2011筛板塔设计精品文档
课程设计指导书-筛板塔
河南城建学院化学化工系《化工原理》课程设计任务书指导教师：李霞学生姓名：班级学号：2011年12月一、《化工原理》课程设计目的、任务1. 培养学生查阅资料选用公式和搜索数据的能力2. 培养学生在填料吸收塔设计时，既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性并注意操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想。
3. 培养学生能迅速准确的对填料塔进行工艺设计计算的能力4. 培养学生能用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力二、设计任务乙醇-水连续精馏筛板塔的设计三、设计条件1、设计一连续筛板精馏塔以分离乙醇和水，具体工艺参数如下：原料乙醇含量：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：摩尔分率：x D = 0.83, x W= 0.10 [单号] ；x D = 0.80, x W= 0.05 [双号]2、工艺操作条件：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）R min。
四、《化工原理》课程设计主要内容1、化工单元设备设计（1）方案设计；（2）物料衡算与热量衡算；（3）主要设备工艺计算；（4）辅助设备的选择；2、制图包括工艺流程图、设备图。
3、编写设计说明书五、《化工原理》课程设计说明书的要求本课程的设计任务要求学生做设计说明书一份、图纸两张。
各部分的具体要求如下：1、设计说明书内容与顺序（1）标题页：用粗体字写明设计题目；（2）设计任务书；（3）绪论：设计任务的意义、设计结果简述；（4）装置流程图及其说明；（5）装置的工艺计算：物料余热量衡算，主要设备尺寸计算；（6）主要设备的材料选择；（7）结束语：对本设计的总结、收获、改进和建议等；（8）文献一览。
说明书必须书写工整、图文清晰。
说明书中所有公式必须写明编号，所有符号必须注明意义和单位。
2、设计图纸要求：（1）流程图本设计要求画“生产装置工艺流程图”一张，图纸大小为A2。
筛板塔设计
1.进料F=6kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定R/R m i n=1.6目录一、总体设计计算------------------------------------------1.1气液平衡数据----------------------------------------1.2物料衡算--------------------------------------------1.3操作线及塔板计算-----------------------------------1.4全塔E t%和N p的计算-------------------------------二、混合参数计算------------------------------------------2.1混合参数计算----------------------------------------2.2塔径计算--------------------------------------------2.3塔板详细计算----------------------------------------2.4校核-------------------------------------------------2.5负荷性能图------------------------------------------三、筛板塔数据汇总----------------------------------------3.1全塔数据--------------------------------------------3.2精馏段和提馏段的数据-------------------------------四、讨论与优化--------------------------------------------4.1讨论-------------------------------------------------4.2优化-------------------------------------------------五、辅助设备选型------------------------------------------5.1全凝器----------------------------------------------5.2泵---------------------------------------------------一、总体设计计算1.1汽液平衡数据（760mm Hg）乙醇%（mol) 温度液相X 气相Y ℃0.00 0.00 1001.90 17.00 95.57.21 38.91 89.09.66 43.75 86.712.38 47.04 85.316.61 50.89 84.123.37 54.45 82.726.08 55.80 82.332.73 58.26 81.539.65 61.22 80.750.79 65.64 79.851.98 65.99 79.757.32 68.41 79.367.63 73.85 78.7474.72 78.15 78.4189.43 89.43 78.151.2 物料衡算1.1-1已知：1.进料：F=6 kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定：R/R m i n=1.6D=(X f-X w)/(X d-X w)×F=(0.45-0.01)/(0.88-0.01)×6=3.03 kmol/hW=F-D=6-3.03=2.97 kmol/h查y-x图得X d/(R m i n+1)=0.218∴R m i n=3.037 ∴R=1.6R m i n=4.859∵饱和蒸汽进料∴q=0L=RD=4.859×3.03=14.723 kmol/hV=(R+1)D=(4.859+1)×3.03=17.753 kmol/hL'=L+qF=14.723+0×6=14.723 kmol/hV'=V-(1-q)F=17.753-(1-0)×6=11.753 kmol/h 1.3操作线及塔板计算1.精馏段操作线：Y=R×X/(R+1)+X d/(R+1)∴Y=0.829X+0.1502.提馏段操作线：Y=(L'/V')×X-(W/V')×X w∴Y=1.253X-0.000253.理论塔板的计算利用计算机制图取得理论板数N t=29.33块, 其中精馏段塔板N t1=26.85块,第27块为加料板,提馏段N t2=2.48块。
板式塔(筛板塔)设计教材
1、 2、 3
—— 分别为塔顶、加料、塔底组成的相 对挥发度。
汽液相平衡关系：
pA pB
2.2 相对挥发度 对于理想物系
1 2 3 3
x y 1 1x
3. 工艺计算
3.1 物料衡算
物料衡算的任务 （1）由设计任务所给定的F、 x
、x D、xW F
精馏可在常压、加压或减压下进 行。 沸点低、常压下为气态的物料必 须选用加压精馏；热敏性、高沸点 物料常用减压精馏。
1.2 进料状态
一般将料液预热到泡点或接近泡点后 送入塔内。这样可使： (1)塔的操作比较容易控制； (2)精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近， 塔径相似，设计制造比较方便。
1.3 加热方式
表 1 不同塔径的板间距参考表
塔径D/mm 800～1200 300、350、400、 450、500 1400～2400 400、450、500、550、 600、650、700 2600～6600 450、500、550、600、 650、700、750、800
板间距TH/mm
二、塔径计算
HT选定之后，可根据夹带液泛条件初步确定D。具体方法是： (1)计算液泛速度
Ls L eV 1 Vs V
若算出的ev > 0.1kg液体/kg干气，可增大塔径或 板间距使ev下降。
三、溢流液泛条件的校核 为避免发生溢流液泛，必须满足
H fd
Hd
H T hw
式中相对泡沫密度 与物系的发泡性有关： 对一般物系， 可取为0.5；对不易发泡物 系 可取为0.6～0.7; 对于容易发泡物系， 可取为0.3～0.4。
根据塔设备系列化规格，将 D 圆整后作 为初选塔径。
筛板精馏塔设计说明书
本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：筛板式连续精馏塔及其主要附属设备设计学院：专业：过程装备与控制工程班级：学号：学生姓名：指导教师：2011年6月10日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
特此声明论文（设计）作者签名：日期：年月日目录目录..................................................................... I 摘要 (1)ABSTRACT (2)一引言 (3)1.1二硫化碳-四氯化碳分离概述 (3)1.2二元混合精馏概述 (3)1.3板式精馏塔概述 (4)1.4筛板塔简介 (5)2.1 设计说明书： (6)2.2塔型的选择 (7)2.3工艺流程的确定 (7)2.4操作压强的选择 (7)2.5进料热状态的选择 (7)2.6加热方式的选择 (8)2.7回流比的选择 (8)三工艺流程草图及说明（详图见附录） (9)3.1工艺流程草图 (9)3.2附件的选择： (9)四工艺计算 (10)4.1塔的物料衡算 (10)4.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (10)4.1.2平均摩尔质量 (10)4.2塔板的确定： (11)4.2.1minR的确定和R的计算 (11)4.2.2精馏段和提馏段操作曲线方程的确定 (11)4.2.3理论板数的确定： (12)4.2.4全塔效率T E的计算： (12)4.2.5实际塔板数N (13)4.3塔的工艺条件（参数见附录） (13)4.3.1操作温度的计算 (13)4.3.2操作压强 (13)4.3.3平均摩尔质量 (14)4.3.4平均密度 (15)4.3.5液体表面张力的计算 (16)4.3.6液体平均粘度的计算 (17)4.3.7气液负荷计算 (18)4.4塔和塔板主要工艺尺寸计算 (19)4.4.1塔径计算： (19)4.4.2溢流装置计算 (21)4.4.3塔板设计 (25)4.5塔板的流力学计算 (28)4.5.1．精馏段塔板流力学验算 (28)4.5.2．提馏段塔板流力学验算 (30)4.7筛板塔工艺设计计算结果总表： (41)五塔结构及附件计算 (43)5.1主要接管尺寸的选取 (43)5.1.1进料管 (43)5.1.2釜液出口管 (43)5.1.3塔顶蒸汽管 (43)5.1.4回流管 (44)5.1.5塔底蒸汽管 (44)5.1.6法兰 (44)5.2除沫器、裙座 (45)5.2.2裙座： (45)5.3吊柱： (46)5.4.人孔; (46)5.5塔总体高度的设计 (46)5.5.1塔的顶部空间高度DH： (46)5.5.2塔底部空间高度BH (46)5.5.3塔总体高度 (46)六塔附属设备设计计算 (47)6.1离心泵选择 (47)6.2冷凝器选择 (47)6.3再沸器选择 (48)6.4塔附件计算数据汇总 (49)七、塔的机械设计 (51)7.1材料选择 (51)7.2筒体与封头： (51)7.2.1.筒体厚度计算： (51)7.2.2封头壁厚 (51)7.3质量载荷 (52)7.3.1塔设备在正常操作时的质量 (52)7.3.2最大操作质量 (53)7.4风载荷及风弯矩 (53)7.4.1风载荷 (53)7.4.2 风弯矩 (54)7.4.3地震载荷与地震弯矩的计算 (55)7.5塔体的强度和稳定性校核 (57)7.5.1塔底危险截面2—2轴向应力计算 (57)7.5.2裙座的强度及稳定性校核 (58)7.5.3水压试验时塔的强度和稳定性校核 (59)7.5.4裙座基础环的设计 (60)7.5.5裙座水压试验应力校核 (61)7.5.6地脚螺栓的计算 (62)致谢 (63)附录： (64)摘要本设计内容为筛板式精馏塔的设计，用于分离处理6250kg/h二硫化碳—四氯化碳混合液体。
筛板塔的设计
目录1 绪论 (4)1.1 设计依据 (4)1.2 技术来源 (4)1.3 设计内容 (4)1.4 工艺流程图 (5)1.5 工艺条件 (5)1.6 塔型选择 (6)2 主要塔设备的工艺计算 (6)2.1 精馏塔物料衡算 (6)2.1.1 全塔物料衡算 (6)2.1.2 塔顶、塔底产品及原料液的平均摩尔质量 (7)2.2 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)2.2.1 压强 (7)2.2.2 温度 (7)2.2.3 密度 (8)2.2.4 混合液体表面张力 (10)2.2.5 混合物黏度 (11)2.2.6 相对挥发度 (11)2.3 精馏塔理论塔板及有关数据计算 (12)2.3.1 最小回流比的确定 (12)2.3.2 理论塔板数的计算(采用简捷法) (12)2.3.3 实际塔板数的确定 (13)2.3.4 精馏段操作数据计算 (14)2.3.5 提馏段操作数据计算 (14)3 塔体主要尺寸的计算及布置 (15)3.1 塔径的计算 (15)3.1.1 精馏段塔径的计算 (15)3.1.2 提馏段塔径的计算 (16)3.2 塔高的计算 (17)3.2.1 塔顶空间高度 (17)3.2.2 塔板间距 (17)3.2.3 进料段空间高度 (17)3.2.4 塔底空间高度 (17)3.2.5 开有手孔的塔板间距 (18)3.2.6 塔体总高度 (18)4 塔板主要工艺尺寸的计算及布置 (18)4.1 溢流装置计算 (18)4.1.1 溢流堰高度的计算 (19)4.1.2 降液管的宽度与降液管的面积 (19)4.1.3降液管底隙高度 (20)4.2 塔板布置 (20)4.2.1 边缘区宽度及安定区宽度 (21)4.2.2 开孔区面积 (21)4.2.3 筛孔数目与开孔率 (21)5 塔板的流体力学验算 (22)5.1 塔板压降 (22)5.1.1 干板压降相当的液柱高度 (22)5.1.2 气体通过液层阻力 (23)5.1.3 克服液体表面张力压降相当的液柱高度 (24)5.1.4 塔板压降 (24)5.2 液面落差 (24)5.3 液面夹带 (24)5.4 漏液 (25)5.5 液泛 (25)6 塔板负荷性能图 (26)6.1 漏液线 (26)6.1.1 精馏段漏液线方程 (26)6.1.2 提馏段漏液线方程 (26)6.2 液沫夹带线 (26)6.2.1 精馏段液沫夹带方程 (26)6.2.2 提馏段液沫夹带方程 (27)6.3 液相负荷下限线 (27)6.4 液相负荷上限线 (27)6.5 液泛线 (28)6.5.1 精馏段液泛线方程 (28)6.5.2 提馏段液泛线方程 (29)6.6 作图校核 (29)6.6.1 精馏段筛板负荷曲线图 (29)6.6.2 提馏段筛板负荷曲线图 (30)7 筛板塔的工艺设计计算结果概览表 (31)8 主要附属设备的设计及热量衡算 (32)8.1 再沸器的选择 (32)8.1.1 热量衡算 (32)8.1.2 再沸器的选择 (33)8.2 冷凝器的选择 (33)8.3 馏出液冷却器的选择 (34)8.4 输送泵的选取 (34)8.4.1 料液输送泵的选型 (34)8.4.2 釜液泵的选型 (35)8.4.3 馏液冷却泵的选型 (35)9 塔体结构及次要附属设备的设计 (35)9.1 接管的尺寸及选择 (35)9.1.1 进料管 (35)9.1.2 塔顶蒸汽出口管 (35)9.1.3 回流管管径 (36)9.1.4 塔釜出料液管 (36)9.1.5 塔底至再沸器的接管管径 (36)9.1.6 再沸器返塔连接管管径 (36)9.1.7 法兰的选择[5] (36)9.2 筒体与封头 (37)9.2.1 筒体 (37)9.2.2 封头[5] (37)9.2.3 支座的设计[5] (37)9.2.4除沫器设计 (37)9.2.5 手孔 (37)10 设计心得 (38)11 参考文献 (39)1 绪论乙醇—水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。
化工原理课程设计——筛板塔设计
第一章概述精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。
1．精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔内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。
精馏塔内，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。
本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。
但易漏液，易堵塞。
然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。
2．再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。
立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。
▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。
▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。
3．冷凝器（设计从略）用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。
第二章方案流程简介1．精馏装置流程精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。
流程如下：原料（丙稀和丙烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。
气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。
将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。
板式塔设计剖析
5.板式塔
5.1 概述
1）板式塔是逐级接触式的气液传质 设备即塔内的浓度呈阶跃式分布。 2）液体在重力作用下自上而下横向 通过各塔板下降；气体在压差作用 下自下而上穿过各塔板上升；气液 在塔板上接触传质。 3）板式塔应有的二个功能 —在板上充分接触，减小传质阻力； —在塔内充分逆流，增大传质推动力。
舌形塔板 优点：高生产能力，液沫夹带小。板上液层厚 度和板压降低。 缺点：当气速较大时，板上液层太薄，会使效 率显著降低。当气速很低时，易漏液。
5.2 板上气液接触状态 1）鼓泡接触——气速低，板上有明显的清液。 2）泡沫接触——气速高，板上基本是泡沫，液 为连续相。 3）喷射接触——气速特高， 气体为连续相。 临界点为转相点。 注意：工业中常用的是泡沫接触状态和喷射接 触状态，鼓泡接触状态很少使用 。
第一部分
1.设计任务
• • • • • 物系： 处理量： 原料含量（wt％） 塔顶含量（wt％） 塔底含量 （wt％）
2.课程设计的目的
1）熟悉查阅文献资料，收集有关数据，正确选 用公式 2）在兼顾技术上先进性﹑可行性﹑经济上合理 性。 3）进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。 4）用简洁的文字﹑清晰的图表来表达设计思想 和计算结果。
3.设计要求
1）阅读指导书和查阅资料 2）设计计算，编写说明书 3）绘图 NT ~ R或NT ~ R/Rmin 操作负荷性能图（精馏段、提馏段各一个） 精馏塔总装图 3#图纸 4）考核日期：7月4日:13:30-14:30（周五）
4.设计报告格式
（1）目录 （2）前言 （3）设计任务书 （4）设计方案确定 （5）工艺计算 （6）设计结果概要或设计一览表 （7）符号说明 （8）参考文献 （9）附图（精馏塔总装图）
筛板塔课程设计
筛板塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握筛板塔的基本结构和工作原理；2. 使学生了解筛板塔在化工过程中的应用及重要性；3. 帮助学生理解筛板塔内流体流动和传质过程的基本规律。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际工程问题的能力；2. 提高学生设计筛板塔并进行性能优化的技能；3. 培养学生通过实验和数据分析，对筛板塔操作进行故障诊断和调整的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，提高合作解决问题的能力；3. 引导学生关注环保和可持续发展，树立绿色化工观念。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为化学工程学科的基础课程，旨在帮助学生掌握筛板塔的相关知识。
学生年级为高中二年级，具有一定的化学和物理基础。
课程要求将理论知识与实际应用相结合，注重培养学生的实践能力和创新精神。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。
课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够描述筛板塔的结构、工作原理和应用场景；2. 学生能够运用流体力学和传质学知识分析筛板塔内流动和传质过程；3. 学生能够设计简单的筛板塔，并进行性能优化；4. 学生能够通过实验和数据分析，对筛板塔操作进行故障诊断和调整；5. 学生能够树立绿色化工观念，关注环保和可持续发展。
二、教学内容1. 筛板塔的基本概念：介绍筛板塔的定义、类型及其在化工生产中的应用。
教材章节：第三章第二节内容：板式塔的分类、结构特点、应用领域。
2. 筛板塔的结构与工作原理：分析筛板塔的构造、流体流动和传质过程。
教材章节：第三章第三节内容：筛板塔的结构设计、流体分布器、筛板性能、传质效率。
3. 筛板塔的流体力学和传质学原理：探讨流体在筛板塔内的流动特性、传质规律。
教材章节：第三章第四节内容：流体力学基础、塔板效率、传质系数、影响传质的因素。
4. 筛板塔的设计与优化：学习筛板塔设计方法，探讨性能优化策略。
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造价：
泡罩 >浮阀 >筛板
板效率： 浮阀、筛板相当 >泡罩
板式塔 塔板类型
喷射型塔板：
舌形塔板
浮舌塔板
无 溢 流 堰 ， 液 层 较 薄压，降 降 低 雾 沫 夹 带 少 ， 气 速 可高较， 生 产 能 力 增 大
喷射型
并 流 喷 射 ， 液 面 落 差 小
塔板
传 质 表 面 增 大 且 不 断新更， 传 质 效 果 提 高 板 效 率 并 不 是 很 高
防范措施： ——优化板结构,增大板间距,可提高液泛气速
塔板上汽液两相的流动现象
漏液：
塔板上汽液两相的流动现象
危害性：
一 般 ： 板 效 率 下 降 严 重 ： 不 能 操 作（ 漏 液 量 10% 液 体 流 量 ）
(此 时 为 气 速 下 限 漏 夜 气 速 )
产生原因：
气 流 过 小 气 布 不 均
液
相 相
表 表
示 示
:
EM Vy yn n * y yn n 1 1； yn *1(
xn 1)xn
：
E M Lx xn n 1 1 x xn n *； xn *
yn (1)yn
塔板效率
说明：
不同板的 总板效率
通E M常不相等；
E，0 但1 。E0 EM
影响因素：
塔板上汽液两相的流动现象
注意
通常希望在泡沫状态、喷射状态或两者的过渡状态下操作 液汽比较大时处于泡沫状态，较小时处于喷射状态
易挥发组分与难挥发组分的表面张力的相对大小对汽液接 触状态有影响
σ易＜σ难，宜在泡沫状态下操作 这时汽液两相所形成的泡沫层中的气泡稳定，泡沫层
较高，汽液两相接触面积大，塔板效率高
塔板结构：塔径、板间距、堰高、开孔率等； 物系性质：粘度、密度、表面张力、扩散系数等； 操作条件：温度、压强、气速、气液量比等。
第三部分：筛板式精馏塔设计方法
一. 工艺计算 二. 设备计算 三. 辅助设备计算 四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图
一．工艺计算
主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数和实 际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算
生 产 能 力 大 、 操 作 弹 性大
优
：
气
流
压
降
小
、
液
面
落
差小
浮 阀 塔 板
板效率较高
造 价 低
缺 ： 不 宜 处 理 易 结 焦 或粘 度 大 的 系 统
三种塔板的比较:
生产能力： 筛板 >浮阀 >泡罩
压降：
泡罩 >浮阀 >筛板
操作弹性： 浮阀 >泡罩 >筛板
QC 、QD —分别为塔顶冷凝器带走热量、塔顶产品带走热量
9/28/2019
二．塔和塔板主要工艺尺寸的设计
它包括板间距的初估，塔径的计算，塔板液流型式的确定，板上清 液高度、堰长、堰高的初估与计算，降液管的选型及系列参数的计算， 塔板布置和筛板的筛孔和开孔率，最后是水力校核和负荷性能图。
1、板间距 HT 的初估
气流压降小、液面 板效率较高
落差
小
缺：
小孔筛板易堵塞 操作弹性小
泡罩塔板：
优：不易漏液和堵塞、操作弹性高、板效率稳定
泡罩 塔板
结构复杂、造价高 液层厚，气流压降大
缺：雾沫夹带严重，气速受到限制
板效率低、生产能力低 渐被淘汰
浮阀塔板：
防范措施： ——预留安定区
五、塔板效率、塔高及塔径计算
塔板效率： 表示法：
塔板效率
总 板 效 率 E 0 (全 塔 效 率 )
实 理 际 论 板 板 数 数 N N T P 100% (N T 不 包 括 蒸 馏 釜 )
气
单板效率EM
—
(默弗里效率)
(ii)当塔顶为分凝器时, x0 xd K
先求出分凝器内与 xd 成相平衡的 x0,再由操作线方程以 x0 计算得出 y1，然后由相平衡方程由 y1 计算出 x1，如此交替地使用操作线方程和相 平衡关系逐板往下计算，直到规定的塔底组成为止，得到理论板数和加 料位置。
（3）加料板位置的确定
求出精馏段操作线和提馏段操作线的交点 xq 、yq ，并以 xq 为分
气流截面积固定，操弹作性小 a、舌型塔板—
气相夹带严重，板效降率低 气流截面积可调，操弹作性大
b、浮动喷射塔板 — 存在漏夜和吹干现象板，效率降低
c、浮舌塔板— 操作弹性大、压降低特，适用减压蒸馏
二.塔板上汽液两相的流动现象
气液接触状态
塔板上汽液两相的流动现象
塔板上汽液两相的流动现象
筛板的筛孔孔径与开孔率较小时易形成泡沫接触状态
三、塔板上汽液两相的非理想流动现象
雾(液)沫夹带：
分析： 板 间 反 混 塔 板 效 率 降 低
产生原因：
气 速 过 大 板 间 距 过 小
确定原则： 夹 带 量 0 .1 k g (液 )k g (气 )
防范措施： 气泡夹带
适当加大板间距
空间不均匀流动
气体流速不均匀 液体流速不均匀
四、塔板上汽液两相的不正常流动现象
液泛(淹塔)：
塔板上汽液两相的流动现象
危害性： 操作被完全破坏 产生原因：
液 流 过 大 液 体 来 不 及 下 流 液 泛 过 量 雾 沫 夹 带 (上 气 限 为 流 液 过 泛 大 气 速 ) 过 量 雾 沫 夹 带 降 上 液 下 管 板 负 间 担 压 降 液 泛
化工原理课程设计 ——筛板(浮 阀)式精馏塔设计
常州大学 2019年1月
第一部分：化工原理课程设计任务
书 一. 设计题目：苯——甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计
二. 原始数据 年处理量：25000 30000 35000 40000 45000 50000吨 料液初温：35℃ 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率） 塔顶产品浓度：98.5%（苯质量分率） 塔底釜液含甲苯量不低于 98%(以质量计) 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 kp（表压） 冷却水温度：10℃ 饱和水蒸汽压力：0.25Mp(表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址：江苏地区
式中： QV 、QW、QL、QB、QF、QR 分别是塔顶蒸汽带出的热
量、塔底产品带出的热量、塔设备的热损失、塔釜加热量、进料带入 的热量、回流带入热量、
其中：塔设备的热损失Q L 0.1QB
再沸器热负荷 QB 1.1 QV QW QR QF
冷凝器热负荷 Q C QV Q D Q R
三. 设计任务 完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和
选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书 。
四. 设计内容 1. 工艺设计 （1）选择工艺流程和工艺条件
．加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。
界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到
xn xq且xn1 xq 时，就以第 n 块板为进料板。
（4）实际板数的确定
板效率：利用奥康奈尔的经验公式
ET 0.49 L 0.245 其中：
—塔顶与塔底的平均温度下的相对挥发度
L —塔顶与塔底的平均温度下的液相粘度, mpa s
xD yq
yq xq
其中利用 t～x～y 关系，并借助二次样条插入的方法，求得
塔顶塔底的温度，进而求取全塔的平均温度，从而可以根据全
塔平均温度求取全塔平均相对挥发度。
式中： R ---回流
Rmin —最小回流比
—全塔平均相对挥发度
3.理 论 板 数 和 实 际 板 数 的 确 定
（1）逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。
3. 附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型 加料泵以每天工作3小时计（每班打1小时）。 大致估计一下加料管路上的管件和阀门。
(2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。
贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型 对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。
(4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器进行
选型设计。
4.编写设计说明书 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工艺流程图，塔板结构简图和计算机 程序框图和原程序。
2. 确定最小回流比
一般是先求出最小回流比，然后根据
R 1.1 — 2 Rmin ,确定回流比
Rmin
是根据汽液相平衡方程
y
1
x
1
Hale Waihona Puke q 线方程 y q x xF q 1 q 1
联 立 求 得 交 点 xq
yq ， 然 后 代 入 方 程
Rmin
对于多组分的液相粘度： L
xi Li
Li —液态组分 i 的粘度, mpa s
xi — 液相中组分 i 的摩尔分率
实际理论板数
N实
N理 ET
4、塔的气液负荷计算