精馏塔课程设计复习过程
课程设计精馏装置流程
课程设计精馏装置流程一、教学目标本节课的学习目标包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要掌握精馏装置的基本流程，了解精馏原理及其在化工生产中的应用。
2.技能目标：学生能够运用所学知识，对精馏装置进行初步的设计和分析，具备解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：学生通过本节课的学习，培养对化工行业的兴趣，增强对科学知识的热爱，提高创新意识和团队合作精神。
在制定教学目标时，充分考虑了课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.精馏装置的基本流程：介绍精馏装置的组成部分，如加热器、冷凝器、塔节等，并阐述各部分的作用。
2.精馏原理：讲解精馏过程中物质的分离原理，包括塔内气液分布、传质传热过程等。
3.精馏装置的设计与分析：引导学生运用所学知识，对精馏装置进行初步的设计和分析，如确定塔径、计算塔内压降等。
4.精馏装置在化工生产中的应用：介绍精馏技术在化工生产中的应用实例，如石油化工、轻化工等。
教学内容的选择和确保了科学性和系统性，有利于学生掌握所学知识。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：教师讲解精馏装置的基本流程、精馏原理及其应用，为学生提供系统的知识体系。
2.讨论法：分组讨论精馏装置的设计与分析方法，培养学生解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际化工生产中的精馏装置案例，使学生更好地将理论知识应用于实践。
4.实验法：安排实验室实践活动，让学生亲自动手操作，加深对精馏过程的理解。
多样化的教学方法有助于提高学生的学习效果。
四、教学资源本节课的教学资源包括以下几个方面：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供基础知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，生动展示精馏装置的流程和原理。
4.实验设备：准备完善的实验室设备，为学生提供实践操作的机会。
精馏塔设计流程1
板厚：碳钢（3~ 4mm）、不锈钢2~ 4mm 。
Wc
Ws
r
x
lW
Wd
d0
t
开孔率φ(常压): 通常为 0.10 ~ 0.14。 有效传质区内，常按正三角形排列。
A0
0.907 d0
2
Aa
t
孔气速： 孔数：
u0
Vs A0
A0
n
4
d02
n
A0
2、塔径估算 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤：先确定最大空塔气速 umax (m/s)；然后根据经验确定设计气速，最后计算塔径 D ① 最大空塔气速
筛板塔，可查教材Smith图 求 C20 ；浮阀塔可查数据手册书确定C20 。 （ C20 :物系表面张力为20mN/m时的负荷系数，Smith关联图在此状态下测定）
（二）工艺计算
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 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。 全塔效率ET： 可查化工原理相关效率图确定，或av =0.1～1.0时，
塔底 tw=108℃
提馏段平均温度：
tm=( tW+ tF)/2
＝(92+108)/2＝100 ℃
3、此外还包括平均摩尔质量， 100
平均摩尔密度，表面张力等基本物性
90
80
p=101.3kPa
t-y t-x
0
x (y) 1.0
(三) 气液负荷的计算 精馏段：V＝(R＋1)D kmol/h ，m3/s
唐山学院精馏塔课程设计
唐山学院精馏塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握精馏塔的基本原理和结构，理解其工作过程及在化工生产中的应用。
2. 使学生了解精馏塔的操作参数对分离效果的影响，掌握主要操作参数的调整方法。
3. 帮助学生掌握精馏塔的设计计算方法，能运用相关公式进行简单精馏塔的设计。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际精馏塔操作中问题的能力。
2. 提高学生运用计算软件进行精馏塔设计计算的操作技能。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能就精馏塔设计与同学进行有效讨论。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工行业的热爱，激发学习化学工程及相关知识的兴趣。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，勇于探索，面对问题能积极寻求解决方法。
3. 增强学生的环保意识，认识到化工生产过程中节能降耗、环保的重要性。
本课程针对唐山学院化学工程与工艺专业大三学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，制定以上课程目标。
通过本课程的学习，期望学生能够具备扎实的理论知识，较强的实践操作能力，为今后从事化工生产及相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 精馏塔的基本原理：包括精馏过程的基本概念、气液相平衡、理论板的概念和计算方法。
2. 精馏塔的结构与类型：介绍常见的精馏塔结构、特点及应用场景，如板式塔、填料塔等。
3. 精馏塔的工艺计算：包括物料平衡、热量平衡、理论板数的计算，以及实际操作参数的确定。
4. 精馏塔的操作与优化：分析影响精馏效果的操作参数，如回流比、塔压、温度等，探讨优化方法。
5. 精馏塔的设计：结合实际案例，介绍精馏塔的设计流程、计算方法和相关软件应用。
教学内容根据以下教材章节组织：1. 《化学工程基础》第3章：精馏过程的基本原理。
2. 《化学工程基础》第4章：塔设备。
3. 《化工原理》第6章：精馏过程及设备。
教学进度安排如下：1. 第1周：精馏塔基本原理及气液相平衡。
2. 第2周：精馏塔结构与类型。
3. 第3周：精馏塔工艺计算。
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计精馏塔
在化工原理课程设计中，精馏塔是一个非常重要的主题。
精馏塔是化工生产中
用来进行精馏分离的装置，其原理和设计对于化工工程师来说至关重要。
本文将对精馏塔的原理、结构和设计进行详细介绍，希望能对化工原理课程设计有所帮助。
首先，我们来介绍一下精馏塔的原理。
精馏塔利用不同组分的沸点差异来进行
分离，通过在塔内加热并在塔顶冷凝，使得液体沸腾蒸发，然后在塔顶冷凝成液体，从而实现组分的分离。
在精馏塔内，通常会设置填料或塔板，增加塔内表面积，促进传质和传热，提高分离效率。
其次，我们将介绍精馏塔的结构。
精馏塔通常由塔底、塔体和塔顶三部分组成。
塔底主要用来加热液体，使其蒸发；塔体内设置填料或塔板，用来增加接触面积；塔顶则用来冷凝蒸发的液体，使其凝结成液体。
此外，精馏塔还包括进料口、顶部产品出口和底部残液出口等部件。
最后，我们将讨论精馏塔的设计。
精馏塔的设计需要考虑诸多因素，如进料组分、产品要求、操作压力和温度等。
在设计精馏塔时，需要进行热力学计算和传质计算，确定塔板或填料的高度和类型，保证塔内的传热和传质效果。
此外，还需要考虑塔底加热方式、塔顶冷凝方式以及塔内液体分布等问题，确保精馏塔能够稳定、高效地进行分离操作。
总之，精馏塔作为化工生产中常用的分离设备，其原理、结构和设计都是化工
工程师需要掌握的重要知识。
通过本文的介绍，相信读者对精馏塔有了更深入的了解，希望能够对化工原理课程设计有所帮助。
化工原理 课程设计 精馏塔
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计：精馏塔
一、设计题目
设计一个年产10万吨的乙醇-水溶液精馏塔。
该精馏塔将采用连续多级蒸馏的方式，将乙醇与水进行分离。
乙醇的浓度要求为95%（质量分数），水含量要求低于5%。
二、设计要求
1. 设计参数：
操作压力：常压
进料流量：10万吨/年
进料组成：乙醇40%，水60%（质量分数）
产品要求：乙醇95%，水5%
2. 设计内容：
完成精馏塔的整体设计，包括塔高、塔径、填料类型、进料位置、塔板数、回流比等参数的计算和选择。
同时，还需完成塔内件（如进料口、液体分布器、再沸器等）的设计。
3. 绘图要求：
需要绘制精馏塔的工艺流程图和结构示意图，并标注主要设备参数。
4. 报告要求：
完成设计报告，包括设计计算过程、结果分析、经济性分析等内容。
三、设计步骤
1. 确定设计方案：根据题目要求，选择合适的精馏塔类型（如筛板塔、浮阀塔等），并确定进料位置、塔板数和回流比等参数。
2. 计算塔高和塔径：根据精馏原理和物料性质，计算所需塔高和塔径，以满足分离要求。
3. 选择填料类型：根据物料的特性和分离要求，选择合适的填料类型，以提高传质效率。
4. 设计塔内件：根据塔板数和填料类型，设计合适的进料口、液体分布器、再沸器等塔内件。
5. 进行工艺计算：根据进料组成、产品要求和操作条件，计算每块塔板的温度和组成，以及回流比等参数。
6. 进行经济性分析：根据设计方案和工艺计算结果，分析项目的投资成本和运行成本，评估项目的经济可行性。
精馏塔---课程设计
精馏塔---课程设计第1章绪论1.1课程设计的目的（1）把化工工艺与化工机械设计结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和知识基本知识。
（2）培养对化工工程设计上基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。
（3）培养识图、制图、运算、编写设计说明书的能力。
1.2课程设计的要求（1）树立正确的设计思想。
（2）具有积极主动的学习态度和进取精神。
（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。
（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。
（5）在设计中处理好尺寸的圆整。
（6）在设计中处理好计算与结构设计的关系。
1.3课程设计的内容对二氯乙烷精馏塔的机械设计。
DN=1800mm P N=1.2MPa1.4课程设计的步骤（1）全面考虑按压力大小、温度高低、腐蚀性大小等因素来选材。
（2）选用零部件。
（3）计算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等。
（4）强度、刚度、稳定性设计和校核计算（5）传动设备的选型、计算。
（6）绘制设备总装配图。
第2章塔体的机械计算2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度2.1.1 塔体厚度的计算（1）计算压力 MPa Pc 2.1= （2）塔体计算厚度 mm Pc t PcDi8.72.185.0170218002.1]δ[2δ=×××==（3）塔体设计厚度mm 8.9δc δ=+=c （4）塔体名义厚度n δ=12mm （5）塔体有效厚度mm c n e 10δδ==2.1.2 封头厚度计算（1）计算厚度 mm Pc t PcDi 5.72.15.085.0170218002.15.0][2=?-=?-=δδ（2）设计厚度mm c 5.9c =+=δδ （3）名义厚度mm n 12=δ （3）有效厚度 mm c n e 10=-=δδ2.2 塔设备质量载荷计算2.2.1 筒体圆筒、封头、裙座质量 m 01（1）圆筒质量m 1=4.1971979.36536=×Kg （2）封头质量 m 2=8.67624.338=×Kg （3）裙座质量m 3=2.164006.3536=×Kg 说明：1 塔体圆筒总高度为36.79m ；2查得DN1800mm ，厚度10mm 的圆筒质量为536Kg/m ；3 查得DN1800mm ，厚度10mm 的椭圆形封头质量为338.4Kg/m ；4 裙座高度3060mm 。
精馏塔课程设计(BAIDU)分析
21
四、溢流装置
包括溢流堰、降液管和..受液盘等部件。
D<2000时，采用单溢流
D>2000时，采用双溢流
（采1）用堰齿形形式堰：hOW>6mm时，采用平直堰，否则
hOW =2.84×10-3×E×(Lh/LW)2/3
（3-6）
E—液流收缩系数，一般取E=1
Lh---塔内液体流量 m3/h Lw---堰长， m 堰高：hW=hL- hOW
热源
二、确定工艺流程的原则及说明
1、满足工艺和操作的要求
2、设备与操作费用尽量低
3、确保生产安全
一、回流比的选择 1、组成的换算： （写出计算过程） 所给组成均是质量分率，需换算成摩尔分率 2、最小回流比Rmin 理想物系： 找到q线与平衡线的交点坐标（ xe , ye ）
化工原理课程设计
浮课程设计的目的
树立和培养工程意识； 技术的先进性与可行性 经济的合理性 操作的安全性 查阅资料，搜集、处理数据和选用公式的能力； 工程计算能力（包括使用计算工具的能力） 用规范的工程语言（文字、图、表格）表达设计意 图的能力； 实事求是、科学、严谨的工作作风。
Rmin xD ye Rmin1 xD xe
非理想物系：可在x-y平衡 曲线上通过回流比R R=（1.2~2.0)Rmin
可根据吉利兰图求理论板数N，作R-N曲线 二、理论板数NT的确定 作图法： NT=阶梯数-1
直接蒸汽加热精馏塔课程设计()分析间接蒸汽加热7
三、实际板数Np的计算
1、全塔效率EＴ 奥康内尔关联图或关联式：
E T0.4 9L 0.245
ET=50~55%
2、实际塔板数NP：
NP
NT ET
精馏塔课程设计
绪论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、石油化工等工业中得到广泛的应用。
精馏过程在能量的驱动下，使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易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分的分离。
该过程是同时进行传热、传质的过程。
为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表等构成精馏过程的生产系统。
精馏设备主要是塔设备，其中最重要的类型为板式塔和填料塔。
本次课程设计是F1型浮阀精馏塔的设计，浮阀塔是使用最广泛的一种塔型。
浮阀塔之所以广泛应用，是由于它有以下特点：1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。
2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。
3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。
4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。
5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高20%～30。
近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。
1工艺流程1.1精馏过程工艺流程示意图图1-1所示为精馏装置流程图进料塔顶产品图1-1 精馏装置的流程1.2精馏过程工艺流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点，混合物为饱和液体，液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。
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避免大的返工。 ❖ 要求来教室进行设计，每天签到与检查进度。
6
五、参考资料
No
题名
1 冷换设备工艺计算手册Hale Waihona Puke 2 石油加工单元过程原理．上
3 石油加工单元过程原理．下
4 化工原理课程设计
5 化工原理课程设计
1、冷凝器热负荷的计算
冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露 点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可 用以下办法计算。
露点气
Qc
泡点液
相，Td
相，Tb
HV 液相，Td
HL=Cp(Td-Tb)
Qc=Hv+HL
14
2、再沸器热负荷的计算 再沸器的热负荷是塔底液相部分汽化成饱
和蒸汽所吸收的热量，蒸汽的量就是塔内气相 流量，可用全塔热平衡计算。
QB＋FHF＝DHLD＋WHLW＋QC＋Q损 QB＝DHLD＋WHLW＋QC＋Q损－FHF Q损＝5％ QB
或近似由下式计算
QB＝V’w(HV’W-HLW)
15
四、关于混合物物性参数的计算
混合物的分子量、密度、粘度、表面张力等参数参 考图表集的计算方法计算
五、回流比及理论板的计算
首先用Underwood公式求最
收率99%)
塔顶压力： （1. 03 atm（绝对压强）
2
2. 设计任务
⑴ 工艺设计 产品组成：xD,xW（通过物料衡算） 操作条件：TD,PD,TW,PW 回流比：最小回流比，Rm；操作回流比，R 塔板数：提馏段板数；精馏段板数 塔径：D 热负荷：冷凝器和再沸器热负荷
（2） 塔板设计：填料塔，筛板塔，浮阀塔，泡罩塔各班随 机抽选（或自主分配，班与班之间不许重复） （3） 塔板设计：溢流装置；塔板布置；流体力学校核。 （4） 辅助设备选用：
化工原理课程设计： 6 化工传递与单元操作课程设计
7 常用化工单元设备设计
8 石油炼制图表计算机处理方法
9 传热学
责任者 刘巍等 沈复等 沈复等 刘雪暖 裴世红
出版社 石油化工 石油化工 石油化工 石油大学 大连理工
贾绍义 天津大学
李功样 金桂三 杨世铭
华南理工 石油化工 高等教育
7
第二部分 工艺计算设计要点
三、日程安排
2014年9月1日——10月17日共六周. 10月17日交说明书， 其中： 熟悉流程，查阅文献（第一周） 工艺计算（第二周） 塔板设计：（第三周） 附属设备选用：（第四周） 绘图：（第五周） 整理说明书(第六周) 注意：时间很充裕，可能不按此时间进度要求，提前完成
早完成早自由
5
四、课程设计过程注意问题
10
若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个 和 Rmin 值； 若在轻、重关键组分之间还有 k 个其它组分，则 有 k+1 个
和 Rmin值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。
应用恩德伍德公式的条件： (1) 塔内汽、液相为恒摩尔流； (2) 各组分的相对挥发度为常数。
理论板数的简捷计算法：
方法：将多组分精馏过程简化为轻、重关键组分的双组分精
二、塔顶压力、温度的确定
1、回流罐凝液温度的初步确定
回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，
由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介
质时（水温：25～30℃），凝液温度可取
40～50℃ ，保证冷凝器要有10～20℃ 温度的
传热温差。但要注意水的出口不高于50℃。
9
2、求理论板数的简捷法 回流比的确定 原则：先确定Rmin，再根据各种经济因素确定适宜的R 。 绘图法，或逐板计算法
常压或减压时：
PPi0xi
P 0 用Antonine(安托因)方程计算
3、回流罐压力的确定 （1）计算值大于101.3kPa时，采用加压操作。 （2）计算值小于101.3kPa时，采用常压或减压操作。 4、塔顶压力的确定。
回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可 取0.1----0.2 atm，减压塔可取25 mmHg左右。
冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。
3
3. 需要上交的材料 ⑴ 设计说明书，主要包括： 和设计工艺说明书 ⑴ 设计说明书，按学校毕业设计格式要求：
含以下内容： 工艺设计（物料和能量计算）， 塔板设计， 塔
的辅助设备选用， 计算结果汇总表， 结果与讨论
(2)带控制点的工艺流程（A2） (3)计算草稿
4
精馏塔课程设计
二、课程设计的任务
1. 已知条件 分离对象：
乙醇和水混合物分离；
处 理 量：（ ：XXXX吨/年， XXXX=（学号后三位*1000）
如： 学号110130085，处理量为8.5万吨/年
原料组成：（例如：乙醇45%（体积）
进料状态：（泡点）
产品要求：（例如：塔顶产品 含乙醇93%；回
小回流比Rmin，再由芬斯克公式 求（或用绘图法数出）最小理论
板数Nmin，然后再由吉利兰图求 不同R下的N，最后通过下式作
图：
R1N～ R
Rmin
在N(R+1)最小处即为适宜回流比。
16
同时得到理论板数 （一般取1.5~3
七、全塔效率的计算 建议采用奥•康奈尔法
❖ 物料衡算 ❖ 塔顶和塔底温度和压力的确定 ❖ 冷凝器及再沸器热负荷的确定 ❖ 关于混合物物性参数的计算 ❖ 关于回流比的选择 ❖ 全塔效率的计算 ❖ 部分物性数据
8
一、物料平衡 1. 目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。
2. 方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔底产品浓度要求， 通过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组 份体系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算(注：浓度或 组成有效数字位数，一般取小数点后4位)。
馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。
基本关系式：芬斯克方程、恩德伍德方程和吉利兰关联图
(P284)。
Nmin
lo
g1xDxD 1xW xW
lo gm
Y1exp11 1 1 51 47 .4.2 X XX X 0.51 YNNm in XRRm in
11
N2
R1
2、回流罐压力的初步计算
用泡点方程计算回流罐的压力。
12
5、塔顶温度的确定 在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温度即为塔顶温度。
6、塔底压力的确定 塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。 常、加压塔的每板压降可取：3-6mmHg； 减压塔的每板压降可取： 2-3mmHg。
7、塔底温度的确定 在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。
13
三、冷凝器及再沸器热负荷的确定