板式精馏塔设计计算70页PPT
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精馏塔的设计计算 课件
化工原理
2012年12月25日8时51分
3.2.6.1 逐板计算法
6
计算过程： 第一层塔板上升的蒸 气（组成为y1 ），经 全凝器全部冷凝为饱 和温度下的液体，因 此蒸气与馏出液、回 流液的组成相同，即 y1=xD。
化工原理
2012年12月25日8时51分
3.2.6.1 逐板计算法
7
计算过程： 根据理论塔板的概念， 自第一层板下降的液 体组成x1与y1互成平 衡，则由平衡方程可 知：
化工原理
x1 x2 x3
xn xF
xn 1
xm xW
2012年12月25日8时51分
3.2.6.2 图解法（McCabe-Thiele法）
11
用图解法求理论板数与逐板计算法原理相同，只是用
图线代替方程，以图线的形式求取理论塔板数。 图解法的基本步骤 梯级的含义
化工原理
2012年12月25日8时51分
1.5 x 0.033
（5）由上而下逐板计算所需要的理论塔板数
y1 xD 0.9
x1 y1 0.9 0.79 1 y1 2.47 2.47 1 0.9
y2 0.67 x1 0.3 0.67 0.79 0.3 0.82
3.2.6 精馏设计计算
1
田文德 青岛科技大学化工原理教研室 TEL: 84022026 Email: tianwd@
化工原理
2012年12月25日8时51分
本节主要内容
2
精馏设计计算类型 逐板计算法 图解法 Aspen DISTIL软件介绍
化工原理
2012年12月25日8时51分
精馏计算的两种类型
筛板精馏塔设计PPT课件
塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：101kPa（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
筛板精馏塔设计
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
筛板精馏塔设计
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
筛板精馏塔设计
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
表1 物料衡算表
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
筛板精馏塔设计
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
筛板精馏塔设计
苯酚组成 74% 77%
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
筛板精馏塔设计
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
筛板精馏塔设计
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
筛板精馏塔设计
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
表1 物料衡算表
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
筛板精馏塔设计
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
筛板精馏塔设计
苯酚组成 74% 77%
板式精馏塔的操作及其全塔效率的测定课件
工作原理
基于物质间沸点的不同，通过加 热和冷凝的方式实现物质的分离。
板式精馏塔的分类及特点
分类
浮阀塔、泡罩塔、筛板塔等。
特点
板式精馏塔具有较高的分离效率，同时操作弹性大，能够适应不同的操作条件。
板式精馏塔的主要性能参数
01
02
03
板效率
衡量塔板分离能力的指标。
板压降
衡量气体通过塔板的难易 程度的指标。
板式精馏塔简介
板式精馏塔是一种广泛应用于化工、石油、食品等行业的蒸 馏设备。
它主要由塔体、塔板和再沸器等组成，具有操作弹性大、分 离效率高等特点。
板式精馏塔的操作
操作前准 备
检查设备是否完好，确认原料液和 蒸汽的来源和质量。
进料
将原料液加入塔内，控制流量和温度。
蒸汽加 热
开启蒸汽加热器，使原料液在塔内 受热汽化。
优化回流比
通过调整回流比，实现物料的最佳分离效果和最小的能耗。
板式精馏塔的应用及发展
板式精馏塔在工业中的应用实例
石油化工领域
用于分离和提纯石油化工 产品，如汽油、柴油、煤 油等。
食品工业领域
用于分离和提纯食品添加 剂、香料和色素等。
医药工业领域
用于分离和提纯药品、中 间体和原料药等。
新型高效板式精馏塔的开发与研制
提高途径包括
优化进料组成和流量、适当提高操作压力和温度、合理选择板间距和板效率高的 板等。此外，定期清洗和维护设备、加强操作管理等也是提高全塔效率的有效途 径。
板式精馏塔的优化设计
板式精馏塔的工艺流程设计优化
减少物料的停留时间
通过缩短流程路径、优化物流时间等方式，降低物料的停留时间， 提高分离效率。
液泛气速
基于物质间沸点的不同，通过加 热和冷凝的方式实现物质的分离。
板式精馏塔的分类及特点
分类
浮阀塔、泡罩塔、筛板塔等。
特点
板式精馏塔具有较高的分离效率，同时操作弹性大，能够适应不同的操作条件。
板式精馏塔的主要性能参数
01
02
03
板效率
衡量塔板分离能力的指标。
板压降
衡量气体通过塔板的难易 程度的指标。
板式精馏塔简介
板式精馏塔是一种广泛应用于化工、石油、食品等行业的蒸 馏设备。
它主要由塔体、塔板和再沸器等组成，具有操作弹性大、分 离效率高等特点。
板式精馏塔的操作
操作前准 备
检查设备是否完好，确认原料液和 蒸汽的来源和质量。
进料
将原料液加入塔内，控制流量和温度。
蒸汽加 热
开启蒸汽加热器，使原料液在塔内 受热汽化。
优化回流比
通过调整回流比，实现物料的最佳分离效果和最小的能耗。
板式精馏塔的应用及发展
板式精馏塔在工业中的应用实例
石油化工领域
用于分离和提纯石油化工 产品，如汽油、柴油、煤 油等。
食品工业领域
用于分离和提纯食品添加 剂、香料和色素等。
医药工业领域
用于分离和提纯药品、中 间体和原料药等。
新型高效板式精馏塔的开发与研制
提高途径包括
优化进料组成和流量、适当提高操作压力和温度、合理选择板间距和板效率高的 板等。此外，定期清洗和维护设备、加强操作管理等也是提高全塔效率的有效途 径。
板式精馏塔的优化设计
板式精馏塔的工艺流程设计优化
减少物料的停留时间
通过缩短流程路径、优化物流时间等方式，降低物料的停留时间， 提高分离效率。
液泛气速
精馏塔课程设计PPT课件
计算塔底温度（TW）
否
是
TW＝（TW）？
计算结束
19
九、部分物性数据 表 1 分子量、沸点及临界数据
物质名 乙醇
M tb(℃) tc(℃) pc(atm)
水
表2 饱和蒸气压 表3 液体的密度 表4 液体的表面张力
20
表4 液体的表面张力
温度与表面张力的关系：
2 1
Tc Tc
T2 T1
早完成早自由
6
四、课程设计过程注意问题
❖ 认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。 ❖ 计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，
避免大的返工。 ❖ 要求来教室进行设计，每天签到与检查进度。
7
五、参考资料
No
题名
1 冷换设备工艺计算手册
2 石油加工单元过程原理．上
3 石油加工单元过程原理．下
二、塔径的计算
塔径公式计算 ： D 4Vs
u
计算空塔气气速(u) 应注意以下事项：
❖ 空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条 件进行选择。
❖ 推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较 大直径。
❖ 精馏段与提馏段应分别计算,如两段塔径相差不多,可采用同 一塔径.
25
五、标准塔板的选取 当已知塔径和开孔率，可以从附表十《单溢流浮
八、塔底温度、压力、理论板数的迭代计算
求得各组份的饱和蒸气压再求 相对挥发度。
已经确定塔顶温度TD 假定塔底温度TW
加压塔：先由塔底温度求得塔 底压力，再求平均塔压。由塔 平均压力和温度求Ki，再求相 对挥发度。
计算各组分相对挥发度
计算理论塔板数
板式精馏塔设计
板式精馏塔设计
计算方式及数据参考:化工热力学，分离工程，化工原理，板式塔指导书 感谢谢佩佩和项杨同学对公式推导的帮助
2020/1/25
组员: 倪笑泉 赵世杰 赵云 朱博也
指导老师：祝铃钰 朱菊香
1 ASPEN导出数据
ห้องสมุดไป่ตู้筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
流 程 优 化 后 的 塔 板 关 键 数 据
2020/1/25
ASPEN导出数据
1 ASPEN导出数据
筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
筛板塔板流体力学计算
预 塔 精 馏 段 第 一 块 板
2020/1/25
1 ASPEN导出数据
筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
浮阀塔板流体力学计算
双 流 型 浮 阀 板 常 压 塔 计 算 结 果
2020/1/25
浮阀塔板流体力学计算
双 流 型 浮 阀 板 加 压 塔 计 算 结 果
2020/1/25
1 ASPEN导出数据
筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
①提馏段和精馏段塔径相差较大 ②塔径校核Lv和F很难同时达到标准 ③负荷性能图与书上不相似 ④侧线出料的塔负荷性能图线不符合
2020/1/25
2020/1/25
计算方式及数据参考:化工热力学，分离工程，化工原理，板式塔指导书 感谢谢佩佩和项杨同学对公式推导的帮助
2020/1/25
组员: 倪笑泉 赵世杰 赵云 朱博也
指导老师：祝铃钰 朱菊香
1 ASPEN导出数据
ห้องสมุดไป่ตู้筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
流 程 优 化 后 的 塔 板 关 键 数 据
2020/1/25
ASPEN导出数据
1 ASPEN导出数据
筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
筛板塔板流体力学计算
预 塔 精 馏 段 第 一 块 板
2020/1/25
1 ASPEN导出数据
筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
浮阀塔板流体力学计算
双 流 型 浮 阀 板 常 压 塔 计 算 结 果
2020/1/25
浮阀塔板流体力学计算
双 流 型 浮 阀 板 加 压 塔 计 算 结 果
2020/1/25
1 ASPEN导出数据
筛板塔板流体力学计算 2
3 浮阀塔板流体力学计算
2020/1/25
待解决问题 4
①提馏段和精馏段塔径相差较大 ②塔径校核Lv和F很难同时达到标准 ③负荷性能图与书上不相似 ④侧线出料的塔负荷性能图线不符合
2020/1/25
2020/1/25
精馏塔(板式)设计 (1)PPT课件
（一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
求出 xf、 ： xD、 xW
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
化工原理课程设计
3、物料衡算
FDW FfxDDxWWx
塔顶产品易挥发组分回收率η为： η= DxD/FxF 式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液
的摩尔流量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产 品、塔底馏出液组成的摩尔分率
蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、塔釜冷却器和产品冷却器等设备，操作方式
（1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）加料方式的选择（预加热） （4）回流比的选择 （5）加热器的选择
化工原理课程设计
（6）冷凝器的选择 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器）
（7）加料方式的选择 高位槽或泵
1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.4～0.7KPa（取最大值） 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压降。
化工原理课程设计
2、操作温度 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度， 苯、甲苯的饱和蒸气压由Antonie方程计算。 依次求出塔顶温度、进料板温度、塔底温度及精馏段、 提馏段平均温度 3、平均摩尔质量 塔顶气、液混合物平均摩尔质量 进料板气、液混合物平均摩尔质量
R1.5Rmin
①求精馏塔的汽、液相负荷
L Lq FR D qF
V V ( q 1 ) F ( R 1 ) D ( q 1 ) F
化工原理课程设计
②求精馏段、提馏段的操作线方程
y R x xD R1 R1
③作图求出理论板数
y LqFx WWx LqF W LqF W
化工原理课程设计-板式精馏塔设计60页PPT
。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
化工原理课程设计-板式精馏塔设计
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
化工原理课程设计-板式精馏塔设计
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
板式塔筛板塔设计ppt课件
uf
uf Cf20200.2LVV0.5
式中
—— 气体负荷u因f 子，m/s；可由
查取
C f 20 —— 液相表面张力，mN/m
图3
—— 气、液相密度，kg / m³
注意V：、L是以塔内气体流通Fra bibliotek积，即塔的横截面积减去降
液管面积（uAfT –Af ）为依据计算的。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
（1）塔板直径D； （2）板间距HT； （3）溢流堰的型式，长度 lW 和高度 hw； （4）降液管型式、降液管底部与塔板间的距离ho；
（5）液体进、出口安定区的宽度Ws’、Ws ,边缘
区宽度Wc；
（6）筛孔直径do,孔间距t。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
(1) 若V、L变化不大，可以精馏段或提馏段的平均值为
代表进行设计.
(2) 若V、L变化较大，应分段处理，各段分别取平均值
进行设计。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
4.2塔板的设计参数
筛板塔设计必须确定的主要结构参数有（参阅 图 2 ）：
3.4.2塔板效率的估计
塔板效率与物系性质、塔板结构及操作条件 等众多因素有关，尚无精确的计算方法。
常用的估计方法有： （1）参考生产现场同类型的塔板、物系性质
相同（或相近）的塔板效率数据。 （2） O’connell关联图 （3）朱汝瑾公式 （4）Van Winkle 关联 （5）A·I·Ch·E 法