苯-甲苯板式塔设计
苯_甲苯连续板式精馏塔的设计方案
苯-甲苯连续板式精馏塔的设计方案1.1精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔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，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。
1.2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。
1.3冷凝器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。
1.4精馏设计方案的制定及说明1.5基础数据的搜集表1 苯和甲苯的物理性质L表8常压下苯——甲苯的气液平衡数据2.工艺计算2.1生产要求:原料液组成：苯34.5%（wt%）。
产品中：苯含量98.5% 残夜中：苯含量1%2.2塔的物料衡算：料液及塔顶.塔底产品含苯摩尔分数:011.013.92/9911.111.781987.013.925.111.785.9811.785.98383.013.925.6511.785.3411.785.34=+==+==+=w D f x x x平均摩尔质量:Mf=0.383⨯78.11+(1-0.383)⨯92.13=86.767kg/mol Md=0.987⨯78.11+(1-0.987)⨯92.13=78.29kg/mol Mw=0.011⨯78.11+(1-0.011) ⨯92.13=91.98kg/mol 物料衡算:总物料衡算 : D+W=F易挥发组分物料衡算 : D ×Xd+W ×Xw=F ×XfF=33.3*1038.03386.767=kmol/h D=14.497kmol/h W=23.536kmol/h设计成泡点进料后: min 0.6080.9871.680.3830.608F D F F y x R x y --===-- (查得Xf=0.383时Yf=0.608)2.3理论板层数NT 的求取min R =1.68由逐板计算法借助EXCEL 算出各个回流比下理论塔板数：y=0.686x+0.310 1.5100.00561 y'=1.510x-0.00561 y=0.702x+0.294 1.484 0.00533 y'=1.484x-0.00533 y=0.716x+0.280 1.461 0.00507 y'=1.461x-0.00507 y=0.729x+0.267 1.440 0.00484 y'=1.440x-0.00484 y=0.759x+0.238 1.392 0.00431 y'=1.392x-0.00431 y=0.751x+0.245 1.403 0.00444 y'=1.403x-0.00444 y=0.761x+0.235 1.387 0.00426 y'=1.387x-0.00426 y=0.771x+0.2261.372 0.00410 y'=1.372x-0.00410相平衡方程为: 2.47 1.47nn ny x y =-R NTR NT*(R+1) 1.2Rmin 21 2.016 63.3360 1.3Rmin 21 2.184 66.8640 1.4Rmin 19 2.352 63.6880 1.5Rmin 18 2.520 63.3600 1.6Rmin 17 2.688 62.6960 1.7Rmin 16 3.142 66.2656 1.8Rmin 16 3.024 64.3840 1.9Rmin 16 3.192 67.0720 2.0Rmin 16 3.360 69.7600图1 最优回流比的选择由图可得最优回流比R=1.6Rmin=2.688 由图得NT ＝17（包括再沸器）。
苯-甲苯精馏分离板式塔设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯精馏分离板式塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210020姓名: 屈渊指导教师: 王海平2016年11月20日化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务生产能力(进料量) 85000 吨/年操作周期 7920 小时/年进料组成 46% (苯) (质量分率,下同)塔顶产品组成≥98% (苯)塔底产品组成≤1、0% (苯)回流比, 自选单板压降≤700Pa2、操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度20℃加热蒸汽 0、25Mpa(表压)3、设备型式筛板塔4、厂址河北省三、设计内容1、设计方案得选择及流程说明2、塔得工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计(1)塔径、塔高及塔板结构尺寸得确定(2)塔板得流体力学校核(3)塔板得负荷性能图(4)总塔高、总压降及接管尺寸得确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏工艺条件图7、设计评述目录1、设计方案得确定 (1)2、精馏塔工艺得设计 (3)2、1产品浓度得计算 (3)2、1、1原料液及塔顶、塔底产品得摩尔分率 (3)2、1、2原料液及塔顶、塔底产品得平均摩尔质量 (3)2、2物料衡算 (3)2、3最小回流比得确定 (4)2、4精馏段与提馏段操作线方程 (4)2、4、1求精馏塔得气液相负荷 (4)2、4、2求操作线方程 (5)2、5精馏塔理论塔板数及理论加料位置 (5)2、6实际板数得计算 (5)3、精馏塔主要工艺尺寸得设计计算 (6)3、1物性数据计算 (6)3、1、1操作压力计算 (6)3、1、2操作温度 (7)3、1、3平均摩尔质量计算 (7)3、1、4平均密度计算 (8)3、1、5液体平均表面张力计算 (9)3、1、6液体平均黏度计算 (10)3、2精馏塔主要工艺尺寸得计算 (11)3、2、1精馏塔得塔体工艺尺寸计算 (11)3、2、2塔板主要工艺尺寸得计算 (13)3、3筛板流体力学验算 (15)3、3、1塔板压降 (15)3、3、2 液面落差 (16)3、3、3液沫夹带 (16)3、3、4漏液 (16)3、3、5液泛验算 (17)3、4塔板负荷性能图 (17)3、4、1漏液线 (17)3、4、2液沫夹带线 (18)3、4、3液相负荷下限线 (19)3、4、4液相负荷上限线 (19)3、4、5液泛线 (19)4、接管尺寸得确定 (21)5、板式塔得结构与附属设备 (22)筛板塔设计一览表 (23)参考文献 (25)主要符号说明 (26)致谢.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
苯甲苯精馏分离板式塔设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯精馏分离板式塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210020姓名: 屈渊指导教师: 王海平2016年11月20日化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务与操作条件1.设计任务生产能力（进料量）85000 吨/年操作周期7920 小时/年进料组成46% （苯）（质量分率，下同）塔顶产品组成≥98% （苯）塔底产品组成≤1.0% （苯）回流比，自选单板压降≤700Pa2.操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度20℃加热蒸汽0.25Mpa(表压)3.设备型式筛板塔4.厂址河北省三、设计内容1.设计方案的选择与流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高与塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降与接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图与精馏工艺条件图7.设计评述目录1.设计方案的确定 (1)2. 精馏塔工艺的设计 (3)2.1产品浓度的计算 (3)2.1.1原料液与塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)2.1. 2原料液与塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.2物料衡算 (3)2.3最小回流比的确定 (4)2.4精馏段和提馏段操作线方程 (5)2.4.1求精馏塔的气液相负荷 (5)2.4.2求操作线方程 (5)2.5精馏塔理论塔板数与理论加料位置 (5)2.6实际板数的计算 (5)3. 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (7)3.1物性数据计算 (7)3.1.1操作压力计算 (7)3.1.2操作温度 (8)3.1.3平均摩尔质量计算 (8)3.1.4平均密度计算 (9)3.1.5液体平均表面张力计算 (10)3.1.6液体平均黏度计算 (11)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (12)3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.2.2塔板主要工艺尺寸的计算 (14)3.3筛板流体力学验算 (16)3.3.1塔板压降 (16)3.3.2 液面落差 (18)3.3.3液沫夹带 (18)3.3.4漏液 (18)3.3.5液泛验算 (19)3.4塔板负荷性能图 (19)3.4.1漏液线 (19)3.4.2液沫夹带线 (20)3.4.3液相负荷下限线 (22)3.4.4液相负荷上限线 (22)3.4.5液泛线 (22)4.接管尺寸的确定 (25)5.板式塔的结构与附属设备 (26)筛板塔设计一览表 (28)参考文献 (30)主要符号说明 (31)致谢 (32)摘要：本设计采用筛板塔分离苯和甲苯，通过图解理论板法计算得出理论板数为21块，回流比为1.5，算出塔板效率0.54，实际板数为39块，进料位置为第18块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，全塔高19.975米，每层筛孔数目为5739。
精馏塔课程设计--苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计
第一章绪论1.1精馏的特点与分类精馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气液两相物系，利利用物系中各组分挥发度的不同的特性来实现分离的。
按精馏方式分为简单精馏、平衡精馏、精馏和特殊精馏。
1.1.1蒸馏分离具有以下特点（1）通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。
（2）适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。
（3）蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。
（4）蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。
1.1.2平衡蒸馏将混合液在压力p1下加热，然后通过减压阀使压力降低至p2后进入分离器。
过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。
1.1.3简单蒸馏原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。
在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。
1.1.4连续精馏操作流程化工生产以连续精馏为主。
操作时，原料液连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。
1－精馏塔 2－全凝器3－储槽 4－冷却器5－回流液泵 6－再沸器 7－原料液预热器图1连续精馏装置示意图1.2精馏塔的踏板分类1.2.1塔板的结构形式1.泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它由升气管与泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。
泡罩有φ80mm、φ100mm和φ150mm三种尺寸，可根据塔径大小选择。
泡罩下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上为正三角形排列。
它的优点是操作弹性适中塔板不易堵塞。
缺点是生产能力与板效率较低结构复杂、造价高。
图2泡罩塔板（a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩2.筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔，孔径一般为3～8mm。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计
0.0045
0.458
0.472
0.489
0.503
由上表数据可作出漏液线1
3.6.2 液沫夹带线
以 为限,求出 关系如下:
由
精馏段:
,
整理得:
在操作范围内,任取几个 值,依上式计算出 值
表2-4
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
2.457
2.362
2.24
2.138
提馏段:
提馏段:
板上不设进口堰，
故在本设计中不会发生液泛现象
3.6.1
由
,
得
精馏段:
=
在操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-2
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
0.564
0.579
0.598
0.613
提馏段:
=4.870
操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-3
0.0006
0.0015
对于进料： =93.52℃
得：
又
精馏段平均相对挥发度：
提馏段平均相对挥发度：
由液体平均粘度公式： 可求得不同温度下苯和甲苯的粘度
对于苯(A)，其中 ， 即：
当 ℃时，
当 ℃时，
对于甲苯(B)，其中 ， 即：
当 ℃时，
当 ℃时
又精馏段的液相组成：
提馏段的液相组成：
精馏段平均液相粘度：
提馏段的平均液相粘度:
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
苯-甲苯板式塔设计
11 以下 110 以下 110～200 200～300
4000
11 以下 110 以下 110～230 230～350
5000
11 以下 110 以下 110～250 250～400
6000
11 以下
110～250 250～450
应用 用于较低 一般应用 高 液 气 比 极高 液 气 极
场合
液气比
2020/7/12
HD
4． 塔高 H(不包括封头、裙坐)
H=(n-nF-np-1)HT+nFHF+nPHp+HD+HB n——实际塔板数；
nF——进料板数 HF——进料板处板间距，m nP——人孔数 Hp——设人孔处的板间距，m HD——塔顶空间，m（不包括头盖部分） HB——塔底空间，m（不包括底盖部分）
1、板间距 H T 的初估
板间距的大小与液泛和雾沫夹带有密切的关系。板距取大些，塔 可允许气流以较高的速度通过，对完成一定生产任务，塔径可较小； 反之，所需塔径就要增大些。板间距取得大，还对塔板效率、操作弹 性及安装检修有利。但板间距增大以后，会增加塔身总高度，增加金 属耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而又会增加全塔的造价。初选 板间距时可参考下表所列的推荐值。
2020/7/12
4.编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设
计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和 经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结 果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来 历。
设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图 和计算机程序框图和原程序。
设计题目：苯－甲苯连续精馏塔的设计
1、操作条件 进料热状态：自选 塔顶压强：4.0kPa 单板压降：不大于0.7KPa 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 冷却水温度：自选 饱和水蒸汽压力（温度）：自选
程设计(苯—甲苯分离板式精馏塔)
课程设计任务书2009～2010学年第二学期学生姓名：_石华端专业班级：_07级应用化学_指导老师：_______ 工作部门：_______一．课程设计题目设计一台苯—甲苯分离板式精馏塔二．设计要求1、设计一座苯-甲苯连续精馏塔，具体工艺参数如下：原料苯含量(m/m)：（25+0.5）%原料处理量：2万t/a产品要求（m/m）：x D = 0.98，x W=0.022、操作条件塔顶压力：常压进料热状况：泡点进料回流比：自选单板压降：≤0.7kPa加热方式：间接蒸气加热冷凝方式：全凝器，泡点回流年操作时数：8000h3、塔板类型浮阀塔板（F1重阀）三．课程设计内容1、精馏塔的物料衡算及塔板数的确定2、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计3、精馏塔的塔体及塔板工艺尺寸计算4、塔板的流体力学验算5、塔板的负荷性能图的绘制6、精馏塔接管尺寸计算7、绘制带控制点的生产工艺流程图(A3 图纸)8、绘制主体设备图(A2图纸)四．进度安排1.课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计书；2.设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务；3.计算设计阶段：物料衡算，热量衡算，主要设备工艺尺寸计算，塔盘工艺尺寸计算及流体力学计算;4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。
1. 课程设计的目的化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。
通过课程设计达到如下目的： 1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化；2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法；4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力；7．学会编写设计说明书。
苯-甲苯板式精馏塔设计
合肥学院Hefei University化工原理课程设计题目: 板式精馏塔设计系别: 生物与环境工程系专业:_ 生物工程学号: 0902012008姓名: 黄洋指导教师: 王杏文老师目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原理液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)2.原料夜及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)3.物料衡算 (6)三、塔板数的确定 (8)1.理论塔板层数NT的求取 (8)1.1求最小回流比及操作回流比 (8)1.2求操作线方程 (8)1.3图解法求理论板层数 (8)2.塔板效率的估算 (8)3.实际板层数的求取 (9)四、精馏塔的工艺条件以及有关物性数据的计算 (10)1.精馏段体积流量 (10)1.1平均摩尔质量计算 (10)1.1.1塔顶平均摩尔质量计算 (10)1.1.2进料板平均摩尔质量计算 (10)1.1.3精馏段平均摩尔质量 (10)1.2平均密度的计算 (10)1.2.1气相平均密度计算 (10)1.2.2液相平均密度计算 (10)1.2.3精馏段液相平均密度 (11)2.提馏段的体积流量 (11)2.1平均摩尔质量计算 (11)2.1.1塔底平均摩尔质量计算 (11)2.1.2提馏段平均摩尔质量计算 (12)2.2平均密度 (12)2.2.1气相平均密度 (12)2.2.2液相平均密度 (12)2.2.3提馏段液相平均密度 (12)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)1.塔径的计算 (13)2.精馏塔有效高度的计算 (14)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.溢流装置计算 (15)1.1堰长lw (15)1.2溢流堰高度how (15)1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af (15)1.4降液管底隙高度h0 (15)2.塔板布置 (15)2.1塔板的分块 (16)2.2边缘区宽度确定 (16)2.3开孔区面积计算 (16)2.4筛孔计算及其排列 (16)七、筛板的流体力学验算 (16)1.塔板压降 (16)1.1干板阻力hc计算 (16)1.2气体通过液层的阻力h1计算 (17)1.3液体表明张力的阻力hσ计算 (17)2.液面落差 (17)3.液沫夹带 (17)4.漏液 (17)5.液泛 (18)八、塔板符合性能图 (19)1.漏液线 (19)2.液沫夹带线 (19)3.液相负荷下限线 (20)4.液相负荷上限线 (20)5.液泛线 (20)九、各接管尺寸的确定 (23)1．进料管 (23)2. 釜残液出料管 (23)3.回流液管 (23)4.塔顶上升蒸汽管 (24)十、主要符号说明 (25)十一、总结 (26)十二、参考资料 (27)十三、附图 (27)板式精馏塔设计任务书一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量） 4万吨／年操作周期 7200 小时／年进料组成 50% （质量分率，下同）塔顶产品组成 99%塔底产品组成 2%2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料冷却水 20℃加热蒸汽 0.2MPa3、设备型式筛板塔4、厂址安徽省合肥市三、设计内容：1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算(板式塔)( 1 ) 物料衡算;( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;( 3 ) 回流比的选择;( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;4、主要设备工艺尺寸设计( 1 ) 塔内气液负荷的计算;( 2 ) 塔径的计算;( 3 ) 塔板结构图设计和计算；( 4 )流体力学校核；( 5 )塔板负荷性能计算；( 6 )塔接管尺寸计算；( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
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(2)回流管 dR 强制回流，uR=1.5-2.5m/s 4 LS dR uR (3)进料管 dF 泵输进料，uF=1.5-2.5m/s FMF LF F 进料温度下, 4 LF dF u F
2015-6-21
(4) 塔釜出料管 dw
4 L's 塔釜出料，uw=0.5-1m/s, d w u w
2015-6-21
2015-6-21
(1)雾沫夹带线
Vs ,m3/s
(2)液泛线 B Vs,max (5) 液相负荷下 限线
P操作点 (3)液相上限线
A Vs,min
(4)漏夜线
O
塔板负荷性能图
2015-6-21
Ls ,m3/s
三．浮阀塔的辅助设备
1.配管 (1)塔顶蒸汽管 dp 常压操作，uv=12-20m/s
（1） 再沸器返塔蒸汽管 dv' 取 uv'=15m/S 2. 辅助设备 （1）冷凝器 a.热负荷 QC = V r b.冷却水用量 W 取冷却水的进口温度为 30 ℃，出口温度为 45 ℃，水的比热为 4.18kJ/kg℃ 则 W=Q/(CPt)
t 2 t1 t m T t1 ln T t2
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2.精馏塔设备设计 选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。 塔板结构设计和流体力学计算 按塔顶或塔底状态设计一~二块板，其中精馏段和提 馏段各段的塔板结构尽可能一致。注：以上的塔板设计 可在手算优化一块塔板的基础上，使用“化工塔器CAD 设计软件”进行其余塔板的优化设计。 绘制塔板负荷性能图：分别画出精馏段和提馏段的负 荷性能图。 有关具体机械结构和塔体附件的选定 接管规格：根据流量和流体的性质，选取经验流速， 选择标准管道。 全塔高度：包括上、下封头，裙座高度。
设计题目：苯－甲苯连续精馏塔的设计
1、操作条件 进料热状态：自选 塔顶压强：4.0kPa 单板压降：不大于0.7KPa 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 冷却水温度：自选 饱和水蒸汽压力（温度）：自选
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2、生产任务
年产量
塔板：单号：筛板塔；双号：浮阀塔 0.68 0.70 0.72 0.75 0.78
化工原理课程设计
设计题目:板式精馏塔设计
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工艺设计 选择工艺流程和工艺条件 加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 精馏工艺计算： 物料衡算确定各物料流量和组成。 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。
H HF
HB 裙坐
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全塔效率采用O'connell关联式计算。 (c).总费用和适宜回流比 总费用CT=CD+CS+CW 元/年 总费用最低所对应的回流比作为最佳回流比，然后四舍 五入近似到小数点后一位，作为适宜回流比。在用计算机 计算的同时，应有一组手算结果。 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。
0. 3 ～ 0.5 0. 5 ～ 0.8 25 0 ～ 350 0. 8 ～ 1.6 35 0 ～ 450 1. 6 ～ 2.0 45 0 ～ 600
塔 板 间 距 HT mm 20 0 ～ 300
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型流、单流型、双流型和阶梯流 型等，其中常选择的则为单流型和双流型。 （图见附录 1） 表 2、选择液流形式参考表 塔径 流 体 流 量 m 3 /h Mm U 形流型 单流型 双流型 阶梯流型 600 5 以下 5～ 25 900 7 以下 7～ 50 1000 7 以下 45 以 下 1200 9 以下 9～ 70 1400 9 以下 70 以 下 1500 10 以 下 70 以 下 2000 11 以 下 90 以 下 90～ 160 3000 11 以 下 110 以 下 110～ 200 200～ 300 4000 11 以 下 110 以 下 110～ 230 230～ 350 5000 11 以 下 110 以 下 110～ 250 250～ 400 6000 11 以 下 110～ 250 250～ 450 应用 用于较低 一般应用 高 液 气 比 极高液气极 场合 液气比 和大型塔板 大型塔板
40
41 42 48
塔顶产品浓度：98.5% 塔底釜液含易挥发组分的质量不高于 ： 6.0%
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3、设计内容及要求
（1）确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 （2）工艺参数的确定：基础数据的查取及估算，工艺过程 的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板 数等。 （3） 主要设备的工艺尺寸计算：板间距，塔径，塔高，溢 流装置，塔盘布置等。 （4） 流体力学计算：流体力学验算，操作负荷性能图及操 作弹性。 (5)辅助设备选型与计算 (6)绘制塔设备结构图：1号图纸（可手画图或者AutoCAD） （7）撰写课程设计说明书（A4纸书写）
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3.附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型 加料泵以每天工作3小时计（每班打1小时）。 大致估计一下加料管路上的管件和阀门。 (2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型 对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等 进行选型。 (4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶 冷凝器进行选型设计。
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4.编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设 计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和 经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结 果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来 历。 设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图 和计算机程序框图和原程序。 5.注意事项: 1.写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源; 2.每项设计结束后,列出计算结果明细表; 3.设计说明书要求字迹工整,装订成册上交;
c.换热平均温差tm (泡点回流) e.换热面积 S S=Q/(Ktm)
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d.换热系数 K 可查表选设备。
（2）再沸器 a. 热负荷 QB = V' r 由塔底压强组成确定塔底温度表。 b.加热蒸汽用量 G G=QB/r' c.换热平均温差tm tm=T 蒸汽-t 釜温 d. 换热系数 K 查教材上册 P229，表 4-4 e.换热面积 S' S'=Q/(Ktm) 查表选设备。 贮槽、加料泵、高位槽、产品冷却器设计从略。
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(a). 生产经常费 包括再沸器水蒸汽费，塔顶冷凝器，产品冷却 器冷却水费。 a1. 水蒸汽费用CS 采用饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 按1吨煤可获得6吨水蒸汽计。 1吨煤单价250元。 a2. 冷却水费用CW 冷却水单价按2元/吨而定。 换热器中冷却水温升一般取10~20℃。 (b).设备投资费 b1.精馏塔投资费CD 成本：20000D1.2元/实际塔板 D：精馏塔内径 m b2.年折旧率为15% 全塔成本：20000D1.2Ne×15% 元/年 Ne：实际塔板数
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二．塔和塔板主要工艺尺寸的设计
它包括板间距的初估，塔径的计算，塔板液流型式的确定，板上 清液高度、堰长、堰高的初估与计算，降液管的选型及系列参数的计 算，塔板布置和筛板的筛孔和开孔率，最后是水力校核和负荷性能图。
1、板间距 H T 的初估
板间距的大小与液泛和雾沫夹带有密切的关系。板距取大些，塔 可允许气流以较高的速度通过，对完成一定生产任务，塔径可较小； 反之，所需塔径就要增大些。板间距取得大，还对塔板效率、操作弹 性及安装检修有利。但板间距增大以后，会增加塔身总高度，增加金 属耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而又会增加全塔的造价。初选 板间距时可参考下表所列的推荐值。 表 1 板间距与塔径关系 塔 径 D, m
进料浓度 50000 1
54000 58000 62000
0.65
20
2 30 17
11
28 3 8
15
24 9 4
25
10 14 26
36
37 38 39
21 16 29
66000
70000 74000 78000
19
6 31 43
7
18 32 44
22
12 33 45
27
23 34 46
5
13 35 47
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HD
4． 塔高 H(不包括封头、裙坐 ) H=(n-nF-np-1)HT+nFHF+nPHp+HD+HB n——实际塔板数； nF——进料板数 HF——进料板处板间距， m nP——人孔数 Hp——设人孔处的板间距， m HD——塔顶空间，m（不包括头盖部分） HB——塔底空间，m（不包括底盖部分）
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四、塔体结构 1．塔顶空间 HD 塔顶空间 HD 的作用是供安装塔板和开人孔的需要，也使 气体中的液滴自由沉降，一般取 1～1.5m。 2．塔底空间 HB 塔底空间 HB 具有中间贮槽的作用，塔釜料液最好能在塔 底有 10～15 分钟的储量，以保证塔釜料液不致排完。若 塔的进料设有缓冲时间的容量，塔底容量可取为 3～5 分 钟的储量。 3．人孔 一般每隔 6～8 层塔板设一人孔（安装、检修用） ，人孔处 板间距≥600mm， 人孔直径一般为 450～500mm,其伸出塔 体的筒体长为 200～250mm,人孔中心距操作平台约 800～ 1200mm。