃，出口40℃）、加热 热源
三 、工艺流程图 （示意图）
在设计说明书中画示意图 （画出设备、阀门、物料流向）
第二部分 工艺计算 一、回流比的选择
1、组成的换算：
所给组成均是质量分率，需换算成摩尔分率 （写出计算过程）
参考文献
第一章
设计方案的确定和说明
一、设计方案
• 装置流程的确定（精馏过程–连续还是间接、塔
的类型和塔板形式、供料方式–泵?高位槽?）
• • • •
操作压力（写明原因） 进料状态（是汽相还是液相进塔–写明原因） 塔底加热方式及加热介质（写明原因） 热能的综合利用：如何充分利用塔顶和塔底的
热量（说明）
若u0 ≥u0C，则用阀全开后公式计算压降，即
u V hc 5.34 2g L
2 0
（6-3）
hc的单位为 mH2O
（2）汽体通过清液层压降：
hl =（0.4~0.5）hL 每块板的压降约在30~70mm水柱范围内
2、液泛验算
降液管内液层高度Hd应为： （6-7） Hd=hf+hL+hd 流动阻力损失 液层厚度产生的压差 单板总压降 其中： hL=50~100mm之间，依已定的数据计算 液流量
RD
V ( R 1) D V V
L LF
以上的单位是摩尔（mol/s），要换成质量 （kg/s）和体积（m3/s）的单位。
分子量：
精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计： M=MAxD+MB(1-xD) 提馏段气、液均按塔底混合物分子量计。 M=MAxW+MB(1-xW) 密度： （苯-甲苯）
化工原理课程设计
浮阀式精馏塔的设计
指导教师：万惠萍
概
1、课程设计的目的
述
树立和培养工程意识； 查阅资料，搜集、处理数据和选用公式的能力； 工程计算能力（包括使用计算工具的能力） 用规范的工程语言（文字、图、表格）表达设计 意图的能力； 实事求是、科学、严谨的工作作风。
2、本次课程设计的基本内容
• 设计任务书
3、液相负荷下限线
hOW 2.84 3600Ls 0.006 E 1000 lW
L L F V V
V ( R 1) D
以上的单位是摩尔（mol/s），要换成质量（kg/s） 和体积（m3/s）的单位。
分子量：
精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计： M=MAxD+MB(1-xD) 提馏段气、液均按塔底（近似为纯水）分子量计。
、
密度：
精馏段按 塔顶常压
提馏段按加热热源即 饱和水蒸汽的压强
目录：
第一章
一 二 三 一 二 三 四
设计方案的确定和说明
确定工艺流程的原则 设计方案及参数 工艺流程图 （示意图）
第二章
工艺计算
回流比的选择 理论板数NT的确定 实际板数Np的计算 物料衡算
第三章 塔和塔板的工艺设计
一 塔径计算 二 塔板布置 三 浮阀数目及排列 四 溢流装置
第四章 流体力学验算
一、各种参数的验算
1、压降
单板 ΔPf=ΔPC+ΔPL+ ΔPζ （ ΔPζ可略） 或 hf=hc+hl （6-1） （1）干板压降： 计算阀孔临界气速u0C：
u 0C
1.825
73 .1
V
（6-4）
若u0 <u0C，则用阀全开前公式计算压降，即
hc 19.9
0.175 u0
L
（6-2）
Ls hd 0.153 L h W 0
堰长
2
（6-8） 降液管底隙高度， 取50mm
若Hd ≤Φ（HT+hW），则不能发生液泛，否则须 修改原来计算或设定的数据。 一般取Φ=0.5
3、雾沫夹带验算
雾沫夹带量eV<0.1kgL/kgV时才符合要求 当大塔泛点率<80%时， 小塔泛点率<70%时，可确保eV<0. 1 泛点率：操作时的空塔气速与发生液泛时的空塔气速 之比。 泛点率可按下式计算：
u0
F0
V
(5-5)
注：ρV为气相的密度，不是ρ·V
F0—气体动能因数，取F0=9~12合适
2、阀孔数
N0
V 0.785d 0 u0
2
(5-6)
由D、N0查书P56附录四 可知： AT、 AD、 L、H、孔 数N0、孔间距t、开孔率 Φ 重新核对F0是否在（9~12）之间，如果不符合， 需要重新计算。 N u F
、
进料：ρF=790kg/m3 塔顶：ρD=813kg/m3 塔釜：ρW=780kg/m3 精馏段上升气体： ρV=2.7kg/m3 提馏段上升气体： ρV=3.4kg/m3 精馏段下降液体：(ρF+ρD)/2 提馏段下降液体：(ρF+ρW)/2
密度： （苯-氯苯）
进料、塔顶、塔釜：
苯 x苯 氯苯 (1 x苯 )
一 二 流体各参数的验算 负荷性能图
第五章 塔的辅助设备设计
一 塔顶冷凝器的选型 二 塔釜的设计 三 加热蒸汽管的设计计算–乙醇、水 （塔底再沸器的选型–苯、甲苯(氯苯)） 四 接管尺寸设计
第六章
塔的结构设计