化工原理填料精馏塔课程设计_图文
化工原理课程设计---板式精馏塔设计
（1）、降液管的宽度Wd 与截面积 Af
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 0.1Q B
再沸器热负荷 QB 1.1 QV QW QR QF
冷凝器热负荷 Q C Q V Q D Q R
b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则，尽量使用 计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。
c. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到全塔理 论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。 然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔 板数，确定加料板位置。
LS
LM Lm
3600 Lm
V—塔内气体摩尔流量 kmol/h
Vs—塔内气体体积流量 m 3 s
MVm 、 MLm —分别为精馏段气相平均分子量、液相平均分子量
Vm、 Lm —分别为精馏段气相平均密度、液相平均密度 kg m
(2)、提馏段气液负荷计算(同上)
2019/9/17
5、热量衡算
总热量衡算 QV QW Q L QB QF QR
表 1 板间距与塔径关系
塔径 D, m
0.3～0.5 0.5～0.8 0.8～1.6 1.6～2.0
塔板 间 距 HT mm 200～300 250～350 350～450 450～600
2019/9/17
2、塔径 D 的初估与圆整
根据流量公式计算塔径，即 D 4V S
u
式 中 Vs—塔 内 的 气 相 流 量 ，m 3 s
化工原理课程设计精馏塔
最常用的塔设备可分为两大类：板式塔和填料塔。此外，还 有多种内部装有机械运动构件的塔，例如脉动塔河转盘塔等，则 主要用于萃取操作。
1 概述 均相物系的分离方法有吸收、萃取、干燥、精馏等操作，其 中工业上分离均相液体混合物最常用的过程是蒸馏。利用液体混 合物中组分挥发性能的差异，以热能为媒介使其部分汽化，从而 在气相富集易挥发组分，液相富集难挥发组分，使混合物得以分
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化工原理课程设计
离的方法称为蒸馏。根据操作方式，蒸馏分为简单蒸馏、平衡蒸 馏和精馏。前两种只能实现初步分离，而精馏能实现混合物的高 纯度分离，无需与外界进行热量交换，采用多次平衡级的蒸馏过 程来实现混合液的高纯度分离，这种多级蒸馏过程的组合就是精 馏。
3.2、物料衡算
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化工原理课程设计
3.2.1、质量流量 全塔物料横算式：
mF=mD+mW mFωF=mDωD+mwωw 已知mF=9200kg·h-1,代入数据得 9200=mD+mW 9200 × 0.248=mD × 0.893+mw × 0.0095 联立，解方程得
mD=2383.531 kg·h-1
4、选择进料泵进料，进料温度为 20℃冷液。 5、塔釜采用分离式间接蒸汽加热、塔顶蒸汽采用全凝器冷凝。 三、塔型
板式塔型自选 四、设计内容
1、二元物系精馏用筛板塔的工艺设计，主要包括精馏系统工艺流 程的确定、物料衡算、热量衡算、理论塔板数的计算、精馏塔的工艺 条件及有关物性数据设计计算、精馏塔的工艺尺寸计算，气体通过塔 板的压力降、降液管内液体停留时间和液面高度的计算，塔顶冷凝器 及管道的工艺计算和选型，泵的工艺选型等附属设备的选型计算。
填料塔化工原理课程设计
摘要在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。
在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：①回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；②除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。
实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。
吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。
在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。
气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。
填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。
塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。
支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。
填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。
填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。
这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，然后再进行解吸处理得到二氧化硫。
要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。
目录摘要...............................................................目录...............................................................第一章设计方案的内容...........................................1.1流程方案......................................................1.2设备方案......................................................第二章设计方案的确定............................................2.1吸收流程选择..................................................2.1.1吸收工艺流程的确定 ......................................2.1.2流程装置的确定 ..........................................2.2吸收剂的选择..................................................2.3吸收剂再生方法的选择..........................................2.4操作温度和压力的确定..........................................2.4.1操作温度的确定 ..........................................2.4.2操作压力的确定 ..........................................第三章吸收塔设备及填料类型与选择................................3.1吸收塔设备的选择..............................................3.2填料类型的选择................................................3.3填料规格的选择................................................3.4填料材质的选择................................................ 第四章吸收塔工艺条件的计算.......................................4.1基础物性数据..................................................4.1.1液相物性数据 ............................................4.1.2气相物性数据 ............................................4.2确定气液平衡的关系............................................4.3吸收剂及操作线的确定..........................................4.3.1吸收剂用量的确定 ........................................4.3.2操作线方程的确定 ........................................4.4塔径计算......................................................4.4.1采用Eckert通用关联图法计算泛点速率 .....................4.4.2操作气速： ..............................................4.4.3塔径计算： ..............................................4.4.4单位高度填料层压降的校核 ................................4.5填料层高度计算................................................4.5.1传质系数的计算 ..........................................4.5.2 填料层高度..............................................4.6填料塔附属高度的计算.......................................... 第五章填料吸收塔附属装置的选型...................................5.1液体分布器的简要设计..........................................5.1.1液体分布器的选型 ........................................5.1.2分布点密度及布液孔数的计算 ..............................5.2.塔底液体保持管高度的计算.....................................5.3其它附属塔内件的选择..........................................5.3.1 填料支撑板..............................................5.3.2 填料压紧装置与床层限制板................................ 第六章辅助设备的选型...........................................6.1管径的选择....................................................6.1.1进液管管径 ..............................................6.1.2出液管管径 ..............................................6.1.3进气管管径 ..............................................6.1.4出气管管径 ..............................................6.2泵的选取：....................................................6.3风机的选型：.................................................. 第七章关于填料塔设计的选材...................................... 参考文献........................................................... 附录............................................................... 致谢...............................................................第一章设计方案的内容1.1流程方案指完成设计任务书所达的任务采用怎样的工艺路线，包括需要哪些装置设备，物料在个设备间的走向，哪些地方需要有观测仪表、调节装置，那些取样点以及是否需要有备用设备等，按上述内容绘制流程图。
精馏塔设计化工原理课程设计
一、设计方案的确定1.塔型：选用重型浮阀塔F1型浮阀塔的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，广泛用于化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB1118-68）内。
一般情况下采用重阀，只有在处理量大并且要求压强降得很低的系统（如减压塔）中，采用轻阀。
由于本设计采用常压操作即可完成任务故采用重阀。
重阀采用厚度未2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g。
浮阀塔具有以下优点：生产能力大；操作弹性好；塔板效率高；气体压强及液面落差较小；使用周期长；结构简单，便于安装；塔的造价低等。
2.操作压力：常压精馏因为常压下乙醇—水湿液态混合物，其沸点较低（小于100℃），故采用常压精馏就可以分离。
3.进料状态：泡点进料泡点进料的操作容易控制，而且不受季节的影响；另外泡点进料时精馏段和提留段塔径相同，设计和制造比较方便。
4.加热方式：采用间接蒸汽加热5.冷却剂与出口温度：采用25℃常温水为冷却剂，出口温度是40℃6.回流方式：泡点回流泡点回流易于控制，设计和控制是比较方便，而且可以节约能源。
3.1工艺条件和物性参数的计算3.3.1将质量分数转换成摩尔分数质量分数：0.425F X = 0.8346=0.92580.8346+0.1718D X ⨯=⨯⨯B 0.146=0.22120.146+0.918X ⨯=⨯⨯摩尔分数：()F 0.425/46=0.22430.425/4610.425/18x =+- 0.8300D x = 0.1000B x =3.1.2物料衡算摩尔流量：原料处理量=20.0115 1.85/t h -⨯= 故摩尔流量()()185010.42518500.42576.19/4618F kmol h ⨯-⨯=+=由F D B Fx Dx Bx =+ B F D =+ ()0.22430.176.1912.97/0.830.1F B D B x x D Fkmol h x x --==⨯=--()76.1912.9763.22/B F D kmol h =-=-= 质量流量：1850/F kg h = F D B Fx Dx Bx =+ B F D =+471.84/D kg h = 1378.16/B kg h =3.1.3平均分子量()()0.22434610.22431824.28/F M kg kmol =⨯+-⨯= ()()0.834610.831841.24/D M kg kmol =⨯+-⨯= ()0.1460.91820.8/B M kg kmol =⨯+⨯=3.1.4理论塔板数T N 的求取（图解法）乙醇—水气液平衡数据做x-y 图 （1） 最小回流比从下图读得，精馏线的斜率为min min 83340.5904183R R -==+，故min 1.441R =（2） 精馏段方程()min =1.2~2R R ，故取min =1.8 1.8 1.441 2.5938R R =⨯= 则精馏段方程为：y=0.7220.23111D x Rx x R R +=+++ （3） 提留段方程RR D=， 2.593812.9733.64L RD ==⨯=()/kmol h ()()146.61/V L D D R kmol h =+=+=1q =，()'46.61/V V kmol h =='33.6476.19109.83L L qF =+=+=()/kmol h则提留段方程为：''' 2.360.058B L By x x x V V=-=-故得到下图：由图得到全塔共需理论塔板13块，扣除再沸器后理论塔板数12N ，其中精T馏段12块，提留段0块E3.1.5全塔效率T（1）作t-x-y图：（2）计算黏度从t-x-y 图查得78.3C D t =︒，86.5C B t =︒，83.0C F t =︒ 则78.386.582.4C 22D B m t t t ++===︒ 由《流体力学与传热》附录二和P257液体粘度共线图可得水和乙醇在不同温度下的粘度： ()L 82.4C =0.41mPa s μ︒⋅乙醇℃，()L 82.4C =0.3461mPa s μ︒⋅水℃()()()L L +1=0.22430.41+10.22430.34610.360Lm F F x x mPa s μμμ∴=⨯-⨯⨯-⨯=⋅乙醇水（3）相对挥发度：由t-x-y 图上查得，0.8300D x =， 0.84D y *= 0.1000B x =， 0.4385B y *=()()()()10.8410.83 1.07530.8310.841D D D D D y x x y α***-⨯-===⨯-- ()()()()10.438510.17.02850.110.43851B B B B B y x x y α***-⨯-===⨯--2.749m α∴=== 则计算全塔效率为：()0.2450.490.4913T m Lm E αμ-=⨯⋅=3.1.6实际塔板数1224.430.4913T P T N N E ===， 取整25P N = 其中，精馏段：12240.4913N ==精， 提留段：1N =精 3.1.7塔的工艺条件以及无聊数据计算（一）、操作压强因为常压下乙醇—水湿态混合物，其沸点较低（小于100C ︒），故采用常压精馏就可以分离。
化工原理填料精馏塔课程设计
设计任务书一、设计题目丙酮-水连续精馏塔设计二、设计条件⑴处理量10000kg/h，进料含丙酮70%⑵塔顶操作压力常压（绝压），饱和液体进料⑸填料塔精馏设计⑹塔顶产品丙酮浓度不低于96%（质量分率）塔底釜液丙酮不高于10%（质量分率）三、设计任务书的要求1.目录2.绪论（简述选取的设计方案依据、主要设备的特征与比较）3.设备的物料计算4.设备的热量计算5.设备的工艺计算6.设备的结构计算7.流体阻力的校核8.辅助设备的选型9.结束语（对本设计的评价、建议）10.参考文献四、设计图纸内容1.操作装置的工业流程图（3#图纸）2.主要设备的结构装配图（2#图纸）目录绪论........................................................................–1 –第一章．流程的确定和说明..........................................–2 –一．加料方式............................................................–2 –二．进料状况............................................................–2 –三．塔顶冷凝方式......................................................–2 –四．回流方式............................................................–2 –五．加热方式............................................................–3 –六．加热器...............................................................–3 –第二章精馏塔的设计计算..........................................–4 –一．操作条件与基础数据.............................................–4 –2.1.1.操作压力.........................................................–4 –2.1.2.气液平衡关系及平衡数据....................................–4 –二．精馏塔的工艺计算................................................–5 –2.2.1.物料横算.........................................................–5 –2.2.2.热量衡算.........................................................–8 –2.2.3.理论塔板数的计算 (11)三．精馏塔主要尺寸的设计计算 (13)2.3.1.精馏塔设计的主要依据和条件 (13)2.3.2.塔径设计计算 (15)2.3.3.填料层高度设计计算 (18)第三章．附属设备及主要附件的选型计算 (21)一．冷凝器 (21)二．再沸器 (22)三．塔内其他构件 (22)3.3.1.接管管径的计算和选择 (22)3.3.2.除沫器 (24)3.3.3.液体分布器 (25)3.3.4．液体再分布器 (26)3.3.5．填料支撑板的选择 (26)3.3.6．塔釜设计 (27)3.3.7．塔的顶部空间高度 (27)3.3.8．手孔的设计 (27)3.3.9．裙座的设计 (27)四．精馏塔高度计算 (28)第四章．设计结果的自我总结与评价 (29)一．精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (29)二．设计结果的自我总结与评价 (29)附录 (31)一．符号说明 (31)二．参考文献 (32)绪论在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
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.
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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
精馏塔设计化工原理课程设计
目录一．设计任务及要求 ............................................................................................3 二．概述 ...............................................................................................................3 三．设计依据 .......................................................................................................4 五．操作条件的计算 .. (4)1.塔型选择 ....................................................................................................................................... 42.1 操作压力 ................................................................................................................................... 5 2.2 进料状态 ................................................................................................................................... 5 2.3 加热方式 ................................................................................................................................... 5 2.4 热能利用 ................................................................................................................................... 53.最小回流比及操作回流比的确定 ............................................................................................... 6 3.1逐板计算： ................................................................................................................................ 6 3.2全塔效率的估算 ........................................................................................................................ 7 3.3实际塔板数P N (8)4.全凝器冷凝介质的消耗量 ........................................................................................................... 8 5.热能利用 (8)六.精馏塔主体尺寸的计算 (9)1.精馏段与提馏段的体积流量 ....................................................................................................... 9 2.塔径的计算 ................................................................................................................................... 9 3.塔高的计算 ................................................................................................................................. 12 4.液流型式的选择 ......................................................................................................................... 12 5.溢流堰（出口堰）的设计 (13)(1).堰长W l : (13)l W =(0.6～0.8)D=0.7×1600=1120mm (13)(2).堰上液层高度h OW ： (13)6.塔板设计 ..................................................................................................................................... 14 6.1塔板尺寸 .................................................................................................................................. 15 6.2降液管底隙高度h0 ................................................................................................................. 15 6.3板结构的选择 .......................................................................................................................... 16 6.4板材料的选择 .......................................................................................................................... 16 6.5板基本结构的选择 .................................................................................................................. 16 6.6筛孔数n . (16)7.塔板的流体力学验算 (17)7.1气体通过塔板的压强降:ph ,m 液柱 (17)7.2降液管内液体高度(液泛or 淹塔) (19)7.3雾沫夹带 (20)7.4漏液点气速uOW (20)八.筛板塔的辅助设备 (21)1.配管 (21)2.储罐 (22)3.换热器 (22)八.设计评价 (22)九.参考文献 (23)一．设计任务及要求原料：乙醇~水溶液，年产量48000吨乙醇含量：33%(质量分数)，原料液温度：42℃ 设计要求：塔顶的乙醇含量不小于90%(质量分数) 塔底的乙醇含量不大于0.5%(质量分数) 乙醇-水相图：0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0YX二．概述乙醇是很常见的一种化工产品，它有着广泛的用途，主要有：消毒剂，药物使用，饮料，基本有机化工原料（乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂料、洗涤剂等产品的原料），汽车燃料（乙醇可以调入汽油，作为车用燃料），稀释剂，有机溶剂，涂料溶剂等。
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计任务书(一)设计题目在抗生素类药物生产过程中,需要用甲醇溶液洗涤晶体,洗涤过滤后产生废甲醇溶液,其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶液进行精馏，得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶液。
设计要求废甲醇溶液的处理量为 3.6万吨/年，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
(二)操作条件1)操作压力常压2)进料热状态自选3)回流比自选4)塔底加热蒸汽压力0.3Mpa（表压）(三)填料类型因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，以便于定期拆卸和清洗。
填料类型和规格自选。
(四)工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。
(五)设计内容1、设计说明书的内容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物性数据的计算；4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5)填料层压降的计算；6)液体分布器简要设计；7)精馏塔接管尺寸计算；8)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
摘要甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。
无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。
甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
近年来碳化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。
甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化，总体的趋势是走高。
随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料——甲醇的价格还会稳步提高。
国内又有一批甲醇项目在筹建。
这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法就成为投资者关注的重点。
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设计任务书一、设计题目丙酮-水连续精馏塔设计二、设计条件⑴处理量10000kg/h，进料含丙酮70%⑵塔顶操作压力常压（绝压），饱和液体进料⑸填料塔精馏设计⑹塔顶产品丙酮浓度不低于96%（质量分率）塔底釜液丙酮不高于10%（质量分率）三、设计任务书的要求1.目录2.绪论（简述选取的设计方案依据、主要设备的特征与比较）3.设备的物料计算4.设备的热量计算5.设备的工艺计算6.设备的结构计算7.流体阻力的校核8.辅助设备的选型9.结束语（对本设计的评价、建议）10.参考文献四、设计图纸内容1.操作装置的工业流程图（3#图纸）2.主要设备的结构装配图（2#图纸）目录绪论........................................................................–1 –第一章．流程的确定和说明..........................................–2 –一．加料方式............................................................–2 –二．进料状况............................................................–2 –三．塔顶冷凝方式......................................................–2 –四．回流方式............................................................–2 –五．加热方式............................................................–3 –六．加热器...............................................................–3 –第二章精馏塔的设计计算..........................................–4 –一．操作条件与基础数据.............................................–4 –2.1.1.操作压力.........................................................–4 –2.1.2.气液平衡关系及平衡数据....................................–4 –二．精馏塔的工艺计算................................................–5 –2.2.1.物料横算.........................................................–5 –2.2.2.热量衡算.........................................................–8 –2.2.3.理论塔板数的计算 (11)三．精馏塔主要尺寸的设计计算 (13)2.3.1.精馏塔设计的主要依据和条件 (13)2.3.2.塔径设计计算 (15)2.3.3.填料层高度设计计算 (18)第三章．附属设备及主要附件的选型计算 (21)一．冷凝器 (21)二．再沸器 (22)三．塔内其他构件 (22)3.3.1.接管管径的计算和选择 (22)3.3.2.除沫器 (24)3.3.3.液体分布器 (25)3.3.4．液体再分布器 (26)3.3.5．填料支撑板的选择 (26)3.3.6．塔釜设计 (27)3.3.7．塔的顶部空间高度 (27)3.3.8．手孔的设计 (27)3.3.9．裙座的设计 (27)四．精馏塔高度计算 (28)第四章．设计结果的自我总结与评价 (29)一．精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (29)二．设计结果的自我总结与评价 (29)附录 (31)一．符号说明 (31)二．参考文献 (32)绪论在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。
填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。
气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。
壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。
因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。
液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
本次课程设计就是针对丙酮-水体系而进行的常压二元填料精馏塔的设计及相关设备选型。
由于数据有限，本次填料选取数据较为完整的陶瓷拉西环。
第一章流程的确定及说明一.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。
如果采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。
本设计采用高位槽进料。
二.进料状况进料状况一般有冷液进料和泡点进料。
对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，省加热费用，但其受环境影响较大；而泡点进料时进料温度受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。
此外，泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提镏段的塔径基本相等，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易。
综合考虑，设计上采用泡点进料。
三.塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全凝器，塔顶出来的气体温度不高，用水冷凝。
四.回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。
对于小塔型，回流冷凝器一般安装在塔顶，其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流冷凝器回流控制较难。
如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时，回流冷凝器不适合于塔顶安装，且塔顶冷凝器不易安装、检修和清理。
在此情况下，可采用强制回流，塔顶上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。
本次设计为小型塔，故采用重力回流。
五.加热方式加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热，直接蒸汽加热时蒸汽直接由塔底进入塔内，由于重组分是水，故省略加热装置。
但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液有稀释作用，使理论塔板数增加，费用增加。
间接蒸汽加热时通过加热器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。
本次设计采用间接蒸汽加热。
六.加热器采用U型管蒸汽间接加热器，用水蒸气作加热剂。
因为塔较小，可将加热器放在塔内，即再沸器。
这样釜液部分汽化，维持了原有浓度，减少理论塔板数。
第二章 精馏塔的设计计算一.操作条件及基础数据 2.1.1操作压力精馏操作按操作压力可分为常压，加压和减压操作，精馏操作中压力影响非常大。
当压力增大时，混合液的相对挥发度将减小，对分离不利；当压力减小时，相对挥发度将增大，对分离有利。
由于丙酮-水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压101.325kPa 。
2.1.2汽液平衡时，x 、y 、t 数据⑴理想系统 Antoine 方程CT BA P +-= lg 式中: P ——在温度T 时的饱和蒸汽压 mmHg ；T ——温度 ,℃； A 、B 、C ——Antoine 常数表2-1-2 ⑴ 丙酮的Antoine 常数 名称 A B C 丙酮 6.35647 1277.03 237.23 水7.074061657.46227.02⑵非理想系统表2-1-2 ⑵ 常压下丙酮-水气液平衡与温度关系得出丙酮—水的温度-组成相图如下三． 精馏工艺计算2.2.11. 物料衡算图（如图）2．物料衡算已知：'F =10000kg/h ， 质量分数：'F x =70%, 'D x =96.0%, 'W x =10.0%丙酮M =58.08kg/kmol, 水M =18.02kg/kmol进料液、馏出液、釜残液的摩尔分数分别为F x 、D x 、W x ： F x =0.4200.18/3008.58/7008.58/70=+D x =0.88202.18/408.58/9608.58/96=+W x =330.002.18/9008.58/1008.58/10=+进料平均相对分子质量:F M =0.420×58+(1-0.420)×18=34.8kg/kmol 原料液： F=34.8410000=287.36kmol/h 总物料： F=W+D (1)易挥发组分： F F x =D D x +W W x (2)由（1）、（2）代入数据解得： D=130.99kmol/h W=156.37kmol/h 塔顶产品的平均相对分子质量：D M =58×0.882+18×（1-0.882）=53.28kg/kmol 塔顶产品质量流量：'D =D M D=53.28×130.99=6976.74kg/h 塔釜产品平均相对分子质量：W M =58×0.033+18×（1-0.033）=19.32kg/kmol 塔釜产品质量流量：'W =W W M =156.37×19.32=3021.06kg/h3.物料衡算结果表2-2-1(1) 物料衡算结果表塔顶出料 塔底出料 进料 质量流量/（kg/h ）6976.74 3021.06 10000质量分数/% 96 10 70 摩尔流量/(kmol/h)130.99 156.37 287.36 摩尔分数/% 88.2 3.3 42.04.塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：VD t 、LD t 、F t 、W t查表2-1-2（1），用内插法算得： 塔顶： 58.2-57.558.20.80-0.900.80-0.882-=LD t =⇒LD t 57.63℃ 58.2-57.557.50.898-0.9350.882-0.935VDt -==⇒VD t 58.50℃ 塔釜： 8.755.865.8605.002.00.03302.0--=--Wt =⇒W t 81.86℃ 进料：60.460.4-60.00.40-0.4200.40-0.50-=F t =⇒F t 60.32℃精馏段平均温度： 1t =2F VD t t +=260.3258.50+=59.41℃ 提馏段平均温度： 2t =260.3286.182+=+F W t t =71.09℃ 5.平均相对挥发度α在F t 温度下丙酮和水的饱和蒸汽压分别为： 精馏段： 1t =59.41℃0.874-0.859.87400.70-0.600.7059-59.759-59.4111-=-=y x ⇒%52.68%,64.1411==y x 提馏段： 2t =71.09℃%03.96%,53.7755.0624.0755.010.005.010.050.6680.5750.6671.092222==⇒--=--=--y x y x将2121,,,y y x x 分别代入xxy )1(1-+=αα得：36.72,47.321==αα∴9.7436.7247.321=⨯=⨯=ααα6.回流比的确定由于是泡点进料，F q x x ==0.420qqq x x y )1(1-+=αα=420.0)174.9(1420.074.9⨯-+⨯=0.8758qq q D x y y x R --=min =420.087.087.0882.0--= 0.014该种方法算得最小回流比太小，不适用。