【管理资料】板式精馏塔设计计算汇编
精馏塔塔设计及相关计算
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------精馏塔塔设计及相关计算2011板式精馏塔设计任务书板式精馏塔的设计选型及相关计算设计计算满足生产要求的板式精馏塔，包括参数选定、塔主题设计、配套设计及相关设计图Administrator 09 级化工 2 班xx2011/12/11/ 27目录板式精馏塔设计任务....................................... 3一．设计题目. (3)二．操作条件 (3)三．塔板类型 (3)四．相关物性参数 ................................................ 3 五．设计内容 .................................................... 3设计方案 ...................................错误！未定义书签。
一．设计方案的思考 .............................................. 6 二．工艺流程 . (6)板式精馏塔的工艺计算书 ................................... 7一．设计方案的确定及工艺流程的说明............................... 二．全塔的物料衡算 ............................................... 三．塔板数的确定 ................................................. 四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算................... 五．精馏段的汽液负荷计---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 算 ......................................... 六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 ............................... 七．塔板负荷性能图 ...............................................筛板塔设计计算结果 .....................错误！未定义书签。
板式精馏塔设计计算
二、化工原理课程设计的内容
1、课程设计的基本内容 （1）设计方案简介 对给定或选定的工艺流程，主要的设备型式进行简要的论述； （2）主要设备的工艺设计计算 包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸 计算及结构设计； （3）典型辅助设备的选型和计算 对典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定； （4）工艺流程简图 以单线图的形式绘制流程图，标出主体设备和辅助设备的物料 流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点； （5）主体设备工艺条件图（装配图） 图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；3
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物性参数表
温度t ℃
80
90 100 110
120
L(苯) kg/m3
815 803.9 792.5 780.3
L(甲苯) kg/m3 L(苯) mN/m
810 800.2 790.3 780.3 21.27 20.06 18.85 17.66
L(甲苯) mN/m 21.69 20.59 19.94 18.41
此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设 计和制造上提供了方便。 4、多股进料
本次设计宜采用单股进料。
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5、加热方式的选择
◇加热方式：蒸馏釜的加热方式通常采用பைடு நூலகம்接蒸汽加热，设
置再沸器。若塔底产物近于纯水，而且在浓度稀薄时溶液的相对
挥发度较大(如酒精与水的混合液)，便可采用直接蒸汽加热。
◇加热剂：T＜180℃，常用饱和水蒸气。
精馏塔的设计计算
1
第一节 概述
一、化工原理课程设计的目的和要求
通过课程设计，学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1. 查阅资料，选用公式和搜集数据的能力； 2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合 理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想， 在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力； 3. 迅速准确的进行工程计算的能力； 4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
板式精馏塔设计
板式精馏塔设计一．生产工艺流程设计化工装置设计中，生产工艺流程设计的目的是，确定生产方式之后，以流程图的形式表示出由原料到产品的整个生产过程中物料被加工的顺序，及各段物料的流向。
并表示出生产中采用的化工操作单元及设备。
1．化工工艺流程草图便于进行物料衡算和热量衡算。
定性地标出物料由原料转化为产品的变化、流向及所采用的化工过程及设备。
2．带控制点的流程图此图表示出全部工艺设备、物料管线、阀件、设备的辅助管线以及工艺和自控仪表、图例、符号等。
二．精馏塔的工艺设计1．流程的选择精馏装置是由精馏塔、再沸器、冷凝器等设备组成。
精馏塔消耗的热量很多，绝大部分用于反复蒸发回流液，其余被塔顶冷凝器中的冷却水及残液冷却剂带走。
塔的热效率低节能是确定流程时应考虑的一个重要问题。
从经济方面考虑，尽量利用整个系统的热能，降低费用；另一方面要考虑操作的稳定性，保证质量。
例如：塔顶蒸汽冷凝放出大量热，但能位低，不能作塔釜热源；釜残液温度虽高，若直接预热料液，传热系数小（液—液换热）且采用温控措施。
总之在确定流程时需要考虑经济和操作控制等因素。
2．塔压的选择确定操作压力时，应根据精馏物料的工艺特性，兼技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
一般除热敏性物料外，凡常压精馏能达到要求的都应采用常压，对热敏性或混合液沸点过高宜采用减压，对常压下气态物料应采用加压精馏。
3．进料状态料液的热状态与所需的塔板数目、加料板的位置及塔径的大小有密切的关系。
五种进料状况中以泡点进料最常见。
这种进料的优点是塔的操作易控制，不受季节气温变化的影响，而且精馏段、提馏段可采用相同的塔径，在设计和制造上较为方便，但需增设预热器。
4．加热方式蒸馏釜的加热方式大都采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
5．回流比的选择回流比R 不仅影响理论塔板数，还影响加热蒸汽量和冷却水的消耗量，影响塔径、再沸器和冷凝器的尺寸及塔板的结构尺寸等。
选择适宜的回流比，主要从经济观点出发，力求使设备费和操作费之和最低。
板式精馏塔的设计
密封件的设计需要考虑到密封性能、耐高温和耐腐蚀性等因素。在实际设计 中，一般选用机械密封或填料密封等形式，并需要对密封件的材料和制造工艺进 行严格筛选和考核。 4.3支架设计支架是板式精馏塔的支撑部件，主要作用是固 定板片和密封件等元件。支架的设计需要考虑到设备的强度、稳定性和操作方便 性等因素。
2.3数据采集为了进பைடு நூலகம்板式精馏塔的设计，需要采集物料的物性参数、操作 条件以及类似设备的运行数据等。
2.4设计参数计算根据采集的数据和流程规划，计算板式精馏塔的主要参数， 包括塔高、塔径、板数、间距、流体力学等。
2.5辅助设计进行辅助设计，包括塔内件的材料选择、制造工艺、结构设计 等，确保塔体和内部构件的稳定性和耐用性。
传感器设计需要考虑到测量的准确性、稳定性和可靠性等因素。在实际设计 中，一般选用电感式、电容式、光电式等传感器形式，并需要对传感器的位置和 数量进行合理布置和选择。 5.
感谢观看
2、基本设计流程板式精馏塔的设计流程包括以下几个方面：
2.1设计目标确定首先需要明确板式精馏塔的设计目标，包括分离的物料种 类、分离的纯度、处理能力、操作压力和温度等。
2.2流程规划根据设计目标，确定板式精馏塔的流程。流程规划包括物料的 预处理、进料方式、操作模式、加热和冷却方式以及塔内件的结构设计等。
板式精馏塔的设计
基本内容
板式精馏塔是一种广泛应用于化工、石油、食品和医药等行业的蒸馏设备。 它通过将液体混合物进行多次汽化和冷凝，从而将不同沸点的组分分离出来。本 次演示将详细介绍板式精馏塔的设计流程、塔体设计、传质元件设计、控制系统 设计以及数据分析与结果呈现。
1、引言板式精馏塔是一种高效的分离设备，通过多次汽化和冷凝将液体混 合物分离成不同沸点的组分。在化工、石油、食品和医药等行业，板式精馏塔被 广泛应用于原料的预处理、产品的提纯和分离以及废液的处理等。因此，板式精 馏塔的设计对于工业生产过程的经济性和效率具有重要意义。
板式精馏塔设计方案.doc
板式精馏塔设计方案.doc一、外观形状与换热系数规格参数1.1 外形结构：精馏塔为单体不等级式精馏塔，整体结构采用焊接式框架结构，外形尺寸如下：外径2450mm，高度7600mm，内表面放置一层3mm厚钢板，并铺设隔热有机玻璃棉，厚度25mm，材料为石墨纤维，隔热效果良好。
1.2 换热系数：采用U型U6型不锈钢无缝管，壁厚＞10mm，热膨胀率≤2*10-4℃-1，热交换系数＞400W/㎡·K，抗压强度不低于2×105Pa，抗拉强度不低于2×103Pa。
二、入料与出料口规格参数2.1 入料口：常'温法精馏塔内压，安装4只RF80-60-10多孔盘 '带式倒流，提升机DC118-4-31.5型送料泵，盘式换流器的设计给令为：DN80mm-100mm。
2.2 出料口：异物自动移进、常温碱化、水冷却，DG15-50-61型液体抽山泵，泵循环冷却水，DN50mm-100mm。
三、内料加热器及混合池参数3.1 内料加热器：精馏塔内加热系统,采用TK型双环等温加热器，耐压≤1.3百帕，温度范围０—９９℃、DN50—DN75。
3.2 混合池：多口法集中混合池，圆形台面螺旋横梁静力结构，尺寸根据技术参数设计，材料设计为抗腐蚀不锈钢304。
四、排放管与分离器规格参数4.1排放管：采用合金密封软管，壁厚≥4mm，具备良好的抗拉及抗压能力，耐温高达560℃，全体结构静力平衡设计，三通式结构39型DN20mm—DN30mm，止回阀定位器。
4.2分离器：采用 320L 型加热分离器，整体结构采用常温法设计，叶镜式支架，尺寸为 1000mm x1000mm x800mm ，厚度 3mm，材质不锈钢 304。
精馏塔(板式)设计
精馏塔板的设计还需要考虑到不同物 质的沸点、蒸汽压等物性参数，以及 操作条件下的温度、压力等参数，以 确保分离过程的顺利进行。
精馏塔板的设计需要考虑到液体的流 动特性、蒸汽的流动特性以及它们之 间的相对流动方向，以达到最佳的分 离效果。
设计流程
选择合适的塔板类型
根据设计目标和工艺要求，选 择适合的塔板类型，如泡罩塔 板、浮阀塔板、筛孔塔板等。
详细描述
石油精馏塔设计需要考虑多方面的因素，如原料性质、产品 要求、操作条件等。在设计过程中，需要选择合适的塔板类 型和数量，确定适宜的工艺流程和操作参数，以满足生产需 求。
案例二：酒精精馏塔设计
总结词
酒精精馏塔设计是一种常见的精馏塔设计案例，主要应用于酿酒和生物燃料领域 。
详细描述
酒精精馏塔设计需要考虑酒精的提取和纯化过程。在设计过程中，需要选择适合 的塔板和填料，确定适宜的操作压力和温度，以保证酒精的纯度和回收率。
设计的重要性
01
02
03
提高分离效率
精馏塔板设计的核心目标 是提高分离效率，使产品 达到更高的纯度或回收率。
降低能耗
精馏塔板设计的另一个重 要目标是降低能耗，通过 优化设计，降低操作过程 中的热能消耗。
提高生产能力
良好的精馏塔板设计可以 提高生产能力，从而提高 设备的产能和经济效益。
02 精馏塔(板式)的工艺设计
塔板热力学计算
传热系数
根据物料特性和工艺要求，计算并选 择合适的传热系数，以提高热力学效 率。
温度分布
通过计算温度分布，可以了解物料在 塔板上的温度变化情况，从而优化操 作条件和塔板结构。
03 精馏塔(板式)的设备设计
塔体设计
塔体直径
板式精馏塔设计方案
板式精偕塔设计方案一、设计方案确定1.1精僻流程精僻装置包括精僻塔，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，送入精僻塔。
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，不届于此类。
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11.5万吨乙醇一水溶液系统，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：因为精僻塔精僻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。
精馏塔(板式)设计
PA α= ∗ PB
（三）塔板数的确定 1、作出x-y相图 、作出 相图 2、最小回流比及操作回流比 、 3、理论板数及加料位置 、 ①求精馏塔的汽、液相负荷 求精馏塔的汽、
∗
R = 1.5 Rmin
L′ = L + qF = RD + qF
V ′ = V + (q − 1) F = ( R + 1) D + (q − 1) F
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） 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 （8）工艺流程 ） 3、正戊烷和正己烷的性质、用途等 、正戊烷和正己烷的性质、
化工原理课程设计
二．工艺计算
主要内容是( 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 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示， 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论板 计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时 在塔板设计时， 计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体积 流量m /s表示 因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。 表示。 流量 m3/s 表示 。 因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位 。 （一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 、原料液及塔顶、
化工原理课程设计
②求精馏段、提馏段的操作线方程 求精馏段、
R xD y= x+ R +1 R +1
③作图求出理论板数 ④逐板计算求理论板数
WxW L + qF y′ = x′ − L + qF − W L + qF − W
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2、课程设计组成 （1）设计说明书主要内容：
◇封面（课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间 ）； ◇ 目录； ◇ 设计任务书； ◇ 工艺流程图及设计方案说明； ◇ 设计条件及主要物性参数表； ◇ 工艺设计计算； ◇ 设计结果汇总表； ◇ 辅助设备的设计及选型； ◇ 设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论； ◇参考资料。 （2） 工艺流程图及主体设备装配图；
3、进料状况的选择 进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切
的联系。 在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到
泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较 容易控制，不致受季节气温的影响。
此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设 计和制造上提供了方便。 4、多股进料
板式精馏塔设计计算
二、化工原理课程设计的内容
1、课程设计的基本内容 （1）设计方案简介 对给定或选定的工艺流程，主要的设备型式进行简要的论述； （2）主要设备的工艺设计计算 包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸 计算及结构设计； （3）典型辅助设备的选型和计算 对典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定； （4）工艺流程简图 以单线图的形式绘制流程图，标出主体设备和辅助设备的物料 流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点； （5）主体设备工艺条件图（装配图）
二、工艺计算 （一）全塔物料衡算
1、计算原料液、塔顶、塔底浓度 2、平均分子量：（原料液MF、塔顶MD 、塔底MW ） 3、物料衡算求W、D kmol/h 4、塔板数的计算 （1）理论板数的计算：
作y－x图、t－x－y图； 求最小回流比Rmin、实际回流比R； 图解法求理论板数N。
（2）全塔效率ET 可查P145页图11-21确定
3、注意事项 整个设计是由论述、计算和绘图三部分组成。 ◇论述应该条理清晰，观点明确； ◇计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所用
数据必须注明出处；
◇图表应能简要表达计算的结果。
三、化工原理课程设计的步骤
本设计按以下几个阶段进行： 1、根据设计任务和工艺要求，确定设计方案。根据给定任务， 对精馏装置的流程、操作条件、塔板类型等进行论述。 2、蒸馏塔的工艺计算
本次设计宜采用单股进料。
5、加热方式的选择 ◇加热方式：蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设
置再沸器。若塔底产物近于纯水，而且在浓度稀薄时溶液的相对 挥发度较大(如酒精与水的混合液)，便可采用直接蒸汽加热。
◇加热剂：T＜180℃，常用饱和水蒸气。 ◇再沸器结构：
小塔可在塔底，形式有夹套式、蛇管式、列管式。 大塔一般在塔外，形式为列管式，有立式和卧式两种。 6、冷却方式 通常在塔顶设置蒸气全部冷凝的全凝器。其为辅助设备，需 进行选型，多采用列管式，水平或垂直放置。
pm(提)=( pW+ pF)/2
2、操作温度
塔顶tD ：可由t-x-y图查得塔顶tD 、塔底tW 、进料处tF 。 平均温度：tm(精)=( tD+ tF)/2
tm(提)=( tW+ tF)/2
t/℃
如图：xF=0.5， xw=0.05时， 泡点进料tF=92℃ （露点进料tF=101℃） 塔底 tw=108℃
Vm
pmMVm RTm
（2）液相平均密度
1
Lm
ai
i
（3）计算塔顶、塔底、进料处气、液相平均密度；
（4）计算精馏段、提馏段平均密度。
平均密度：Lm (精)=(LD+ LF)/2 Vm (精)=(VD+ VF)/2 Lm (提)=(LW+ LF)/2 Vm (提)=(VW+ VF)/2
4、液体平均表面张力
或：av =0.1～1.0时，
ET0.4(9
)0.245
av
（3）实际塔板数NP
NPN/ET
分别求精馏段和提馏段所需实际板数
（二）塔的工艺条件及物性数据
1、操作压强
塔顶pD ： pD 表 10 .3 1k Pa 塔底 p W p ： D 表 1 .3 0 N 1 P p k Pa 进料 p F p D ： 表 1.3 0 N （ P 1 p 精 k） P a 平均压强：pm(精)=( pD+ pF)/2
如塔顶：y1 = xD =0.966，按气液平衡关系 可查得x1 =0.916 则：MVDm= 0.966×78.11+(1－0.966) ×92.13=78.59 kg/kmol MLDm= 0.916×78.11+(1－0.916) ×92.13=79.29 kg/kmol
3、平均密度
（1）气相平均密度
提馏段平均温度：
tm=( tW+ tF)/2 ＝(92+108)/2＝100 ℃
110 10y t-x
x (y) 1.0
2、平均摩尔质量 （1）由塔顶、塔底、进料处的浓度计算平均摩尔质量； （2）计算精馏段平均摩尔质量MVm (精)、 MLm (精)； （3）计算提馏段平均摩尔质量MVm (提)、 MLm (提)。
第二节 板式精馏塔的工艺计算
一、设计方案的确定 1、装置流程的确定：
经济方面：充分考虑整个系统的热能利用，降低操作费用。 操作的稳定性：加热蒸汽的压力、进料量、回流液等 2、操作压力的选择：设计压力一般指塔顶压力。 蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。 确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质， 兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。 可考虑取常压操作，塔顶压力为4kPa（表压）， 每层塔板压降p≤0.7kPa。
（1）液相平均表面张力 m xii
（2）查塔顶、塔底、进料温度下的液体的表面张力； （3）计算塔顶、塔底、进料处液相平均表面张力； （4）计算精馏段、提馏段平均表面张力。 5、液体平均粘度
◇确定理论塔板数（作图法）、实际板数； ◇确定塔高和塔径。
3、塔板设计： ◇设计塔板各主要工艺尺寸 溢流装置、塔板布置、筛孔或浮阀的设计及排列（图）； ◇进行流体力学校核计算； ◇画出塔的负荷性能图。
4、管路及附属设备的设计与选型，如冷凝器、泵等。 5、抄写说明书。 6、绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔装配图。