精馏塔设计说明书
板式精馏塔设计说明书
课程设计说明书武汉工程大学化工与制药学院课程设计说明书课题名称乙醇—水板式精馏塔设计专业班级09级侯氏01班学生学号0906120123学生姓名杨中国学生成绩指导教师唐正姣课题工作时间2012.6.18－2012.6.29武汉工程大学化工与制药学院武汉工程大学化工原理课程设计任务书专业化学工程与工艺班级09级侯氏01班学生姓名杨中国发题时间：2012 年 6 月18 日一、课题名称乙醇-水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件(文献资料、仪器设备、指导力量)⏹参考文献1.大连理工大学化工原理教研室. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，19942.柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，19953.贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津：天津大学出版社,20024.王国胜. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，20055.匡国柱,史启才.化工单元过程及设备课程设计. 北京:化学工业出版社,20026.上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 化学工业出版社，19867.阮奇,叶长,黄诗煌. 化工原理优化设计与解题指南. 北京:化学工业出版社,2001.98.化工设备技术全书编辑委员会. 化工设备全书—塔设备设计. 上海：上海科学技术出版社，19889.邹兰，阎传智. 化工工艺工程设计. 成都：成都科技大学出版社,199810.李功祥，陈兰英，崔英德. 常用化工单元设备设计. 广州：华南理工大学出版社,200311.童景山, 李敬. 流体热物理性质的计算. 北京：清华大学出版社，198212.马沛生. 化工数据. 北京：中国石化出版社，200313.靳士兰, 邢凤兰. 化工制图. 北京：国防工业出版社，200614.朱有庭,曲文海，于浦义.化工设备设计手册（上、下册).北京：化学工业出版社,200415.刘雪暖, 汤景凝.化工原理课程设计.北京：石油大学出版社，2001⏹仪器设备化工与制药学院机房提供电脑给学生查资料和进行计算机辅助设计⏹指导力量指导教师已从事多年的化工原理教学，指导了多届学生的课程设计，对设计内容较熟悉。
精馏塔说明书
精馏塔说明书一、产品介绍精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。
本说明书将详细介绍精馏塔的结构、工作原理、操作方法以及注意事项。
二、结构与工作原理精馏塔主要由塔体、进料口、出料口、塔板、冷凝器、再沸器等组成。
其工作原理是基于物质的沸点差异，通过加热和冷凝的方式实现液体混合物的分离。
具体来说，精馏塔内的液体混合物经过加热后，部分组分会蒸发并随上升蒸汽进入塔顶的冷凝器，在那里被冷却液化。
而未蒸发的组分会继续留在塔内，通过再沸器加热后再次蒸发，如此反复，直至达到所需的分离效果。
三、操作方法1、开启前检查：检查精馏塔及相关设备是否完好，管道、阀门有无泄漏，冷凝器、再沸器是否正常工作。
2、开启进料口：将待分离的液体混合物加入进料口，注意流量控制，保持稳定。
3、开启加热系统：根据需要调整再沸器的加热温度，使液体混合物在塔内蒸发并上升至冷凝器。
4、开启冷凝器：调整冷凝器的冷却水流量，使上升的蒸汽在冷凝器中被液化。
5、收集产品：将冷凝器下方收集到的液体产品通过出料口导出。
6、调整操作参数：根据实际分离效果，调整加热温度、进料流量等参数，以达到最佳分离效果。
四、注意事项1、操作过程中要保持设备密封性良好，防止泄漏。
2、严格控制加热温度，防止过热引起物料分解或设备损坏。
3、定期检查设备及相关管道，发现泄漏或其他异常情况应及时处理。
4、在操作过程中要保持安全距离，避免直接接触高温设备和液体。
5、如遇紧急情况，应立即停车并采取相应措施。
五、维护与保养1、定期检查设备及相关管道的密封性，发现泄漏应及时处理。
2、定期清理设备内部杂物及沉积物，保持设备清洁。
3、定期检查加热系统和冷却系统的工作情况，确保设备正常运行。
4、根据实际使用情况，适时调整设备的操作参数，以达到最佳分离效果。
5、在停车期间，应对设备进行全面检查和维护，确保设备良好运行。
六、常见问题及解决方案1、分离效果不佳：可能是由于加热温度、进料流量等参数调整不当所致。
过程设备设计精馏塔毕业设计说明书
前言这次毕业设计是学生在大学期间的最后一次运用4年所学的知识，进行的一个综合性设计。
作为过程装备与控制工程专业的本科生，不仅需要牢固掌握基本的理论知识，还要在设计，实践的过程中学会应用。
正因为如此，认真地去做设计肯定对将来的工作的一次练兵，为今后的发展起到铺垫作用。
课题题目是Φ4500mm常压塔机械设计。
工作介质是原油，地点武汉，最高工作温度360℃，最高工作压力为0.15Mpa。
此常压蒸馏塔应用于炼油工艺过程中期，是最常用的一种单元设备之一。
由于原油具有其独特性，因此在设计时也很有必要去注意一些实际问题。
本设计说明书介绍了设计的主要过程,包括设计的思路。
从材料的选取，结构参数设计和选型，厚度计算，强度与稳定性校核，开孔补强设计，以及主要零部件的制造工艺等，都有基本的叙述。
为做到设计的正确性，合理性，就要严格按照设计原则进行，所有数据必须经过查表和计算得到，同时要考虑实际中存在的问题，比如安装吊运、检修等。
考虑到设备和生产的经济性,设计中遵循最优原则,即在满足基本要求的前提下最大限度地提高经济性和效率。
此书是对整个设计过程的记录以及整合。
全书分为五章,与装配图紧密相连,互成整体。
这次设计工作是由陈世民同学在何家胜副教授的指导以及同学的帮助合作下完成的,在此对提供过帮助的老师和同学表示谢意！但是由于设计者水平有限,肯定会有不妥甚至错误之处,如有发现,请读者指正为谢!编者2010.06.01摘要原油常压蒸馏作为原油加工的一次加工工艺，在原有加工流程中占有举足轻重的作用，其运行的好坏直接影响到整个原有加工的过程。
而在蒸馏加工的过程中最重要的分离设备就是常压塔。
因此，常压塔的设计好坏对能否获得高收益，搞品质的成品油油着直接的影响。
本次设计的常压塔是原油炼制工艺过程的中期塔设备。
设计时要考虑实际要求，遵循塔设备的设计原则，要经历需求分析、目标界定、总体结构设计、零部件结构设计、参数设计和设计实施这几个过程。
精馏塔设计设计说明书
（3）有效补强面积
a、有效宽度B
取大值
故
b、有效高度 外侧有效高度 确定
取小值
故：
内侧有效高度 确定
取小值
故：
（4）多余金属面积
a、筒体有效厚度取
筒体多余金属面积
b、接管多余金属面积
接管计算厚度：
接管多余金属面积：:
c、接管焊缝区面积（焊角取6mm）
d、多余金属总面积
（5）所需另行补强面积
故
b、有效高度 外侧有效高度 确定
取小值
故：
内侧有效高度 确定
取小值
故：
（4）多余金属面积
a、筒体有效厚度取
筒体多余金属面积
b、接管多余金属面积
接管计算厚度
接管多余金属面积：:
c、接管焊缝区面积（焊角取6mm）
d、多余金属总面积
（5）所需另行补强面积
（6）补强圈设计
根据接管公称DN100选用补强圈标准 取补强圈外径 ，内径 （C型）。因 ，补强圈在有效补强范围内
b、补强计算方法判别
开孔直径
本筒体开孔直径 ，满足等面积补强计算的适用条件，故可用等面积补强法进行开孔补强计算。
（2）开孔所需补强面积
a、筒体的计算厚度
由公式
得
对于碳素钢、低合金钢 不小于3mm,所以计算厚度 ，取腐蚀裕量 ，
筒体名义厚度：
B、开孔所需补强面积
强度削弱系数 ， ， 所以
出气管有效厚度为
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。
空分精馏塔设计说明书(下塔提污氮)
目录设计任务书 (1)第一部分精馏计算 (2)一、下塔精馏计算 (2)到第六块塔板的时候氧浓度已经超过36了,故第I段取7块 (5)二、液空、污液氮、纯液氮节流气化率的确定 (5)三、液空节流后气液相组分的计算 (6)四、膨胀空气过热引起气化量的计算 (7)五、上塔的精馏计算 (7)六、实际塔板数的确定 (12)第二部分塔板流动工况及结构计算（下塔） (13)一、塔径的计算 (13)二、溢流斗结构设计计算 (15)三、塔板阻力计算 (16)四、溢流斗尺寸及塔板间距计算 (17)第三部分容器及强度计算 (19)一、塔体壁厚计算 (19)二、封头的设计计算 (20)三、塔体开孔及开孔补强 (21)四、支座设计 (24)五、支撑梁工字钢的选取 (27)设计任务书已知条件：上塔压力 MPa P 136.0=上下塔压力 MPa P 58.0=下氧产量 h Nm Vo /1000032=氧浓度 %6.992=o y 氮产量 h Nm V N /1000032=氮浓度 %99.992=N y加工空气量 h Nm V K /550003=液空氧浓度 O X21LK%36=过冷度 C t ︒=∆5冷过热度C t ︒=∆20热膨胀空气量14.0=PK V标准空气体积百分含量 20.95%2O ，0.93%Ar ，78.12%2N设计任务：1、三相液体精馏计算—确定上下塔板数；2、塔板动力工况及结构计算—确定塔径、塔板间距、溢流斗个数等；3、容器及强度计算—包括选材、壁厚、封头的选择计算；4、绘制下塔装配图—包括焊接形式及主要装配结构；5、书写设计说明书。
备注：1、 本设计中凡涉及标注1，2，3的均分别表示氧、氩、氮组分；2、 本设计为双高精馏塔，理论塔板数计算为三元逐板计算法；3、 假设纯产品为二元混合物，即纯2O 或2N 中杂质为Ar ；4、本设计中数据多采集自《深冷手册》和压力容器设计国家标准以及部分经验公式。
乙醇_正丙醇精馏塔设计说明书
化学与环境工程学院《化工原理》课程设计设计题目：年产量1.5万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计专业班级：指导教师：学生姓名：学号：起止日期 2011.06.13-2011.06.24目录1．设计任务 (2)2．设计方案 (3)3.1 物料衡算 (6)3.2 摩尔衡算 (7)4．塔体主要工艺尺寸 (7)4.1 塔板数的确定 (7)4.1.1 塔板压力设计 (7)4.1.2 塔板温度计算 (8)4.1.3 物料相对挥发度计算 (9)4.1.4 回流比计算 (9)4.1.5 塔板物料衡算 (10)4.1.6 实际塔板数的计算 (11)4.1.7 实际塔板数计算 (12)4.2 塔径计算 (12)4.2.1 平均摩尔质量计算 (12)4.2.2 平均密度计算 (13)4.2.3 液相表面张力计算 (14)4.2.4 塔径计算 (14)4.3 塔截面积 (15)4.4 精馏塔有效高度计算 (15)4.5 精馏塔热量衡算 (16)4.5.1 塔顶冷凝器的热量衡算 (16)4.5.2 全塔的热量衡算 (18)5．板主要工艺尺寸计算 (21)5.1 溢流装置计算 (21)5.1.1 堰长l (21)w5.1.2 溢流堰高度h (21)W5.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (22)5.1.4 降液管底隙高度h0 (22)5.2 塔板布置 (22)5.2.1 塔板的选用 (22)5.2.2 边缘宽度和破沫区宽度的确定 (23)5.2.3 鼓泡区面积的计算 (23)5.2.4 浮阀的数目与排列 (23)5.3 阀孔的流体力学验算 (25)5.3.1 塔板压降 (25)5.3.2 液泛 (26)5.3.3 液沫夹带 (27)5.3.4 漏液 (29)6．设计筛板的主要结果汇总表 (30)1．设计任务物料组成：为乙醇45%、正丙醇55%（质量分数）；产品组成:塔顶乙醇含量98%，塔顶易挥发组分回收率99%；操作压力：101.325kPa(塔顶绝对压力)；加热体系：间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝压）；冷凝体系：冷却水进口温度25℃，出口温度45℃；热量损失：设备热损失为加热蒸汽供热量的5％；料液定性：料液可视为理想物系；年产量（乙醇）：1.5万吨；每年实际生产时间：7200h；进料方式：饱和液体进料，q值为1；塔板类型: 浮阀塔板。
【说明书】甲醇精馏塔设计说明书
【关键字】说明书设计条件如下：操作压力：105.325 Kpa(绝对压力)进料热状况：泡点进料回流比：自定单板压降：≤0.7 Kpa塔底加热蒸气压力：Kpa(表压)全塔效率：ET=47%建厂地址：武汉[设计计算](一)设计方案的确定本设计任务为分离甲醇-水混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
(二)精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率甲醇的摩尔质量：MA=/Kmol 水的摩尔质量：MB=/KmolxF=32.4%xD=99.47%xW=0.28%2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF= 32.4%*32+67.6%*18=/KmolMD= 99.47*32+0.53%*18=/KmolMW= 0.28%*32+99.72%*18=/Kmol3、物料衡算原料处理量：F=(3.61*103)/22.54=160.21 Kmol/h总物料衡算：160.21=D+W甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28%得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h(三)塔板数的确定1、理论板层数MT的求取甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y图(附表)②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e(0.324，0.324)作垂线ef即为进料线(q线)，该线与平衡线的交战坐标为(xq=0.324,yq=0.675)故最小回流比为Rmin= (xD- yq)/( yq - xq)=0.91取最小回流比为：R=2Rmin=2*0.91=1.82③求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/hV=(R+1)D=2.82*51.88=146.30 Kmol/hL′=L+F=94.42+160.21=254.63 Kmol/hV′=V=146.30 Kmol/h④精馏段操作线方程为：y =(L/V)x + (D/V)xD =(99.42/146.30)x+(51.88/146.30)*99.47%=0.6454x+0.3527提馏段操作线方程为：y′=(L′/V′)x′ + (W/V′)xW=(254.63/146.30) x′-(108.33/146.30)*0.28%=1.7405 x′-0.0021⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数(附图)，求解结果为：总理论板层数：NT=13(包括再沸器)进料板位置：NF=10精馏段实际板层数：N精＝9/47%=20 N提＝4/47%=9(四)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算1、塔顶操作压力：P D＝101.3 Kpa每层塔板压降：△P＝0.7 Kpa进料板压力：P F＝105.3+0.7*20＝119.3 Kpa精馏段平均压力：（105.3+119.3）/2＝112.3 Kpa2、操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中甲醇、水的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略，计算结果如下：塔顶温度：t D＝64.6℃进料板温度：t F＝76.3℃精馏段平均温度：t M＝70.45℃3、平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算：由x D=y1=0.9947,查y-x曲线（附表），得x1＝0.986M VDm=0.9947*32+(1-0.9947)*18=31.93M LDm=0.9860*32+(1-0.9860)*18=31.80进料板平均摩尔质量计算由图解理论板（附图），得y f=0.607 x F=0.229M VFm=0.607*32+(1-0.607)*18=26.50M LFm=0.229*32+(1-0.229)*18=21.21所以精馏段平均摩尔质量：M Vm=（31.93+26.50）/2=29.22M Lm= (31.80+21.21)/2=26.514、 平均密度计算 ⑴气相密度计算由理想气体状态方程计算，即 ⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即 塔顶液相平均密度的计算 由t D ＝64.6℃ 查手册得， 进料板液相平均密度的计算 由t F ＝76.3℃ 查手册得， 进料板液相的质量分量 ⑶精馏段液相平均密度为： 5、 液体平均表面张力计算⑴液相平均表面张力依下式计算，即 塔顶液相平均表面张力的计算 由t D ＝64.6℃，查手册得⑵进料板液相平均表面张力的计算 由t F ＝76.3℃，查手册得 ⑶精馏段液相平均表面张力为： 6、 平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算，即∑=iiL x m μμlg lg⑴塔顶液相平均粘度的计算 由t D ＝64.6℃ 查手册得， ⑵进料板液相平均粘度的计算 由t F ＝76.3℃ 查手册得 ⑶精馏段液相平均表面张力为（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1、 塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为：取板间距H T ＝0.4m ，板上液层高度h L =0.06m ，则H T -h L =0.40-0.06＝0.34m 查史密斯关联图得，C 20＝0.074 取安全系数为0.7，则空塔气速为按标准塔径圆整后，为D=1.0m 塔截面积为22785.04m D A T ==π实际空塔气速为u=1.033/0.785=1.316s m / 2、 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精＝（N 精－1）H T ＝（20-1）*0.4＝7.6m 提馏段有效高度为Z 提＝（N 提－1）H T ＝（9-1）*0.4＝3.2m 在进料板上方开2人孔，其高度为0.8m故精馏塔有效高度为Z ＝N 精+N 提+0.8*2＝12.4m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1、 溢流装置计算因塔径D ＝1.0m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘，各项计算如下：⑴塔长l W =0.66D=0.66m⑵溢流堰高度h W 由h W ＝h L -h OW选用平直堰，堰上液层高度h OW 近似取E ＝1，则取板上清液层高度h L ＝60mm故m h w 33310*07.5210*93.710*60---=-=⑶弓形降液管宽度W d 和截面积A f由l w /D=0.66,查图得 A f /A T =0.0722 W d /D=0.124 验算液体在降液管中停留时间 故降液管设计合理⑷降液管底隙高度h 0 故降液管底隙设计合理选用凹形受液盘，深度wh '=50mm 2、 塔板布置⑴塔板的分块因D ≥800mm ，故塔板采用分块式，且分为3块⑵边缘区宽度确定取m W m W W C S S 035.0065.0=='= ⑶开孔面积A a⑷筛孔计算及其排列本例所处理的物系无腐蚀性，可选用δ＝3mm 碳钢板，取筛孔直径d 0=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距t 为 t ＝3d 0＝15 mm筛孔数目n 为个2731015.0532.0*155.1155.122===t A n a 开孔率为%1.10)015.0005.0*907.0)907.0220==（（＝t d ϕ气体通过阀孔的气速为（七）筛板的液体力学验算1、 塔板压降⑴干板阻力h c 计算 干板阻力 )()(051.0200LVc C u h ρρ= 由d 0/δ＝3/5=1.667, 得C 0＝0.772 故液注0448.0)81215.1()772.023.19(051.02==c h ⑵气体通过液层的阻力h l 计算 h l ＝βh L查图得，β=0.59故液柱m h h h h ow w L l 0354.0)10*93.710*07.52(59.0)(33=+=+==--ββ⑶液体表面张力的阻力σh 计算液体表面张力所产生的阻力σh 由下式计算 气体通过每层塔板的液柱高度h P 可按下式计算，即 h P =h c +h l +h σh P =0.0448+0.0354+0.00359=0.084m 液柱 气体通过每层塔板的压降为设计允许值）(7.045.66781.9*812*084.0h P p KPa g L <===∆ρ2、 液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。
精馏塔设计说明书(最全)
引言塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。
本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。
设计方案的确定和流程说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。
本设计采用浮阀塔板。
2. 加料方式加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
故本设计采用泵直接加料。
3. 进料状况进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。
对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等，制造方便。
故本设计采用泡点进料。
4. 塔顶冷凝方式苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。
塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。
5. 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。
本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。
6. 加热方式加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。
直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。
故本设计采用间接蒸气加热方式。
7. 操作压力苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
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精馏段液相质量流量：
精馏段气相质量流量：
精馏段操作方程：
提馏段液相质量流程：
提段气相质量流程：
提馏段操作线方程：.
由以上精馏段操作方程和提馏段操作线方程可得：两操作线交点的横坐标为
1精馏段
塔板数
气相
液相
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.95
0.9089
0.8449
0.7542
0.6416
0.5228
0.1281
0.1043
0.0838
0.0665
0.0522
0.0406
0.0313
0.0239
0.0181
0.0135
0.0100
0.0073
0.0053
0.0037
0.0025
0.0016
0.0008
0.1411
0.1208
0.1016
0.0840
0.0684
0.0550
0.0437
0.0344
6.2.1
因塔径D=1.44m可选用单溢流弓形降液管，采用平形受液盘。
堰长lw=（0.6~0.8）D，取堰长 为0.6D，即
lw=0.6D=0.6×1.44=0.864m
6.2.2出口堰高度hw=hL-how
由 =0.6, = 10.9查下图，近似取E=1.03，
选用平直堰，堰上液层高度
how=
则how=
筛孔按正三角形排列，取孔心距t=4 =4×5.0=20.0㎜
筛孔数目n=1.158 =1.158× =3531.9=3532个
开孔率φ= =0.907 =0.907 =5.67%
气体通过阀孔的气速A0=φAa= =0.069m2
u。= = =23.65m/s
6.5
精馏段有效高度：
Z =(17-1)×0.3=4.8m
中国陕西杨陵
乙醇—水精馏塔设计任务书（板式塔）
一．设计题目
乙醇—水连续精馏塔的设计。
二．设计原始数据及操作条件及基础数据
1.进精馏塔的料液含乙醇30％(质量)。
2.产品的乙醇含量不得低于98％(质量)。
3.残液中乙醇含量不得高于0.2％(质量)。
4.生产能力为日产(24小时)24吨98％(质量)的乙醇产品。
0.0268
0.0207
0.0159
0.0121
0.0091
0.0068
0.0050
0.0037
0.0027
0.0019
0.0013
0.0008
0.0004
③精馏段理论板数为9层，提馏段理论板数为20层，第10层为加料板。
3.2
ET=56%
3.3
总理论板层数NT=29
进料板位置NF=10
精馏段实际板层数N精=9÷0.56=16.07≈17层
5.精馏塔的工作图。
6.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
（一）设计方案简介
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
MLDm=0.9048×46.07＋(1－0.9048) ×18.02=43.40kg/kmol回流液态
进料板平均摩尔质量计算
由yF=0.2473查平衡曲线得xF=0.1411
MVFm=0.2473×46.07＋（1－0.2473）×18.02=24.96kg/kmol气态
MLFm=0.1411×46.07＋（1－0.1411）×18.02=21.98kg/kmol回流液态
MW=0.0008×46.07＋（1－0.0008）×18.02=18.04㎏/mol
2.3
乙醇产量D’=1000kg/hD=
总物料横算D+ W=F
易挥发组分物料横算0.144F=0.950D＋0.0008W
联立解得W=
F=
3
3.1
3.1.1
由气液平衡方程
α=2.0得
可在两组分溶液的x—y图上画出气液平衡线
气体通过每层塔板的压降为
△Pp=hpρLg=0.0488×806.72×9.8=385.81pa＜0.7kpa（设计允许值）
7.2
对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。
7.3.
ev=
hf=2.5hL=2.5×0.06=0.15
ev= =0.0372kg液/kg气<0.1 kg液/kg气
MLm= =32.69kg/kmol
提馏段平均摩尔质量
MVm= =21.50kg/kmol
MLm= =20.01kg/kmol
4.4
（1）气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即
= =1.243㎏/m³
= =0.876㎏/m³
（2）液相平均密度计算1/ρlm=∑αi/ρi
塔顶液相平均密度的计算
由TD=78.0℃,查手册得ρa=739㎏/m³ ρb=973㎏/m³
精馏段液相平均表面张力为σLm（精）= mN/m
提馏段液相平均表面张力为σLm（提）= mN/m
4.6
已知： 乙醇的A=686.64 B=300.88
塔顶
水的黏度
进料板
水的黏度
则精馏段平均液相黏度为
5
精馏段气液负荷计算
L=RD=8.37×22.39=187.40kmol/h
V=（R＋1）D=9.37×22.39=209.79kmol/h
1800-2000
2200-2400
块数
3
4
6
6
②边缘区宽度确定
取Ws=0.08m，Wc=0.04m，Wd=0.1D=0.144
开孔区面积
r= -Wc=0.68m
x= -Ws- Wd=0.496m
Aa=1.22m2
以上各参数参见设计指导册图4-8，此处塔板布置图从略。
6.4
本例处理的物系无腐蚀性，可选用δ=4㎜碳钢板，取筛孔直径 =5mm。
ρLDm=
进料板液相平均密度的计算
由TF=98.9℃,查手册得ρa=716㎏/m³ ρb=958㎏/m³
进料板液相的质量分率aAF= =0.296
ρLFm= =870.87㎏/m³
提馏段液塔顶液相平均密度的计算
由Tw=97.4℃,查手册得ρa=718㎏/m³ ρb=959㎏/m³
aAw= =0.0010
0.4170
0.3362
0.2815
0.9048
0.8330
0.7315
0.6054
0.4723
0.3539
0.2634
0.2021
0.1638
2提馏段
塔板数
气相
液相
进料板
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0.2473
0.2155
0.1844
0.1550
塔底平均摩尔质量计算
由yW=0.0008,查平衡曲线得xW=0.0004
MVWm=0.0008×46.07＋(1－0.0008)×18.02=18.042kg/kmol气态
MLWm=0.0004×46.07＋(1－0.0004) ×18.02=18.031kg/kmol回流液态
精馏段平均摩尔质量
MVm= =34.82kg/kmol
故降液管设计合理
6.2.4降液管底隙高度h。
取u′=0.10m/s
h。= =0.0243m
hw－h。=0.0476-0.0243=0.0233m＞0.006m
故降液管底隙高度设计合理。
6.3
①塔板的分块
因D=1440mm≥800mm，故塔板采用分块式。查表得，塔板分为4块。
塔/mm
800-1200
1400-1600
故在本设计中液沫夹带量ev在允许范围内。
7.4
对筛板塔，
=8.567m/s
实际孔速u。=23.65>u。min=8.567
稳定系数为K= = =2.76>1.5
故在本设计中无明显漏液。
7.5
为防止塔内发生液泛，降液管内液层高Hd应服从Hd≤φ(HT＋hw)
取φ=0.5，则
φ（HT＋hw）=0.5×（0.3＋0.0476）=0.1738m
取板上清液层高度为hL=0.06m
故hw=0.06－0.0124=0.0476m
6.2.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af
由 =0.6查图得 =0.053 =0.1
故Af=0.053×∏D2/4=0.08639㎡
Wd=0.1×1.44=0.144m
验算液体在降液管中停留时间，即
τ= = 12.34s>5s
4.2
依据操作压力，试差法计算出操作温度。
塔顶温度tD=78.0℃
进料板温度tF=98.9℃
塔底温度tW=97.4℃
精馏段平均温度t精= =88.45℃
提馏段平均温度t提= =98.15℃
4.3
塔顶平均摩尔质量计算
由xD=y1=0.95,查平衡曲线得x1=0.9048
MVDm=0.95×46.07＋(1－0.95)×18.02=44.67kg/kmol气态
由tF=98.9℃,查手册得σA=15.2mN/m σB=58.8mN/m