化工原理课程设计最新版本ppt课件

表2 物料衡算表
项目
数据
进料流量F,kmol/h 塔顶产品流量D, kmol/h 塔釜残液流量W, kmol/h 进料组成，xF(摩尔分数） 塔顶产品组成，xD(摩尔分数） 塔釜残液组成，xW(摩尔分数）
3.4 实际板数及进料位置的确定
1. 确定最小回流比Rmin q=1, xe=xF ye=f(xe) 由y~x图得出
4.实际板数及加料板位置的确定
由t-x(y)图查tD、tW 、 tF （其中tD查露点线, 因为xD= y1 ; tW查泡点线; tF查泡点线）
t tD tW 2
由此平均温度查表得液体粘度μi和α
由此平均温度查t-x(y)图得进料的xi
全塔效率由奥康奈尔O’connell关联式计算： （化原p212图5-38或化原下P118 图10-20）
表1 苯-甲苯常压相平衡数据
t/0C PA°/kPa PB°/kPa xA yA α
80.1
81
…
110.6
i
yi xi
1 xi 1 yi
1 n
i
对于环己醇-苯酚体系：
m
1 39
i
说明：平均相对挥发度为 5.62
3.2 绘制t-x(y)图及y-x图 在坐标纸上绘图，大小要求t-x(y)图为10*10cm，
1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比 ；确定塔径、实际板数及加料板位置。
2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力 学计算、负荷性能图、工艺尺寸装配图。
3. 换热器设计：确定冷热流体流动方式以及换热器结 构，进行换热器的热负荷计算，根据换热面积初选换热 器；
课程设计的要求
❖带控制点工艺流程图用A3图纸画 ❖塔工艺条件图（带管口）用A3纸画 ❖其余工艺设计图用坐标纸
Rmi n xyD e xyee0 0..6 9 8 8 0.07 6.380 7 0.76
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
lg
xD
1xw
Nmin
1xD xw
lgm
4.9
利用吉利兰关联图(化原P200) ，计算NT ~ R如下表3：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
ua
AT
VS 2Af
Fa ua V
查图得充气系数β=0.58 《化工原理课程设计》P112，图3-15
于是： h lh W h OW 0 .04 m 液 06 柱
（c）克服液体表面张力阻力（一般可不计）
h
4103 Lg d0
t
4.4 塔板流体力学校核 《化工原理课程设计》P111-115, P151-153
（1） 塔板阻力
可用清液柱高度表示：hf
pf
Lg
m液柱
塔板阻力 hf包括 以下几部分: （a）干板阻力 hd—气体通过板上孔的阻力（无液体时）； （b）液层阻力 hl —气体通过液层阻力； （c）克服液体表面张力阻力 hσ—孔口处表面张力。
（化原下册P129图10-42）
0.2
0.1 0.09
0.07 0.06
C20 uf
V L V
0.05 0.04
0.03
HT=0.6 0.45 0.3
0.15
0.02
0.01 0.01
0.02 0.03 0.04 0.07 0.1
FLV
qVLs qVVs
l v
筛板塔泛点关联图
0.2 0.3 0.4
ET0.49m 'L0.2450.495.320.30.2450.44
L xfi Li
ET
NT (不包括再沸器） N实
NF,实
N精 ET
1
.
表4 塔板数求取小结
回流比R 理论板数 板效率 实际板数 理论加料位置 实际加料位置
4. 塔板结构设计
包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流 形式的确定，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 学校核和负荷性能图。
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3
9.0
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
(一般R取1.2~2Rmin，曲线不太陡的位置)
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
3. 图解法求理论板数及加料板位置
在y-x图上，利用图解法求得NT，加料板位置nT
0.7 1.0
取操作气速u =（0.6-0.8）uf=0.75uf =0.893 m/s 则气体流通面积 An= VS / u =0.457 m2
选取单溢流塔盘（化原设计p105图3-4） ，取lw / D =0.7，查 《化工原理（下册）》P127图10-40或化原设计p108图3-10）得
A f /AT = 0.088 则塔截面积：
0
采用弓形降液管，平直堰及平型受液盘，l w =0.7D=0.56 m
2
堰上液层高度
how
2.84ELh3 1000 lw
0.00762m
堰高 h w =h L - h o w =0.06238 m 液管底隙高度 h o =h w -0.006=0.05638 m
要求：hOW6mm
注：将算出的结果标在溢流装置图上
塔板间距和塔径的经验关系（化原下册P129）
塔径 D，m 0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.6 1.6-2.0 2.0-2.4 >2.4
塔板间距 HT，m 0.2-0.3
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
0.5-0.8≥0.6来自说明：工业塔中，板间距范围200~900 mm
塔径 m 1.0 1.4 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
液流型式选取参考表
液 体 流 量 m3/h U 型流型 单流型 双流型 阶梯流型
<7
<45
<9
<70
<11
<90 90-160
<11
<110 110-200 200-300
<11
<110 110-230 230-350
<11
<110 110-250 250-400
（a）干板阻力hd
hd L pgf,d 21gV LC u002
《化工原理课程设计》P112，图3-14
C0
塔板孔流系数
d0/δ
取板厚 = 3 mm，查得 孔流系数C0=0.75，则
hdL pgf,d 21g V LC u0 020.1m 1液柱
（b）液层阻力 hl hl hWhOW
通过有效传质区的气速:
面积、实际气速及泛点率。
2）校核HT与D的范围。
由此重新计算： A T =0.785D2 =0.5024 m2 A f = 0.088AT =0.0442 m2 A n= AT - Af =0.4582 m2 u = VS /An =0.89 m/s
实际泛点百分率： u /u f ×100%=75%
）
气相流量VS = (R+1) DM /3600 V=0.408 m3/s 液相流量LS = RDM / 3600 L =0.000684 m3/s
4.2 初估塔径
取板间距HT = 350 mm（化原设计p103)，板上液层厚度hL= 0.07 m （化原设计p104) ，则HT -hL= 0.28m。
塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：760 mmHg（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以
及有关附属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编 制设计说明书。
化工原理课程设计
-板式精馏塔设计-
塔顶气相
进料
回流液
塔底液相
-常州大学石油化工学院-基础化工部-
常压分离环己醇–苯酚连续操作
筛板精馏塔工艺设计任务书
基础设计数据： 1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2%
AT
Af指A 弓n形降液管0.截50面1m 积2 1Af AT
塔径 D = 4AT /0.79m，圆整为0.8m。
说明：计算塔径需圆整。 系列化标准： 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0m 等
注意：
1）必须用圆整后的D重新计算确定实际的气体流通截
4.3 塔板结构设计 《化工原理课程设计》P104-111，P150
4.3.1 溢流装置
① 溢流型式的选择 依据：塔径 、流量； 型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。
D:塔径
hw:堰高
how:堰上液层高度
HT:板间距
ho:降液管底隙高度
Hd:降液管内液面高度
Hd
溢流装置（10*20cm）
筛板塔板 塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。
lw
WD 优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。
目前，广泛应用的一种塔型。
4.1 设计参数的计算（以塔顶第一块板为依据）：
（参见《化工原理课程设计》P147-149）
液相密度 L = 950 kg / m3（化原p319有机液体相对密度图） 气相密度 V = PM/ RT = 2.92 kg / m3 液相表面张力 = 32 dyn /cm（化原p321有机液体表面张力