筛板精馏塔设计方案
筛板精馏塔设计方案
1绪论
1.1课题研究意义、研究现状及拟采用的技术路线
1.1.1课题研究意义、研究现状
在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量，质量，生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视[6]。
塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等[2]。此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。塔设备的基本功能就是提供气、液两相以充分接触的机会，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效的进行；还能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。
筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔，应用于蒸馏、吸收和除尘等。筛板精馏塔属于板式塔，筛板精馏塔具有结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压降小，生产能力大，气体分散均匀，传质效率高的优点，是化工生产中常见的单元操作设备之一。
筛板塔始于1830年，是结构最简单的一种板型。由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。20世纪50年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。导向筛板是60年代由美国联合碳化物公司林德子公司开发应用的，国有化工大学进行系统研究，他们认为导向筛板从导向喷出的水平气速均匀稳定的推动板上液流前
进，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化区，提高了传质效率和生产能力。在酒精工业，导向筛板使固含率达10％的粘稠成熟醪在塔板上均匀稳定流动，解决了长期存在的赌塔和液泛问题，并增产约筛板塔始于1830年，是结构最简单的一种板型。由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。20世纪50年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。导向筛板是60年代由美国联合碳化物公司林德子公司开发应用的，国有化工大学进行系统研究，他们认为导向筛板从导向喷出的水平气速均匀稳定的推动板上液流前进，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化区，提高了传质效率和生产能力。在酒精工业，导向筛板使固含率达10％的粘稠成熟醪在塔板上均匀稳定流动，解决了长期存在的赌塔和液泛问题，并增产约50％；在邻、对硝基氯苯精馏过程中，导向筛板解决了要求理论塔板数多、压降低的难题。这种塔板还具有结构简单，维修方便，造价低廉的特点，该类塔板经过深入研究和大力推广，目前已广泛应用于石油、化工、轻工、香料的领域。近年来，国际上涌现出来了一些新型板式塔，如新型垂直筛板塔（New-VST），是世界上第三代（最新一代）板式塔技术之一，它是喷射型板式塔，与后者相比具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等优异性能[6]。
此外，具有优良特性的新型筛板还有STONE-WEBSTER工程改善开发的波纹筛板，瑞士KUHNI公司的SLIT筛板，此就不一一阐述了。
在塔设备的技术改造中，国多种性能优良的新型板式塔已经得到成功的应用，随着科学技术的进步，需要更多、更好的板式塔来进行生产，这就要求板式塔向着低耗损，低成本，高效率和环保的方向发展。塔板效率是实际传质过程进行的反映，是衡量塔板性能和塔板设计的主要依据，由于其影响因素多而且复杂,准确预测有一定的难度，目前解决的办法是采用经验方法或建立在较简单的传质模型(例如双膜理论)基础上的半经验计算方法。为了衡量塔板的传质性能，研究人员提出了塔板点效率的概念，并对塔板的点效率进行了深入研究。板式塔作为重要的传质设备之一，在各种分离工艺过程中广泛应用，开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔，塔件始终是板式塔技术的发展方向[6]。
1.1.2精馏塔设计的拟采用的技术路线
设计是典型的塔设备设计，其主要任务是参数选择和结构设计、计算及强度校核等。
拟采用以下设计步骤：
一、筛板精馏塔工艺设计计算部分
1.设计方案的确定；
2.精馏塔的物料衡算；
3.塔板数的确定；
4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
6.塔板主要工艺尺寸的计算；
7.筛板的流体力学验算；
8.塔板负荷性能图。
二、筛板精馏塔结构设计计算部分
1.计算塔体和封头壁厚；
2.选取塔的附件，确定塔高；
3.人孔及接管补强计算；
4.接管、法兰的设计
5.塔体的强度校核；
三、绘制精馏塔装备图，塔板结构图
2工艺设计
2.1设计方案的确定及工艺流程的说明
原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。
2.2 全塔的物料衡算
2.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
苯的相对分子质量为78.11kg/kmol ，甲苯的相对分子量为92.13 kg/kmol 进料组分：
x F = 13
.9255.011.7845.011.7845
.0+ = 0.491
顶液组分：
x D =
13
.9202.011.7898.011.7898
.0+ = 0.983 釜残液组分： x W =
13
.9298.011.7802.011.7802
.0+ = 0.0240 2.2.2平均摩尔质量 ()kg/km ol 85.2513.920.49110.49111.78=⨯-+⨯=F M
()kg/km ol 35.7813.92983.01983.011.78=⨯-+⨯=D M
()kg/km ol 79.9113.92024.01024.011.78=⨯-+⨯=W M
2.2.3全塔物料衡算
依题给条件：年处理量10万吨，一年以330天，一天以24小时计，有：
m F = 2433010100000
3⨯⨯ = 12626.3 h Kg F = kg/kmol 25.85kg/h 3.12626 = 148.11 h Kmol
全塔物料衡算：
W D F +=
易挥发组分：
W D F Wx Dx Fx +=
联立方程组：
148.11 =W D + （2-2-1） 148.11×0.491 =D ×0.983+W ×0.024 （2-2-2） 解方程组（2-2-1）和（2-2-2）得：
D = 72.12 h Kmol
W = 75.99 h Kmol
2.3塔板数的确定
2.3.1理论塔板数的确定
苯-甲苯物系属于理想物系，可以采用图解法来求得理论塔板数。
（1）绘制苯-甲苯的T-X-Y 图
查阅文献3，得苯甲苯的汽液相组分。绘制图形如下：
图2-1 苯-甲苯T-X-Y 图
（2）确定操作的回流比R
在Y-X 图上，因q=1,查得：
712.0=q y
491.0==F q x x
故有：23.1491.0712.0712.0983.0min =--=--=q q q
D x y y x R 考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍：
46.223.122min =⨯==R R
（3）求精馏塔的气、液相负荷
42.17712.7248.2=⨯==RD L h Kmol
=+=D R V )1((2.48+1)×72.12 = 249.54 h Kmol qF L L +='= 177.42 + 148.11×1 = 325.53 h Kmol V V ='= 249.54 h Kmol
（4）求理论塔板数
精馏段操作线方程：
284.0711.01
1+=+++=x R x x R R y D 提馏段操作线方程为过点(0.024,0.024)和(0.491，0.712)两点的直线。
图2-2 理论塔板图
图解得理论塔板数为13块（包括再沸器），理论进料板为第七块板。
2.3.2实际塔板数的计算
( 1 )塔效率的计算
当983.0==D x y 时，D t =81.02℃，1x ＝0.959，
当024.0==W x x 时，27.109=W t ℃，0618.0=W y 。
塔的平均温度为：
11.952
=+W D t t ℃ 查阅文献2，在塔的平均温度下，苯和甲苯的黏度为：s m Pa 26.0⋅=A μ，s m Pa 28.0⋅=B μ。所以进料液的平均黏度为：
()()s m Pa 27.0491.0128.0491.026.01⋅=-⨯+⨯=-+=F B F A m x x μμμ 塔顶相对挥发度：
()()47.2959.0959.01983.01983.01111=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=x x x x D D D α
塔底相对挥发度：
()()
97.2024.0024.010681.010681.011=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=W W W W W x x y y α 精馏塔的平均相对挥发度为：
71.2=⋅=W D ααα
用奥康奈尔关联公式计算全塔效率，对于筛板塔，k=0.9，所以： ()()61.4727.071.29.049.049.0245.0245.0=⨯⨯⨯=⋅=--m T k E μα﹪
( 2 )实际塔板数
精馏段：6/47.61﹪=12.6,圆整为13块；提馏段：6/47.61﹪=12.6，圆整为13块。加料板在第十四块板，全塔实际总共有26块板。
2.4塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算
2.4.1操作压力
取每层塔板压降为0.7kPa 计算。
塔顶压力：kPa 3.10543.101=+=D p
加料板压力：kPa 4.114137.03.105=⨯+=F p
塔釜压力：kPa 5.123267.03.105=⨯+=W p
精馏段平均压强：()kPa 85.1092/4.1143.105=+=m p
提馏段平均压强：()kPa 95.1182/5.1234.114=+='m
p 2.4.2操作温度
由苯甲苯的T-X-Y 图，查得塔顶温度为81.02℃，进料板为92.04℃，塔釜为109.27℃。所以：
精馏段平均温度为：()53.86204.9202.81=+=m t ℃
提馏段平均温度为：()66.1002
04.9227.109=+='m t ℃ 2.4.3平均摩尔质量
塔顶： 983.01==D x y ，959.01=x （查相平衡图）
()kg/kmol 35.7813.92983.0111.78983.0,=⨯-+⨯=m VD M
()kg/kmol
68.7813.92959.0111.78959.0,=⨯-+⨯=m LD M 加料板：662.0=F y ，440.0=F x （查相平衡图）
()kg/kmol 85.8213.92662.0111.78662.0,=⨯-+⨯=m VF M
()kg/kmol 96.8513.92440.0111.78440.0,=⨯-+⨯=m LF M
塔釜： 0466.01
='y ，0162.01='x （查相平衡图） ()kg/kmol 48.9113.920466.0111.780466.0,=⨯-+⨯='m VW
M ()kg/kmol 90.9113.920162.0111.780162.0,=⨯-+⨯='m LW
M 精馏段：()kg/kmol 60.8085.8235.78,=+=m V M
()kg/kmol 32.822/96.8568.78,=+=m L M
提馏段：()kg/kmol 17.8748.9185.82,=+='m V
M ()kg/kmol 93.882/90.9196.85,=+='m L M
2.4.4平均密度
(1)液相平均密度
由文献3查得：
当D t =81.02℃时，3,kg/m 8.814=A LD ρ；3,kg/m 1.811=B LD ρ 当F t =92.04℃时，3,kg/m 7.803=A LF ρ；3,kg/m 0.800=B LF ρ 当27.109=W t ℃时，3,kg/m 2.785=A LW ρ；3,kg/m 0.783=B LW ρ 进料板液相质量分率：
()40.013.92440.0111.78440.011.78440.0=⨯-+⨯⨯=
FA α 塔釜液相质量分率：
()0138.013
.920162.0111.780162.011.780162.0=⨯-+⨯⨯=WA α 塔顶液相平均密度：
3,,,,kg/m 7.8141
.81102.08.81498.01
=⇒+=+=m LD B LD DB A LD DA m LD a a ρρρρ 加板液相平均密度：
3,,,,kg/m 5.8010
.80060.07.80340.01
=⇒+=+=m LF B LF FB A LF FA m LF a a ρρρρ 塔釜液相平均密度：
3,,,,kg/m 0.7830
.783986.00.2.785014.01
=⇒+=+=m LW B LW WB A LW WA m LW a a ρρρρ 精馏段液相平均密度：()3,kg/m 1.8472/7.8735.81=+=m L ρ
提馏段液相平均密度：()3,kg/m 3.7922/0.7835.801=+='m L
ρ (2)气相平均密度 精馏段：()
3,,kg/m 96.253.86273314.860.8085.109=+⨯⨯==m m
V m m V RT M p ρ 提馏段：()
3,,kg/m 34.366.100273314.817.8795.118=+⨯⨯='''='m m V m m V T R M p ρ 2.4.5液体的平均表面力
由文献3查得：
当D t =81.02℃时，mN/m 15.21,=A D σ；mN/m 68.21,=B D σ 当F t =92.04℃时，mN/m 60.19,=A F σ；mN/m 10.20,=B F σ 当27.109=W t ℃时，mN/m 65.17,=A W σ；mN/m 66.18,=B W σ
塔顶：
()mN/m 16.2168.21983.0115.21983.0,=⨯-+⨯==∑i i m D X σσ 进料板：
()mN/m 10.2050.20440.0160.19440.0,=⨯-+⨯==∑i i m F X σσ 塔釜：
()mN/m 64.1866.18024.0165.17024.0,=⨯-+⨯==∑i i m W X σσ 精馏段：()m N/m 63.202/10.2016.21=+=m σ
提馏段：()m N/m 37.192/64.1810.20=+=m σ
2.4.6液体的平均粘度
查文献2，得：
当D t =81.02℃时，s mP 30.0,⋅=A D μ；s mP 32.0,⋅=B D μ 当F t =92.04℃时，s mP 265.0,⋅=A F μ；s mP 29.0,⋅=B D μ 当27.109=W t ℃时，s mP 21.0,⋅=A W μ；s mP 245.0,⋅=B W μ 塔顶液体平均黏度：
()s mP 30.032.0lg 983.0130.0lg 983.0lg lg ,,⋅=⇒⨯-+⨯==∑m LD i i m LD X μμμ 加料板液体平均黏度：
()s mP 279.029.0lg 44.01265.0lg 44.0lg lg ,,⋅=⇒⨯-+⨯==∑m LF i i m LF X μμμ 塔釜液体平均黏度：
()s mP 244.0245.0lg 024.0121.0lg 024.0lg lg ,,⋅=⇒⨯-+⨯==∑m LW i i m LW X μμμ 精馏段液体平均黏度：()s mPa 29.02279.030.0,⋅=+=m L μ
提馏段液体平均黏度：()s mPa 262.02
244.0279.0,⋅=+='m L μ 2.5塔体和塔板主要工艺结构尺寸的计算
2.5.1塔径的计算
(1)精馏段的塔径
精馏段的汽液相体积流量为：
/s m 887.196.2360060.8054.24936003,,=⨯⨯==m V m
V s VM V ρ
/s m 00502.01
.808360032
.8242.17736003,,=⨯⨯=
=
m
L m L s LM L ρ
初选塔板间距m m 400=T H 及板上液层高度m m 50=L h ，则：
m 45.005.04.0=-=-L T h H
按Smith 法求取允许的空塔气速：
0440.096.21.808887.100502.05
.05
.0=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V
L s
s V L ρρ
查Smith 通用关联图得： 072.020=C
负荷因子： 0724.02063.20072.0202
.02
.020=⎪
⎭
⎫
⎝⎛=⎪
⎭⎫
⎝⎛=σC C
所以：()
()
m /s 194.196
.296.21.8080724
.0max =-=-=V
V L C
u ρρρ
取安全系数为0.7，则空塔气速：s m 836.07.0max =⨯=μμ 精馏段的塔径： m 696.1836
.014.3887
.144=⨯⨯==
u
V D s
π
圆整取mm 1800=D ，塔截面积22543.24
m D A t ==
π
，此时的操作气速
m/s 742.0543
.2887
.1===mas
u μμ
，安全系数为：62.0=mas μμ
，在0.6到0.8
之间，塔径合适。
(2)提馏段的塔径
提馏段的汽液相体积流量为：
/s m 809.134.3360017
.8754.24936003,,=⨯⨯='''='m V m V s M V V ρ
/s m 010.03
.792360093.8853.32536003,,=⨯⨯='''='m L m L s
M L L ρ 初选塔板间距m m 400=T H 及板上液层高度m m 60=L h ，则：
m 44.006.04.0=-=-L T h H
按Smith 法求取允许的空塔气速：
085.034.33.792809.1010.05
.05
.0=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V
L s
s
V L ρρ
查Smith 通用关联图得： 070.020=C
负荷因子： 0696.02037.19072.0202
.02
.020=⎪
⎭
⎫
⎝⎛=⎪
⎭⎫
⎝⎛=σC C
所以：()
()
m /s 07.134
.334.33.7920696
.0max =-=-=V
V L C
u ρρρ
取安全系数为0.7，则空塔气速：s m 749.07.0max =⨯=μμ 精馏段的塔径： m 754.1749
.014.3887.144=⨯⨯==
u V D s
π 圆整取mm 1800=D ，塔截面积2
2543.24
m D A t ==
π，此时的操作气速
m/s 711.0543
.2809
.1===mas
u μμ
，安全系数为：66.0=mas μμ
，在0.6到0.8
之间，塔径合适。
2.5.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算
(1)精馏段的塔板 溢流装置：
由于塔径中等，根据流量，可以采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口堰。
（a ）溢流堰长（出口堰长） 取m 26.18.17.07.0=⨯==D l w
（b ）出口堰高w h 和降液管的底隙高度o h
ow L w h h h -=
对平直堰()
3
/2/00284.0w h ow l L E h =
由7.0/=D l w 及14.1026.1/360000502.0/5.25
.2=⨯=w
l Ls ，查文献2图11-11得03.1=E ，于是：
()
m 006.0m 017.026.1/360000502.003.100284.03
/2>=⨯⨯=ow h （满足要求）
m 033.0017.005.0=-=-=ow L w h h h ，取mm h w 35=，假设o h 比w h 少13mm ，m 022.0013.0035.0013.0=-=-=w o h h ，取mm h o 25=
（c ）降液管的宽度d W 和降液管的面积f A
由7.0/=D l w ，查文献2得09.0/,14.0/==T f d A A D W ，即：
m 25.0=d W ，22m 543.2785.0==D A T ，2m 229.0=f A 。
液体在降液管的停留时间
s 5s 2.1800502.0/4.0229.0/>=⨯==s T f L H A τ（满足要求） 塔板布置：
由于mm D 800≥，所以采用分块式塔板，查文献2可知塔板分为5块。 （a ）边缘区宽度c W 与安定区宽度s W 本设计取50=c W mm ，80=s W mm 。 （b ）开孔区面积a A
212221222m 78.185.057.0sin 85.018057.085.057.02sin
1802=⎥⎦⎤⎢⎣⎡
⨯+-=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
+-=--ππR x R x R x A a 式中：()()m 57.008.025.09.02/=+-=+-=s d W W D x
m 85.0050.09.02/=-=-=c W D R
开孔数n 和开孔率φ：
取筛孔的孔径mm 5=o d ，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度mm 3=δ，且取0.3/=o d t 。故孔心距mm 1553=⨯=t 。
每层塔板的开孔数913778.1151011551011552323=⨯⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=a A t n （孔） 每层塔板的开孔率()
101.03907.0/907.02
2===
o d t φ（φ应在5~15%，故满足要求） 每层塔板的开孔面积2m 18.078.1101.0=⨯==a o A A φ 气体通过筛孔的孔速m /s 48.1018.0/887.1/===o s o A V u ( 2 )提馏段的塔板
溢流装置：
由于塔径中等，根据流量，可以采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口堰。
（a ）溢流堰长（出口堰长） 取m 26.18.17.07.0=⨯==D l w
（b ）出口堰高w h 和降液管的底隙高度o h
ow L w h h h -=
对平直堰()
3
/2/00284.0w h ow l L E h =
由7.0/=D l w 及20.2026.1/3600010.0/5.25
.2=⨯='w
l s L ，查文献2图11-11得04.1=E ，于是：
()
m 006.0m 028.026.1/3600010.004.100284.03
/2>=⨯⨯=ow h （满足要求）
m 032.0028.006.0=-=-=ow L w h h h ，取mm h w 35=，假设o h 比w h 少13mm ，m 022.0013.0035.0013.0=-=-=w o h h ，取mm h o 25=
（c ）降液管的宽度d W 和降液管的面积f A
由7.0/=D l w ，查文献2得09.0/,14.0/==T f d A A D W ，即：
m 25.0=d W ，22m 543.2785.0==D A T ，2m 229.0=f A 。
液体在降液管的停留时间
s 5s 16.9010.0/4.0229.0/>=⨯==s T f L H A τ（满足要求） 塔板布置：
由于mm D 800≥，所以采用分块式塔板，查文献2可知塔板分为5块。 （a ）边缘区宽度c W 与安定区宽度s W 本设计取50=c W mm ，80=s W mm 。 （b ）开孔区面积a A
212221222m 78.185.057.0sin 85.018057.085.057.02sin
1802=⎥⎦⎤⎢⎣⎡
⨯+-=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
+-=--ππR x R x R x A a 式中：()()m 57.008.025.09.02/=+-=+-=s d W W D x
m 85.0050.09.02/=-=-=c W D R
开孔数n 和开孔率φ：
取筛孔的孔径mm 5=o d ，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度mm 3=δ，且取0.3/=o d t 。故孔心距mm 1553=⨯=t 。
每层塔板的开孔数913778.1151011551011552323=⨯⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=a A t n （孔）， 每层塔板的开孔率()
101.03907.0/907.02
2===
o d t φ（φ应在5~15%，故满足要求）， 每层塔板的开孔面积2m 18.078.1101.0=⨯==a o A A φ， 气体通过筛孔的孔速m /s 06.1018.0/809.1/===o s o A V u 。 2.6筛板的流体力学验算
2.6.1精馏段筛板的流体力学验算
(1)气体通过筛板压降的验算 （a ）气体通过干板的压降c h
m 0349.01.80896.2767.048.10051.0051.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L
V o
o
c C
u h ρρ 式中孔流系数o C 由67.13/5/==δo d ，查文献3得出，767.0=o C 。 （b ）有效液层阻力l h
03.1896.248.1000===V u F ρ 查阅文献3图12-59得：m h l 04.0= （c ）气体通过筛板的压降（单板压降）
m 0749.0040.00349.0=+=+=l c p h h h
0.7kPa kPa 5938.0Pa 8.5930749.081.91.808<==⨯⨯==∆p L p gh p ρ（满足工
艺要求）。
(2)雾沫夹带量的验算
气体通过有效流通截面积的气速a u ，对单流型塔板有：
m/s 815.0229
.0543.2887
.1=-=-=
f T s a A A V u
气（满足要求）
液气液/kg kg 1.0/kg kg 00948.0052.05.24.0815.01063.20107.5107.52
.3362
.36
<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯⨯=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡-⨯=---f T a V h H u e σ 式中：mm h h h h ow w L f 5217355.2=+=+==，验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带。
(3)漏液的验算
气体克服液体表面力产生的压降σh
m 00208.0005.081.91.8081063.20443
=⨯⨯⨯⨯==-o Lm Lm gd h ρσσ
漏液点的气速om u
()()m/s
65.596.2/1.80800208.0052.013.00056.08.04.4/13.00056.04.4=-⨯+⨯=-+=V
L L o
om h h C u ρρσ
筛板的稳定性系数5.185.165
.548
.10>===om o u u K （不会产生过量液漏） (4)液泛的验算
为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度()w T d h H H +Φ≤
d L p d h h h H ++=
m 00389.0025.026.100502.0153.0153.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=o w s
d h
l L h m 131.000389.0052.00749.0=++=d H
一般物系5.0=Φ
液柱液柱4.0227.0035.05.0131.0=<=-=-ΦT w d
H h H ，故不会产生液泛。 通过流体力学验算，可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适。
2.6.1提馏段筛板的流体力学验算
(1)气体通过筛板压降的验算 （a ）气体通过干板的压降c h
m 0370.03.79234.3767.006.10051.0051.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛=''⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L
V o
o
c C
u h ρρ 式中孔流系数o C 由67.13/5/==δo d ，查文献3得出，767.0=o C 。 （b ）有效液层阻力l h
39.1834.306.1000===V u F ρ 查阅文献3图12-59得：m h l 04.0= （c ）气体通过筛板的压降（单板压降）
m 0770.0040.00370.0=+=+=l c p h h h
0.7kPa kPa 5985.0Pa 5.5980770.081.93.792<==⨯⨯==∆p L p gh p ρ（满足工
艺要求）。
(2)雾沫夹带量的验算
气体通过有效流通截面积的气速a u ，对单流型塔板有：
m/s 782.0229
.0543.2809
.1=-=-'=f T s a A A V u
气（满足要求）
液气液/kg kg 1.0/kg kg 0126.0063.05.24.0782.01037.19107.5107.52
.3362
.36
<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯⨯=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡-⨯=---f T a V h H u e σ 式中：mm h h h h ow w L f 6328355.2=+=+==，验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带。
(3)漏液的验算
气体克服液体表面力产生的压降σh
m 00199.0005.081.93.7921037.19443
=⨯⨯⨯⨯=''=-o Lm Lm gd h ρσσ
漏液点的气速om u
()()m/s
65.534.3/3.79200199.0063.013.00056.0767.04.4/13.00056.04.4=-⨯+⨯=''-+=V L
L o
om h h C u ρρσ 筛板的稳定性系数5.178.165
.506
.10>===
om o u u K （不会产生过量液漏）
(4)液泛的验算
为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度()w T d h H H +Φ≤
d L p d h h h H ++=
m 0154.0025.026.1010.0153.0153.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛'=o w s
d h
l L h m 155.00154.0063.00770.0=++=d H
一般物系5.0=Φ
液柱液柱4.0275.0035.05.0155.0=<=-=-ΦT w d
H h H ，故不会产生液泛。 通过流体力学验算，可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适。 2.7塔板负荷性能图
2.7.1精馏段的塔板负荷性能图
(1)雾沫夹带线
2
.365.2107.5⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯=-L T
a Lm v h H u e σ
（2-7-1） 式中：s s
f T s a V V A A V u 432.0229
.0543.2=-=-=
()
3
/23
/23
/2473.10875.026.1360003.100284.0035.05.2360000284.0035.05.25.25.2S
s w s ow w L f L L l L E h h h h +=⎥⎥
⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎥⎥
⎦⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+==
将已知数据代入式（2-7-1）
1.0473.10875.04.043
2.0106
3.20107.52
.33/23
6
=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡--⨯⨯--s s L V
3
/250.2157.4s s L V -=
（2-7-2） 在操作围，任取几个s L 值，依式（2-7-2）算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出雾沫夹带线。 (2)液泛线
()d ow w p w T h h h h h H +++=+Φ
3
/23
/23
/2589.026.1360003.100284.0360000284.0s
s w s
ow
L L l
L E h =⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
2
2
2
2
0098.01.80896.218.0767.0051.0051.0051.0s s L V o
o s L V o o
c V V A
C V C
u h =⎪
⎭⎫
⎝
⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=ρρρρ
()(
)3
/23
/23593.002135.0589.0035.061.0s
s
ow w l L L h h h +=+=+=β
00208.0=σh
02343.03593.00098.03/22++=++=s
s l c p L V h h h h σ
22
2
2.154025.026.115
3.0153.0s s o w s d L L h
l L h =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ()()
23
/23
/222.154589.0035.002343.03593.00098.0035.04.05.0s
s
s
s L
L
L V +++++=+
23
/221550025.7192.16s
s s L L V --=
（2-7-3）
在操作围，任取几个s L 值，依式（2-7-3）算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出液泛线。 (3)液相负荷上限线
/s m 0183.05
229
.04.03max ,=⨯=
=
τ
f
T s A H L
(4)漏液线（气相负荷下限线）
3
/2589.0035.0s
ow w L L h h h +=+= 漏液点气速：
()[
]
96.2/1.80800208.0589.0035.013.00056.0767.04.43/2-++⨯=s
om L u om o s u A V =min ,，整理得：
711.0716.53/22min ,+=s
s L V
（2-7-4）
s s /s
m ,3s L
0.00103 0.006 0.010 0.014 0.0183 /s
m ,3
s V
0.967
1.034
0.988
1.083
1.159
依据表中数据作出漏液线。 (5)液相负荷下限线
取平堰堰上液层高度006.0=ow h m ，03.1=E 。
006.026.1360003.100284.0360000284.03
/23
/2min ,=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=s w s ow
L l L E h
/s m 00103.03min ,=s L 精馏段塔板负荷性能图如下：
图2-3精馏段塔板负荷性能图
操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷m ax ,s V 与气相允许最小负荷m in ,s V 之比，即：
筛板精馏塔设计方案
筛板精馏塔设计方案 1绪论 1.1课题研究意义、研究现状及拟采用的技术路线 1.1.1课题研究意义、研究现状 在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量，质量，生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视[6]。 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等[2]。此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。塔设备的基本功能就是提供气、液两相以充分接触的机会，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效的进行；还能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。 筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔，应用于蒸馏、吸收和除尘等。筛板精馏塔属于板式塔，筛板精馏塔具有结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压降小，生产能力大，气体分散均匀，传质效率高的优点，是化工生产中常见的单元操作设备之一。 筛板塔始于1830年，是结构最简单的一种板型。由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。20世纪50年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。导向筛板是60年代由美国联合碳化物公司林德子公司开发应用的，国有化工大学进行系统研究，他们认为导向筛板从导向喷出的水平气速均匀稳定的推动板上液流前
化工原理课程设计--苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计--苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计 ——苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计 姓名： 班级：高材11002 学号: 序号： 年月
苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计 目录 1 苯甲苯混合液筛板精馏塔设计概述 (1) 2 板式精馏塔设计任务书 (1) 3 设计计算 (2) 3.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (2) 3.2 精馏塔的物料衡算 (3) 3.3 塔板数的确定 (4) 3.4 塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (6) 3.5精馏段的气液负荷计算 (8) 4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9) 4.1塔径的计算 (9) 4.2 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (9) 5 筛板的流体力学验算 (11) 6精馏段塔板负荷性能图 (12) 7设计结果一览表 (15)
苯甲苯混合液筛板精馏塔设计 1 苯甲苯混合液筛板精馏塔设计概述 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）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应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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的挥发度的不同，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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯。 2 板式精馏塔设计任务书 一、设计题目 苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计。 二、设计任务 (1)原料液中苯含量：质量分率＝55％(质量)，其余为甲苯。 (2)塔顶产品中苯含量不得低于98％(质量)。 (3)塔底釜液含甲苯量不低于98%(质量) (4)生产能力：45000 t/y苯产品，年开工330天。 三、操作条件 (1)精馏塔顶压强：4.0kPa(表压) (2)进料热状态：饱和液体 (3)回流比：R=1.5Rmin。(4)单板压降压：≯0.7kPa (5)冷却水温度：30℃(6)饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) (7)设备型式：筛板塔 四、设计内容及要求 (1)设计方案的确定及流程说明 (2)塔的工艺计算 (3)塔和塔板主要工艺尺寸的设计 塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定；塔板的流体力学验算；塔板的负荷性能图。 (4)编制设计结果概要或设计一览表
筛板精馏塔设计
目录 1、符号说明 (2) 2.主要物性数据 (4) 2.1苯、乙苯的物理性质 (4) 2.2苯、乙苯在某些温度下的表面张力 (4) 2.3苯、乙苯在某些温度下的粘度 (4) 2.4苯、乙苯的液相密度 (4) 2.5不同塔径的板间距 (4) 3.工艺计算 (5) 3.1精馏塔的物料衡算 (5) 3.2塔板数的确定 (5) 3.3实际塔板数的求取 (6) 3.4相关物性参数的计算 (7) 3.4.1操作压强 (7) 3.4.2平均温度 (8) 3.4.3平均摩尔质量 (8) 3.4.4平均密度 (9) 3.4.5液体平均表面张力 (11) 3.4.6气液相负荷 (11) 3.5塔和塔板的主要工艺尺寸计算 (13) 3.5.1塔径 (13) 3.5.2溢流装置 (16) 3.5.3弓形降液管宽度 (16) 3.5.4降液管底隙高度 (17) 3.5.5塔板布置 (17) 3.5.6筛孔计算及其排列 (18) 3.6筛板的流体力学计算 (18) 3.6.1液面落差 (20) 3.6.2液沫夹带 (20) 3.6.3漏液 (20) 3.6.4液泛 (21) 3.7塔板负荷性能图 (21) 3.7.1漏液线 (21) 3.7.2雾沫夹带线 (22) 3.7.3液相负荷下限线 (22) 3.7.4液相负荷上限线 (23) 3.7.5液泛线 (23) 6.参考文献 (27)
1、符号说明 1.1英文字母 ?P——气体通过每层筛板的压降，kPa ——塔的截面积，m2 A T C——负荷因子，无因次 t——筛孔的中心距，m ——表面张力为20mN/m的 C 20 u——空塔气速，m/s ——筛孔直径，m d o ——塔板开孔区面积，m2 A a n——筛孔数目 ——降液管截面积，m2 A f P——操作压力，kPa ——筛孔区面积，m2 A o u ——漏液点气速，m/s omin D——塔径，m '——液体通过降液体系的速度，m/s u o e ——液沫夹带量，kg液/kg气 v V ——气体体积流量，m/s n R——回流比 ——气体体积流量，m/s V s ——最小回流比 R min ——边缘无效区宽度，m W c M——平均摩尔质量，kg/kmol W ——弓形降液管高度，m d ——平均温度，℃ T m ——破沫区宽度，m W s g——重力加速度，m/s2 Z——板式塔有效高度，m F ——筛孔气相动触因子 o ——出口堰与沉降管距离，m h l ——与平板压强相当的液柱高度，m h c τ——液体在降液管内停留时 ——与液体流过降液管压强降 h d 相当的液柱高度，m h ——板上清液高度，m f ——堰上液层高度，m h ow H ——出口堰高度，m w H '——进口堰高度，m w hσ——与克服表面张力压强降相当的液柱高度，m L——液相 H——板式塔高度，m V——气相
筛板塔精馏工艺设计
化工原理课程设计–––––分离苯和甲苯的板式精馏塔的设计 学院：化学与环境工程学院 学号： 专业班级:高材10902 班 学生姓名: 李小龙 指导老师：石东坡老师
一、设计任务 1.1. 设计题目 苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计 1.2. 原始数据 年处理量：35000吨 料液浓度：55%（苯的质量分率） 塔顶产品浓度：98.5%(苯的质量分率） 塔底釜液的甲苯浓度不低于98% 每年实际生产330（一年中有一个月检修） 塔顶压强：4kPa 塔底冷却水温：30℃ 饱和水蒸气压力：250kPa 1.3. 设备形式 设备类型：筛板塔 1.4. 设计内容 1、设计方案的确定及流程的说明 2、塔的工艺计算 3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计 (1)、塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 (2)、塔板的流体力学验算 (3)、塔板的负荷性能图 4、设计结果汇总一览表 二、设计方案的确定 2.1. 设计方案的说明 本设计任务为分离苯—甲苯混合液。对于二院混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液经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。冷凝器在泡点下一部分回到塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送到储存罐。该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比是最小回流比的两倍。塔釜采用间接加热法，塔顶产品冷却送到储存罐。 2.2. 设计流程的说明 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷凝器等设备。热量自釜底输入，物料在塔内经多次部分汽化与部分冷凝器进行精馏分离，由冷凝器和冷却器的介质将余热带走。在此过程中热能的利用率很低，为此，在确定流程的过程中应考虑余热的作用。另外，为保持塔的稳定性，流程中除采用用泵直接输送原料外，还可以采用高位槽送料避免泵的操作波动影响。
筛板精馏塔工艺设计
第一章概述 精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。 1．精馏塔 精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。 简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。 本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。但易漏液，易堵塞。然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。 2．再沸器 作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。 本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。 立式热虹吸特点： ▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。 ▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。 ▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。 3．冷凝器（设计从略） 用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。
第二章方案流程简介 1．精馏装置流程 精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。 流程如下： 原料（丙稀和丙烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。另一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出。 2．工艺流程 1）物料的储存和运输 精馏过程必须在适当的位置设置一定数量不同容积的原料储罐、泵和各种换热器，以暂时储存，运输和预热（或冷却）所用原料，从而保证装置能连续稳定的运行。 2）必要的检测手段 为了方便解决操作中的问题，需在流程中的适当位置设置必要的仪表，以及时获取压力、温度等各项参数。
分离苯和甲苯混合液的常压筛板精馏塔设计书
分离苯和甲苯混合液的常压筛板精 馏塔设计书 一．绪论 精馏是一种利用回流是液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离单元操作，广泛应用于石油、化工、轻工、食品、冶金等领域。精馏过程在能量剂驱动下，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的挥发度的不同，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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，按操作压力还可分为常压、加压和减压蒸馏，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。 典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、塔底再沸器、塔顶全凝器/冷凝器。本设计采用筛板板式精馏塔完成指定分离任务，设计书中包括物料衡算和能量横算；以及塔板数的确定，塔板工艺尺寸的确定，再沸器、全凝器的选型等内容。 本设计按以下几个阶段进行： (1) 设计方案确定和说明。根据给定任务，对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。 (2) 蒸馏塔的工艺计算，确定塔高和塔径。
(3)塔板设计：计算塔板各主要工艺尺寸，进行流体力学校核计算。接管尺寸、泵等，并画出塔的操作性能图。 (4)管路及附属设备的计算与选型，如再沸器、冷凝器。 (5)绘制精馏塔的设备图。 二．设计方案的确定 设计题目：分离苯—甲苯混合液的常压筛板精馏塔 1.原始数据： 生产能力：处理量为8000kg/h 原料：苯含量为40%（mol,下同）的液体 进料方式：泡点进料 分离要求：塔顶馏出液苯含量为95% 塔底釜液甲苯含量为98% 操作要求：取回流比为倍的最小回流比，总板效率为0.8 2.装置流程的确定 装置流程包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。
筛板精馏塔设计[优秀]
3.5 筛板精馏塔设计示例 3.5.1 化工原理课程设计任务书 设计题目:分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔 在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液.已知原料液的处理量为4000千克/h,组成为0.41(苯的质量分率),要求塔顶馏出液的组成为0.96,塔底釜液的组成为0.01. 设计条件如下: 表3-18 进料热状态回流比单板压降全塔效率建厂地址 操作压力 4kPa(塔顶常压) 自选自选≤0.7kPa ET=52% 天津地区 试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算. 3.5.2 设计计算 1 设计方案的确定 本设计任务为分离苯一甲苯混合物.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人精馏塔内.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器冷却后送至储罐.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.塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐. 2 精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 (2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)物料衡算
原料处理量 总物料衡算 46.61＝D＋W 苯物料衡算 46.61×0.45＝0.966D＋0.012 W 联立解得 D＝21.40 千米ol／h W=25.21千米ol／h 3 塔板数的确定 (1)理论板层数N T的求取 苯一甲苯属理想物系,可采用图解法求理论板层数. ①由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据,绘出x~y图,见图3-22. 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3-19中对角线上,自点e(0.45,0.45)作垂线ef即为进料线(q线),该线与平衡线的交点坐标为 y q＝0.667 xq＝0.450 故最小回流比为 取操作回流比为 ③求精馏塔的气、液相负荷
苯甲苯筛板精馏塔课程设计
河西学院 Hexi University 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计 学院: 化学化工学院
专业:化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师: 2021年12月6日 目录 化工原理课程设计任务书 1.概述 (5) 序言 (7) 再沸器 (8) 冷凝器 (8) 2.方案的选择及流程说明 (9) 3.塔的工艺计算 (9) 原料及塔顶塔底产品的摩尔分率 (10) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)
物料衡算 (10) 4.塔板数的确信 (11) 理论塔板数T N (11) 最小回流比及操作回流比 (12) 精馏塔的气、液相负荷 (13) 操作线方程 (13) 图解法求理论塔板数 (13) 实际板层数 (14) 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (14) 操作压力 (14) 操作温度 (14) 平军摩尔质量 (15) 5.4平均密度 (16) 液体平均表面张力 (17) 液体平均黏度 (18) 6.精馏塔的塔体工艺尺寸 (19) 塔径 (19)
实际空塔气速 (21) 精馏塔有效高度 (21) 7.踏板要紧工艺尺寸的设计 (21) 塔板布置 (24) .塔板布置 (18) 8.筛板的流体力学验算 (26) 塔板压降 (26) 液面落差 (27) 液沫夹带 (28) 漏液 (28) 液泛 (29) 9.塔板负荷性能图 (30) 漏液线 (30) 液沫夹带线 (31) 液相负荷下限线 (32) 液相负荷上限线 (33)
10.板式塔常见附件 (36) 进料罐线管径 (37) 11.附属设备 (40) 塔顶空间 (40) 塔底空间. (40) 人孔 (40) 塔高 (41) 12.设计筛板塔的要紧结果汇总： (41) 参考文献 (43) 设计心得体会 (43) 成绩评定： ............................................................................................ 错误!未定义书签。
苯甲苯分离过程筛板式精馏塔设计方案
苯甲苯分离过程筛板式精馏塔设计方案 第一章概述 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 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。本次设计任务为设计一定处理量的分离苯和甲苯混合物精馏塔。 筛板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板式精馏塔具有很多优点，其生产能力（20%—40%）塔板效率（10%—50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。[1] 在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单，造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制漏液。 筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状，这样可以降低进口处的速度，使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成，使用碳钢的比较少。实际操作表明，筛板在一定程度的漏夜状态下操作使其板效率明显下降，其操作的负荷围比泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到2-3。 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方
乙醇水连续筛板精馏塔工艺设计
山东大学 化工原理课程设计 题目乙醇-水连续筛板精馏塔工艺设计系（院） __________________ 化学与化工系___________________ 专业________________ 应用化工技术 ________________ 班级_______________________________ 学生姓名__________________________________________ 学号______________________________________ 指导教师________ ____________ _________________ 职称_____________________ 讲师___________________ 2012年6 月6日
前言 精馏是分离液体混合物最常用一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广。它通过汽、液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发的由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。 精馏过程中，料液自塔的中部某适当的位置连续地加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分回入塔顶，称为回流液，其余作为塔顶产品（馏出液）连续排出。在塔内上半部（加料位置以上）上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。塔底部装有再沸器（蒸馏釜）以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。塔的上半部分（加料位置以上）称为精馏段，塔的下半部分包括再沸器（蒸馏釜）称为提馏段。 根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续或间歇的，有特殊物质的体系还可以用恒沸 精馏或萃取精馏等特殊的方法进行分离。 精馏过程按操作过程可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对常压下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液可采用减压精馏。 精馏过程所用的设备及起相互联系总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板 式塔和填料塔两大类。 板式塔内沿塔高安装了若干层塔板（亦称塔盘），液体靠重力作用由顶部流向塔底，并在各 块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而升至塔顶。气、液两相在塔板上直接接触完成热、质的传递，两相组成沿着塔高呈阶梯式变化。塔板是板式塔内汽、液接触的主要元件。塔板的种类很多，根据塔板结构特点可将板式塔分为：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、浮舌塔、浮动喷淋塔等多种不同的塔型。 化工原理教材已对常用的板式塔，如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、喷射塔、多降液管塔、无溢流 塔等的形式、结构和优点作了介绍，从中了解到不同的类型各有其优缺点，各有其使用的场合。 塔总体结构包括塔体、裙座、封头、除沫器、接管、手孔、人孔等。 目录 一、设计题目 (4) 二、设计目的 (4) 三、设计任务及操作条件 (4) 四、设计内容 (4) （一）........................................................................... 设计方案选定4
工程原理-筛板精馏塔的设计
筛板精馏塔的设计 一、概述 1、精馏塔的设计要求 1）生产能力大，即气、液处理量大 2）操作弹性大，分离效率高 3）流体流动阻力小，操作费用低 4）结构简单，造价低，制造、安装、维修方便 2、筛板塔的特点 1）结构简单，易于加工，造价低 2）生产能力大 3）板效率较高 4）操作压力低 5）操作弹性相对较小，安装水平度要求较高，筛孔易堵。 3、设计步骤和内容 1）确定设计方案和操作流程 2）进行工艺计算 3）塔板设计：主要包括计算塔板主要工艺尺寸、进行流体力学校核。 4）板式塔的结构设计 5）管路和辅助设备的计算和选型 6）绘制图纸 7）编制设计说明书
二、设计方案的确定 设计方案指精馏装置的流程、设备的结构类型和操作参数等。确定的设计方案应该满足工艺和操作的要求、满足经济性要求和满足安全生产的要求。设计方案主要包括以下主要内容： 1、操作压力 塔内的操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选择有关。其选择原则是：对热敏性的物料可采用减压操作；对于常态下呈气态的物料，可在加压下进行精馏；对于一般物料可采用常压精馏。 2、进料热状态 进料有五种状态，分别为过冷进料（q＞1）；泡点进料（q=1）；气、液混合物进料（0＜q＜1＝；饱和蒸汽进料（q=0）；过热蒸汽进料（q＜0）；泡点进料时操作比较容易控制，且不受季节气温的影响。此外，泡点进料时精馏段和提馏段塔经相等，设计和制造比较方便。 3、加热方式 通常，蒸馏釜的加热方式多采用间接蒸汽加热，但在塔底产物基本是水，且在低浓度时的相对挥发度较大的体系，也可以采用直接蒸汽加热。直接蒸汽加热可利用压力较低的蒸汽加热，不必设置庞大的传热面，塔釜只需安装鼓泡管，故可节省设备费和操作费用。 4、冷却方式
苯氯苯连续精馏筛板塔的设计课程设计
苯-氯苯连续精馏筛板塔的设计 目录 设计任务书 3 设计说明书6 1 概述 6 2 设计方案确定 7 3 设计计算 (8) 3.1 精馏塔的物料衡算 8 8 8 3.2 塔板数的确定8 q值的计算8 最小回流比的求取8 9 10 N11 P 3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算11 11 11 12 12 13 14 15 3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算15 15 16 3.5 塔板主要工艺尺寸计算17
18 3.6 筛板的流体力学验算20 21 3.7塔板负荷性能图23 23 4附属设备选型26 4.1再沸器的选择26 4.1.1 再沸器的热量衡算26 26 26 4.2 冷凝器的选择27 27 27 27 4.3塔内其他构件28 28 28 28 29 5设计数据列表29 6 设计评述30 7参考文献 30 设计任务书 一、设计题目苯—氯苯连续精馏筛板塔的设计。 二、设计任务 （1）原料液中氯含量：质量分率=35%（质量），其余为苯。 （2）产品纯度为99.0 %（质量）的氯苯。 （3）塔顶馏出液中氯苯含量不得高于1.0%（质量）。 （4）生产能力：456000t/y苯产品，年开工320天。
三、操作条件 （1）精馏塔顶压强：4.0KPa （表压） （2）进料热状态：泡点 （3）回流比：R =1.5min R （4）单板压降压：≯0.7KPa （5）冷凝器冷却剂：水，冷却剂温度：1t =25 C ︒；2t =40 C ︒ （6）再沸器加热剂：饱和水蒸气，加热剂温度：P =2at （表压）热损失：1Q =5%B Q 四、要求 （1）对精馏过程进行描述 （2）对精馏过程进行物料衡算和热量衡算 （3）对精馏塔进行设计计算 （4）对精馏塔的附属设备进行选型 （5）画一张精馏塔的装配图 （6）编制设计说明书 五、设计说明书要求 （1）目录（2）设计题目及原始数据（任务书）（3）简述精馏过程的生产流程及特点（4）精馏过程有关计算（物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径、塔板设计、接管设计等）（5）附属设备的选型（裙座、再沸器、冷凝器等）； （6）设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）（7）设计评述（8）参考文献。 符号说明 英文字母 A α－阀孔的鼓泡面积m 2 A f －降液管面积 m 2 A T －塔截面积 m 2 b －操作线截距 c －负荷系数（无因次） c 0 －流量系数（无因次） D －塔顶流出液量 kmol/h D －塔径 m d 0 －阀孔直径 m E T －全塔效率（无因次） E －液体收缩系数（无因次） v e －物沫夹带线 kg 液/kg 气 F －进料流量 kmol/h F 0 －阀孔动能因子 m/s g －重力加速度 m/s 2 H T －板间距 m H －塔高 m H d －清液高度 m
筛板式精馏塔设计
中州大学 化工原理课程设计 设计题目：筛板式精馏塔设计 学院：化工食品学院 班级： 08级应用化工技术*名：*** 学号： ************ 指导老师：***
概述（前言） 一、工艺计算 二、塔径计算 三、溢流装置设计 四、塔板布置 五、塔板校核 六、塔板负荷性能图 七、辅助设备 八、计算结果列表参考文献 后记（小结）
设计任务书 体系：苯-甲苯 学号：46-50 年处理量：15万吨 开工天数：300天 塔顶组成：0.98 塔底组成：0.05 原料组成：0.55 进料方式：泡点进料 操作压力：常压
概述 一、筛板精馏塔的结构特点： 筛板塔是扎板塔的一种，内装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。塔内气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下总体呈逆流流动。其结构特点有：1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右。 2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%~40%。 3.塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮阀塔。 4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低30%左右。 二、操作要点： 操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触. 三、应用中的优缺点： 优点:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力使气体由下而上保持一定的压差以克服板间流动阻力。 缺点:1.小孔筛板以堵塞，不适宜处理脏的、黏性大的和带固体粒子的料液。 2.操作弹性较小（约2~3）。
化工原理筛板塔设计方案
化工原理筛板塔设计 方案 第一部分概述 一、设计题目：筛板塔设计 二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计 三、设计条件： 1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨； 2、产品苯含量不低于96%； 3、残液中苯含量不高于1%； 4、操作条件： 精馏塔的塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：自选 回流比：自选 加热蒸汽压力：101.33kPa（表压） 单板压降：不大于0.7kPa（表压） 全塔效率：E T=52% 5、设备型式：筛板塔 6、设备工作日：300天/年，24h连续运行 四、设计内容和要求：
五、工艺流程图 原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。以测量物流的各项参数。 见附图。 第二部分工艺设计计算 一、设计方案的确定 本设计任务书为分离苯-甲苯混合物。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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。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。塔釜采用间接蒸汽加热，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、塔底产品的摩尔分数
乙醇-水筛板精馏塔设计
化工原理课程设计乙醇-水筛板精馏塔设计 学生姓名李瑞雪 学院名称环境工程 学号20111702207 班级11环工 2 专业名称环境工程 指导教师王菊 2015年1月5日
第一章前言 (2) 第二章任务书 (3) 2.1 设计题目： (3) 2.2 设计任务及操作条件: (3) 2.3 设备形式： (3) 2.4 设计内容： (3) 2.4.1 设计说明书的内容： (3) 2.4.2设计图纸要求： (3) 2.5 设计基础数据： (4) 第三章流程的确定和说明 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计流程 (5) 第四章塔的工艺计算 (6) 4.1 进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6) 4.2 平均摩尔质量 (6) 4.3全塔物料衡算： (7) 4.4回流比的确定 (7) 4.4.1平均相对挥发度的计算 (7) 4.4.3精馏段和提馏段操作线方程的确定 (8) 4.5 精馏塔的塔顶、进料板、塔釜温度、全塔效率的确定 (10) 4.5.1全塔的相对平均挥发度的计算 (10) 4.6实际塔板数的计算 (12) 第五章塔板结构设计 (13) 5.1塔径的计算 (13) 5.2塔高的计算 (16) 5.3塔板结构尺寸的确定 (16) 5.3.1溢流装置计算 (18) 5.3.2塔板布置 (19) 5.4筛板的流体力学验算 (20) 5.4.1塔板压降 (20) 5.4.2液沫夹带 (21) 5.4.3漏液 (22) 5.4.4液泛 (22) 5.5塔板负荷性能图 (23) 5.5.1过量液沫夹带线关系式 (23) 5.5.2液相下限线关系式 (23) 5.5.3严重漏夜线关系式 (23) 5.5.4液相上限线关系式 (24) 5.5.5降液管液泛线关系式 (24) 结束语 (26) 参考文献 (27)
甲醇水筛板精馏塔课程设计
化学与化学工程学院 《化工原理》专业课程设计 设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计 姓名：潘永春 班级：化工101 学号： 2010054052
指导教师：朱宪 荣 课程设计时间2013、6、8——2013、6、20 化工原理课程设计任务书 专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春 学号20100054052 指导教师朱宪荣 设计日期：2013 年6月8日至2013年6月20日 一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件： 1、设计任务 生产能力（进料）413.34Kmol/hr
操作周期8000小时/年 进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同） 进料密度233.9Kg/m3 平均分子量22.65 塔顶产品组成>99% 塔底产品组成<0.04% 2、操作条件 操作压力 1.45bar （表压） 进料热状态汽液混合物液相分率98% 冷却水20℃ 直接蒸汽加热低压水蒸气 塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。 3、设备形式筛板式或浮阀塔 4、厂址齐齐哈尔地区 三、图纸要求 1、计算说明书（含草稿） 2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）
一．前言 5 1.精馏与塔设备简介 5 2.体系介绍 5 3.筛板塔的特点 6 4.设计要求: 6 二、设计说明书7 三．设计计算书8 1.设计参数的确定8 1.1进料热状态 8 1.2加热方式8 1.3回流比（R）的选择 8 1.4 塔顶冷凝水的选择8 2.流程简介及流程图8 2.1流程简介8 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定9 3.1理论板数计算9 3.1.1物料衡算9
乙醇水筛板精馏塔设化工原理课程设计
（一） 设计题目 乙醇—水二元物系筛板式精馏塔旳设计 （二）设计条件 常压： P=1atm 处理量：100kmol/h 进料构成：0.45 馏出液构成：0.88 釜液构成：0.12 塔顶设全凝器，泡点回流 加料热情况：q=0.98 回流比 min )0.21.1(R R -= 单板压降 ≤0.7kPa （三）设计内容 (1)精馏塔塔体工艺设计，涉及物料衡算、热量衡算、筛板塔旳设计计算 (2)绘制带控制点旳工艺流程图、精馏塔设计条件图。 (3)撰写精馏塔旳设计阐明书。
目录 化工原理单元设计任务书...................................................................................... 错误!未定义书签。第一章序言. (1) 1.1精馏原理及其在工业生产中旳应用 (1) 1.2精馏操作对塔设备旳要求 (2) 1.3常用板式塔类型及本设计旳选型............................................................ 错误!未定义书签。 1.4本设计所选塔旳特征 (4) 第二章精馏塔旳工艺设计 (7) 2.1全塔物料衡算 (7) 2.2温度计算 (7) 2.3气相构成计算 (8) 2.4摩尔构成计算 (10) 2.5混合液体表面张力计算 (11) 2.6平均相对挥发度旳计算 (15)
2.7精馏段和提馏段操作线方程 (16) 2.8逐板法拟定理论板数及进料位置 (17) 2.8.1理论板数旳计算 (17) 2.8.2实际塔板数及加料位置旳计算 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.9全塔效率旳计算 (19) 2.9.1粘度计算 (19) 2.9.2板效率计算 (19) 第三章热量衡算 (21) 3.1加热器热负荷及全塔热量衡算 (21) 3.2热量衡算 (22) 第四章 精馏塔旳主要工艺尺寸旳计算 (23) 4 .1体积流量旳计算 (23) 4.2塔径旳计算 (24) 4.3溢流装置旳计算 (25) 4.3.1堰长W l (26) 4.3.2溢流堰高度 (26) 4.3.3弓形降液管宽度d W 和截面积f A (26) 4.3.4降液底隙高度 (27) 4.4塔板布置 (27) 4.4.1边沿区宽度拟定 (27)
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案 流程的设计与说明 1 设计思路 蒸馏方式确实定 蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，精馏釜〔再沸器〕，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却等设备，蒸馏过程按操作方式不同可分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程，连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合小规模，多品种或多组分物系的初步别离。本次设计采用连续筛板精馏塔，常压精馏。 2 装置流程确实定 〔1〕物料的储存和输送 在流程中设置原料罐，产品罐与离心泵。原料可泵直接送入塔内，使程序连续稳定的进展。 〔2〕参数的检测和调控 流量，压力和温度是生产中的重要参数，必须在流程中的适当位置装设仪表，以测量这些参数。同时，在生产过程中，物料的状态。加热剂和冷却剂的状态都不可能防止的会有一些波动，因此必须在流程中设置一定的阀门。 〔3〕冷凝装置确实定 本设计采用塔顶全凝器，以便于准确地对控制回流比。 〔4〕热能的利用 精馏过程是组分屡次局部汽化和屡次局部冷凝的过程，耗能较多，因此选择适宜的回流比使过程处于最优条件下进展，可使能耗至最低。 3 操作条件确实定 (1) 操作压力的选取 本次设计采用常压操作。除热敏性物料外，凡通过常压精馏不难实现别离要求，并能利 用江河水或循环水将镏出物冷凝下来的系统。 (2)加料状态的选择 本设计选择q=1时进料，原因是使塔的操作稳定，精，提镏段利用一样塔径，便于制造。 (3) 加料方式 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。 (4)回流比的选择 一般经验值为min )0.21.1(R R -=。本设计采用min 5.1R R =，初步设定后经过流体力学验算，负荷条件，应当选择合理。 塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 塔顶冷凝温度不要求低于30℃，工业上多用水冷 (5)板式塔类型的选择 本次设计采用连续筛板式精馏塔 4 设计方案确实定 〔1〕满足工艺和操作要求〔2〕满足经济上的要求，安全生产，保护环境。 5 流程示意图
【优秀毕设】化工原理课程设计筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计任务书 班级：生工081 姓名：丁尚************ 陈国钰************设计题目：乙醇水溶液筛板精馏塔的工艺设计 一.基础数据 1.原料液量：8000kg·h-1 2.原料液组成：乙醇：22.6% ，水：77.4% 3.原料液温度：25℃ 4.馏出液组成：乙醇含量大于：93.2% 釜液组成：乙醇含量小于：1.1% (以上浓度均指质量分率) 5.操作压力：常压 二.设计范围 1.精馏系统工艺流程设计，绘流程图一张 2.筛板精馏塔的工艺计算 3.筛板精馏塔塔板结构的工艺设计，绘制塔板负荷性能图，塔板结构图和整体设备结构图 4.附属设备选型计算 2011.7.8
目录 第一章：概述 (2) 第二章：精馏工艺流程确定 (4) 第三章：精馏塔的物料衡算 (5) 第四章：塔板数的确定 (10) 第五章：塔板结构的工艺设计 (19) 第六章：塔板流体力学校核 (29) 第七章：塔板负荷性能图 (33) 第八章：塔的总体结构的确定 (39) 第九章：馏塔附属设备选型计算 (46) 参考文献 (51) 附录 (52)
第一章概述 塔设备是化工，石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。它是实现精馏，吸收，解吸和萃取等化工单元操作的主要设备。塔设备在化工过程中有时也用来实现工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿，减湿等。 在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层使两相密切接触，进行传质，两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 在填料塔中，塔内装填一定段数和一定高度的填料层，液体沿填料表面成膜状向下流动，作为连续相的液体自下向上流动，与液体逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 不管是何种塔型，除了首先要能使气（汽）液两相充分接触，获得较高的传热效率外，还希望能综合满足下列要求： (1)生产能力大。在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的物沫夹 带及液泛等破坏正常操作的现象。 (2)操作稳定，操作弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动 时，仍能在较高的传质速率下进行稳定操作。 (3)流体流动阻力小。即流体通过塔设备的压力降小，以节省动力消耗， 降低操作费用。对于减压蒸馏，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度。 (4)结构简单，材料消耗量小，制造和安装容易。 (5)耐腐蚀，不易堵塞，方便操作、调节和检修。 事实上，任何一种塔型都难以全面满足要求，而只能在某些方面具有独特之处。但是，对于高效率、大生产能力、稳定可靠的操作和低压降的追求则推动着塔设备新结构型式的不断出现和发展。 筛板塔是板式塔中较早出现的塔型之一，它综合具有结构简单，制造维修方便，生产能力大（可比浮阀塔大），塔板效率较高，压降小等优点，不足之处是操作弹性较小。筛孔也易堵塞，使用曾一度受到限制，但是近几十年来，经过大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方