精馏塔(板式)设计
板式精馏塔的设计
密封件的设计需要考虑到密封性能、耐高温和耐腐蚀性等因素。在实际设计 中，一般选用机械密封或填料密封等形式，并需要对密封件的材料和制造工艺进 行严格筛选和考核。 4.3支架设计支架是板式精馏塔的支撑部件，主要作用是固 定板片和密封件等元件。支架的设计需要考虑到设备的强度、稳定性和操作方便 性等因素。
2.3数据采集为了进பைடு நூலகம்板式精馏塔的设计，需要采集物料的物性参数、操作 条件以及类似设备的运行数据等。
2.4设计参数计算根据采集的数据和流程规划，计算板式精馏塔的主要参数， 包括塔高、塔径、板数、间距、流体力学等。
2.5辅助设计进行辅助设计，包括塔内件的材料选择、制造工艺、结构设计 等，确保塔体和内部构件的稳定性和耐用性。
传感器设计需要考虑到测量的准确性、稳定性和可靠性等因素。在实际设计 中，一般选用电感式、电容式、光电式等传感器形式，并需要对传感器的位置和 数量进行合理布置和选择。 5.
感谢观看
2、基本设计流程板式精馏塔的设计流程包括以下几个方面：
2.1设计目标确定首先需要明确板式精馏塔的设计目标，包括分离的物料种 类、分离的纯度、处理能力、操作压力和温度等。
2.2流程规划根据设计目标，确定板式精馏塔的流程。流程规划包括物料的 预处理、进料方式、操作模式、加热和冷却方式以及塔内件的结构设计等。
板式精馏塔的设计
基本内容
板式精馏塔是一种广泛应用于化工、石油、食品和医药等行业的蒸馏设备。 它通过将液体混合物进行多次汽化和冷凝，从而将不同沸点的组分分离出来。本 次演示将详细介绍板式精馏塔的设计流程、塔体设计、传质元件设计、控制系统 设计以及数据分析与结果呈现。
1、引言板式精馏塔是一种高效的分离设备，通过多次汽化和冷凝将液体混 合物分离成不同沸点的组分。在化工、石油、食品和医药等行业，板式精馏塔被 广泛应用于原料的预处理、产品的提纯和分离以及废液的处理等。因此，板式精 馏塔的设计对于工业生产过程的经济性和效率具有重要意义。
苯甲苯板式精馏塔课程设计
课程设计：苯甲苯板式精馏塔操作一、课程介绍苯甲苯板式精馏塔是一种利用热量和物理分离的设备，可以有效地将混合物中的不同成分分离出来，从而获得高纯度的产品。
苯甲苯板式精馏塔是一种常见的精馏设备，它主要由精馏塔、热交换器、热源、液位控制器、压力表、温度计、液位计、流量计等组成。
本课程主要介绍苯甲苯板式精馏塔的操作，包括精馏塔的结构、工作原理、操作流程等。
本课程旨在帮助学员了解苯甲苯板式精馏塔的操作，使学员能够熟练操作苯甲苯板式精馏塔，从而获得更高的精馏效率。
二、课程内容1.精馏塔结构苯甲苯板式精馏塔由上下两个容器组成，上部容器用于装载混合物，下部容器用于收集分离出来的混合物。
精馏塔内部装有多层苯甲苯板，苯甲苯板上有多个孔，孔的大小可以根据混合物的不同而定制，以保证混合物的有效分离。
2.工作原理苯甲苯板式精馏塔的工作原理是将混合物在精馏塔内部的苯甲苯板上分离，当混合物通过苯甲苯板时，由于不同成分的沸点不同，热量的作用下，混合物中的不同成分会在苯甲苯板上分离出来，分离出来的不同成分会流入上下两个容器，从而实现混合物的有效分离。
3.操作流程（1）检查精馏塔：检查精馏塔内部的苯甲苯板是否完好，检查精馏塔的连接件是否完好，检查精馏塔的控制系统是否正常。
（2）操作热源：操作热源，使混合物在苯甲苯板上面的温度达到预定的温度，以保证混合物的有效分离。
（3）操作精馏塔：操作精馏塔，使混合物在苯甲苯板上分离，分离出来的不同成分会流入上下两个容器，从而实现混合物的有效分离。
（4）检查分离效果：检查分离出来的混合物是否符合要求，如果不符合要求，可以根据实际情况调整操作参数，以获得更好的分离效果。
三、课程结束苯甲苯板式精馏塔的操作是一项复杂的工作，需要经过系统的培训和实践，才能熟练操作。
本课程的主要内容是介绍苯甲苯板式精馏塔的操作，包括精馏塔的结构、工作原理、操作流程等，帮助学员了解苯甲苯板式精馏塔的操作，使学员能够熟练操作苯甲苯板式精馏塔，从而获得更高的精馏效率。
塔板式精馏塔设计(图文表)
塔板式精馏塔设计(图文表)（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。
设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。
物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。
本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。
此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。
塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。
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能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。
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。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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。
该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。
设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶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乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmolx F =18/65.046/35.046/35.0+=0.174x D =18/1.046/9.046/9.0+=0.779x W =46/995.018/005.018/005.0+=0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.174×46＋18×(1-0.174)= 22.872 kg/kmol M D =0.779×46＋18×(1-0.779)= 39.812 kg/kmol M W =0.002×46＋18×(1-0.002)= 18.056 kg/kmol3.物料衡算 D=30024812.3948000000⨯⨯=167.454 kmol/hF=D+WF ·x F =D ·x D +W ·x W解得 F=756.464 kmol/h W=589.01 kmol/h｛（三）塔板数的确定1.回流比的选择由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y 图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（x D,x D）作垂线，与Y轴截距oa=x D/(R min+1)=0.415 即最小回流比R min=x D/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算L=RD=1.316×167.454=220.369 kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823 kmol/h L ’=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/h V ’=V+(q-1)F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为 y=1+R R x+11+R x D =1316.1316.1+x+11.3161+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为y=F q D R qF RD )1()1(--++x-F q D R DF )1()1(--+-x W=1.316*167.454+1*756.464(1.316+1)*167.454x-756.464167.454(1.3161)*167.454-+×0.002 即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数塔顶操作压力P D=101.3 KPa单板压降△P=0.7 kPa进料板压力P F=0.7×18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力P W=101.3+0.7×26=119.5 kPa精馏段平均压力P m=(101.3+113.9)/2=107.6 kPa 压力P m=(113.9+119.5)/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度t D=78.43 o C进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度t W=99.53 o C精馏段平均温度t m=(t D+t F)/2=(78.43+83.75)/2=81.09 o C提馏段平均温度t m=(t W+t F)/2=(99.53+83.75)/2=91.64 o C3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.779 查上图可得x1=0.741M VDm=0.779×46+(1-0.779)×18=39.812 g/molM LDm=0.741×46+(1-0.741)×18=38.748 g/mol进料板平均摩尔质量计算 t f=83.74 o C由y F=0.518 查上图可得x F=0.183M VFm =0.518×46+(1-0.518)×18=32.504 g/mol M LFm =0.183×46+(1-0.183)×18=23.124 g/mol 精馏平均摩尔质量M Vm =( M VDm + M VFm )/2=36.158 g/molM Lm =( M LDm + M LFm )/2=30.936 g/mol4.平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm =RT PMv =)15.27309.81(314.8158.366.107+⨯⨯=1.321 kg/m 3 液相平均密度计算液相平均密度依1/ρLm =∑αi /ρi 计算 塔顶液相平均密度计算t D =78.43 o C 时 ρ乙醇=740 kg/m 3 ρ水=972.742 kg/m 3ρLDm =)742.972/1.0740/9.0(1+=758.14 kg/m 3进料板液相平均密度计算t F =83.75 o C 时 ρ乙醇=735 kg/m 3 ρ水=969.363 kg/m 3ρLFm =)363.969/636.0735/364.0(1+=868.554 kg/m 3塔底液相平均密度计算t W =99.53 o C 时 ρ乙醇=720 kg/m 3 ρ水=958.724 kg/m 3ρLWm =)724.958/995.0720/005.0(1 =957.137 kg/m 3精馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLDm )/2=(758.14+868.554)/2=813.347 kg/m 3提馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLWm ）/2=(957.137+868.554)/2=912.846 kg/m 35.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依σLm =∑x i σi 计算塔顶液相平均表面张力计算t D =78.43时 σ乙醇=62.866 mN/m σ水=17.8 mN/m σLDm =0.779×17.8+0.221×62.886=84.446 mN/m 进料板液相平均表面张力计算t F =83.75时 σ乙醇=61.889 mN/m σ水=17.3 mN/m σLFm =0.183×17.3+0.817×61.889=53.729 mN/m 塔底液相平均表面张力计算t W =99.53时 σ乙醇=58.947 mN/m σ水=15.9 mN/m σLWm =0.005×15.9+0.995×58.947=58.732 mN/m 精馏段液相平均表面张力计算σLm =(84.446+53.729)/2=69.088 mN/m 提馏段液相平均表面张力计算σLm =(58.732+53.729)/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依lgμLm=∑x i lgμi计算塔顶液相平均粘度计算t D=78.43o C时μ乙醇=0.364mPa·s μ水=0.455 mPa·slgμLDm=0.779lg(0.455)+0.221lg(0.364)=-0.363μLDm =0.436 mPa·s进料液相平均粘度计算t F=83.75 o C时μ乙醇=0.341mPa·s μ水=0.415 mPa·slgμLFm=0.183lg(0.415)+0.817lg(0.341)=-0.452μLFm=0.353 mPa·s塔底液相平均粘度计算t W=99.53 o C时μ乙醇=0.285mPa·s μ水=0.335 mPa·slgμLWm=0.002lg(0.335)+0.998lg(0.285)=-0.544μLWm=0.285 mPa·s精馏段液相平均粘度计算μLm=(0.436+0.353)/2=0.395 mPa·s提馏段液相平均粘度计算μLm=(0.285+0.353)/2=0.319 mPa·s（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V S =ρ3600VM =2.949 m 3/s L S =ρ3600LM =0.0023 m 3/s 查史密斯关联图，横坐标为Vh Lh (vlρρ)21=949.20023.0(321.1347.813) 1/2=0.0196取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m ， 则H T -h L =0.39m 查图可得C 20=0.08 由C=C 20(20L σ)0.2=0.08(69.088/20)0.2=0.103u max =C (ρL -ρV )/ ρV =2.554 m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为 u=0.7u max =1.788 m/sD=4V s /πu=788.1/14.3/949.2*4=1.39 m 按标准塔径元整后 D=1.4 m 塔截面积A T =(π/4)×1.42=1.539 ㎡ 实际空塔气速为 u=2.717/1.539=1.765 m/s 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 =7.65 m 提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =3.15 m在进料板上方开一人孔，其高度为 1m 故精馏塔的有效高度为 Z=Z 精+Z 提+1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径D=1.4 m ，可选用单溢流弓形降液管 堰长l W =0.7×1.4=0.98 m 2.溢流强度i 的校核i=L h /l W =0.0023×3600/0.98=8.449≤100~130m 3/h ·m 故堰长符合标准 3.溢流堰高度h W平直堰堰上液层高度h ow =100084.2E （L h /l W ）2/3由于L h 不大，通过液流收缩系数计算图可知E 近似可取E=1h ow =100084.2×1×（L h /l W ）2/3=0.0119 mh W =h L -h ow =0.06-0.0119=0.0481 m 4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标l W /D=0.7 可查得A f /A T =0.093 W d /D=0.151 故 A f =0.093A T =0.143 ㎡ W d =0.151W d =0.211 ㎡留管时间θ=3600A T H T /L H =27.64 s ＞5 s 符合设计要求5.降液管底隙高度h oh O =L h /3600l W u 0’=0.0023/0.98×0.08=0.03 m h W -h O =0.0481-0.03=0.0181 m ＞0.006 m 6.塔板布置塔板的分块 D=1400 mm ＞800 mm ，故塔板采用分块式。
精馏塔(板式)设计
精馏塔板的设计还需要考虑到不同物 质的沸点、蒸汽压等物性参数，以及 操作条件下的温度、压力等参数，以 确保分离过程的顺利进行。
精馏塔板的设计需要考虑到液体的流 动特性、蒸汽的流动特性以及它们之 间的相对流动方向，以达到最佳的分 离效果。
设计流程
选择合适的塔板类型
根据设计目标和工艺要求，选 择适合的塔板类型，如泡罩塔 板、浮阀塔板、筛孔塔板等。
详细描述
石油精馏塔设计需要考虑多方面的因素，如原料性质、产品 要求、操作条件等。在设计过程中，需要选择合适的塔板类 型和数量，确定适宜的工艺流程和操作参数，以满足生产需 求。
案例二：酒精精馏塔设计
总结词
酒精精馏塔设计是一种常见的精馏塔设计案例，主要应用于酿酒和生物燃料领域 。
详细描述
酒精精馏塔设计需要考虑酒精的提取和纯化过程。在设计过程中，需要选择适合 的塔板和填料，确定适宜的操作压力和温度，以保证酒精的纯度和回收率。
设计的重要性
01
02
03
提高分离效率
精馏塔板设计的核心目标 是提高分离效率，使产品 达到更高的纯度或回收率。
降低能耗
精馏塔板设计的另一个重 要目标是降低能耗，通过 优化设计，降低操作过程 中的热能消耗。
提高生产能力
良好的精馏塔板设计可以 提高生产能力，从而提高 设备的产能和经济效益。
02 精馏塔(板式)的工艺设计
塔板热力学计算
传热系数
根据物料特性和工艺要求，计算并选 择合适的传热系数，以提高热力学效 率。
温度分布
通过计算温度分布，可以了解物料在 塔板上的温度变化情况，从而优化操 作条件和塔板结构。
03 精馏塔(板式)的设备设计
塔体设计
塔体直径
精馏塔(板式)设计
PA α= ∗ PB
（三）塔板数的确定 1、作出x-y相图 、作出 相图 2、最小回流比及操作回流比 、 3、理论板数及加料位置 、 ①求精馏塔的汽、液相负荷 求精馏塔的汽、
∗
R = 1.5 Rmin
L′ = L + qF = RD + qF
V ′ = V + (q − 1) F = ( R + 1) D + (q − 1) F
化工原理课程设计
（6）冷凝器的选择 ） 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器） 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器） （7）加料方式的选择 ） 高位槽或泵 （8）工艺流程 ） 3、正戊烷和正己烷的性质、用途等 、正戊烷和正己烷的性质、
化工原理课程设计
二．工艺计算
主要内容是( 主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数和实 际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示， 塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论板 计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时 在塔板设计时， 计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体积 流量m /s表示 因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。 表示。 流量 m3/s 表示 。 因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位 。 （一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 、原料液及塔顶、
化工原理课程设计
②求精馏段、提馏段的操作线方程 求精馏段、
R xD y= x+ R +1 R +1
③作图求出理论板数 ④逐板计算求理论板数
WxW L + qF y′ = x′ − L + qF − W L + qF − W
海川化工论坛板式精馏塔的设计
第一章 板式精馏塔的设计1.1概述1.2板式精馏塔的设计原则与步骤1.3理论塔板数的确定1.4 塔板效率和实际塔板数1.5 板式精馏塔的结构设计1.6 板式精馏塔高度及其辅助设备1.7 板式精馏塔的计算机设计第二章 塔设备的机械计算2.1塔体及裙座的强度计算2.2塔盘板及其支撑梁的强度、挠度计算2.3塔盘技术条件2.4塔盘支撑件的尺寸公差附录第一章：板式精馏塔的设计1.1概述蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。
蒸馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。
为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
蒸馏过程按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。
间歇蒸馏是一种不稳态操作，主要应用于批量生产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化工生产常用的方法。
蒸馏过程按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。
简单蒸馏是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。
平衡蒸馏又称闪蒸，也是一种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。
简单蒸馏和平衡蒸馏一般用于较易分离的体系或分离要求不高的体系。
对于较难分离的体系可采用精馏，用普通精馏不能分离体系则可采用特殊精馏。
特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。
特殊精馏有萃取精馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。
精馏过程按操作压强可分为常压精馏、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，但对在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。
虽然工业生产中以多组分精馏为常见，但为简化起见，本章主要介绍两组分连续精馏过程的设计计算。
1.2板式精馏塔的设计原则与步骤1.2.1设计原则总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。
化工原理课程设计精馏板式塔的设计
确保停留时间大于或等于3～5s，这样使得溢流中的泡沫有足够的时间在降
液管中分离。
（27）
⑤ 降液管底隙高度hb：
（28）
• 采用合适的回流比； • 蒸馏系统的合理设置，如采用中间再沸器和中间 冷凝器的流程，可以提高精馏塔的热力学效率。
3.板式精馏塔的工艺计算
釜。 （1） （2）
得出：
3.1物料衡算及操作线方程
• 常规塔：一处进料和塔顶、塔底各有一个产品，塔釜间接蒸汽加热的精馏
（3）
（4）
式中：F、D、W——分别为原料液、馏出液和釜残液流量，kmol/h；
2.2进料状态的选择
• • • • • • •
进料状态以进料热状态参数q表示，有五种进料状态； q>1.0时，为低于泡点温度的冷液进料； q＝1.0时，为泡点下饱和液体； q＝0时，为露点下的饱和蒸气； 1>q>0时，为介于泡点和露点间的气液混合物； q<0时，为高于露点的过热蒸气进料。 为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采 用相同塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料， 但需增设原料预热器。
• 4、塔的负荷性能图（放在说明书的流体力学验算后、用 标准坐标纸绘制）
2.设计方案的确定
2.1操作压力
精馏操作可以在常压、减压和加压下进行。
除热敏性物料外，凡通过常压精馏即可实现分离要 求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的 系统，都采用常压精馏；
对热敏性物料或混合物沸点过高的系统，宜采用减 压精馏； 常压下成气态的物料必须采用加压精馏。
精馏塔(板式)设计
化工原理课程设计
三. 设计任务 （一）精馏塔工艺设计 1.物料衡算 2.精馏塔的工艺尺寸的确定 3.塔板结构设计 4.热量衡算 （二）附属设备选型计算
化工原理课程设计
第三部分：板式精馏塔的设计方法
一. 流程和方案的确定
二. 工艺计算
三. 设备计算
四. 辅助设备计算
化工原理课程设计
一.
流程和方案的选择
3~5 秒
u ( )3.2 HT h f
校核三： ev
校核四： K
5.7 10 3
K 1.5 ~ 2
化工原理课程设计
三．设备计算
（一）塔径的初步计算
（二）溢流装置的设计 P139 2.水力学性能计算 （三）塔板布置 （略） （四）筛板塔操作失常条件的校核
参见课本138-141例题 阅读例题，找出例题中“筛板塔操作失常条 件的校核” 所在的位置。
D2
u (0.6 0.85)uF
化工原理课程设计
（二）溢流装置的设计 1.液流程数
当塔径大于2～2.4米或 液流量大于110米3/小时 时，可考虑采用双流型。
化工原理课程设计
hl
2.降液管尺寸 ①堰长lW 单溢流： 双溢流： ②溢流堰高hW
Δ how hw
具体大小根据Ad/A在图5 （课本139图11-16）中确定， 顺便可以确定wd的大小
蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、泵等设备，要安排好流程结构。
操作条件的确定
（1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）回流温度 (塔顶、塔顶温度、进料板温度) （4）塔釜的加热方式及加热介质的选择 （5）塔顶冷凝器的冷凝方式和冷凝介质的选择
在论文中，选择过程和依据可以不写，但必须 把结果表述出来，并画好流程示意图。
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Rmin
化工原理课程设计
（三）确定理论塔板数 1、作出x-y相图 2、理论板数及加料位置 ①求精馏塔的汽、液相负荷
L L qF RD qF V V (q 1) F ( R 1) D (q 1) F
②求精馏段、提馏段的操作线方程
yn 1
x R xn D R 1 R 1
2
每一层塔板上的浮阀数：
4
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②边缘宽度wc 在塔壁边缘留出宽度为WC的区域，以固定塔板。
WC 50 70mm
③安定区ws 在液体入塔处，有一宽度为ws的狭长带不开孔区，其 作用是防止气体进入降液管或因降液管流出的液流的 冲击而漏液。 塔径小于1.5m的塔 塔径大于1.5m的塔
3600Af HT qV , L
( 5S )
注意：精馏段与提馏段不同
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②降液管底隙高度h0
ho
qV , L 3600W uo l
为保证良好的液封，又不致使液流阻力太大，一般取为
2、塔板布置和浮阀数目与排列 ①孔速
uo
Fo
V
N
Fo 9 12
qV ,V d o uo
ho 19.9
uo
0.175
L
2
uo V ho 5.34 2g L
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②板上充气液层阻力hl 板上充气液层阻力受堰高、气速及溢流长度等因素的影响， 一般用下面的经验公式计算：
hl 0 hL 0 (hW hOW )
式中：
hL —板上清液层高度，m 0 —反映板上液层充气程度的因数，可称为充气因数，无 因次,一般 0 =0.5～0.6。 0 与气相动能因子 Fa 有关， 0 0.652029 00.185964 F
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1、溢流装置设计 （1）溢流堰 ①堰长lW 单溢流： 双溢流： ②堰高hW
lW (0.6 0.8) D lW (0.5 0.7) D
hL hW hOW
堰上液层高度要适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则 塔板压强增大，雾沫夹带严重。设计时hOW大于0.006m, 低于此值须选用齿形堰，但不宜超过0.07m。(通常取 0.06m) 对平直堰：
L V u max C L
u (0.6 0.8)umax
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（2）气体负荷系数C
C C20 (
0.02
) 0.2
C20由smith关联图求得
qV , L L 1/ 2 横坐标： ( ) qV ,V V
（3）塔径
D
4qV ,V
u
精馏段、提馏段分别计算
hOW 2.8410 E (
3
qV , L lW
)
2/3
E 1
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（2）降液管（圆形和弓形） ①降液管的宽度Wd和截面积Af
lW 可根据堰长与塔径比值 D
，查图求取。
降液管的截面积应保证溢流液中夹带的气泡得以分离， 液体在降液管中的停留时间一般等于或大于3～5秒，对低 发泡系统可取低值，对高发泡系统及高压操作的塔，停留 时间应加长些。 故在求得降液管的截面积之后，应按下式验算液体在降 液管内的停留时间，即
L' W ym 1＝ xm xw V' V'
③作图求出理论板数
④逐板计算求理论板数
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（四）塔板效率及实际塔板数的计算
ET 0.49( m )
顶 釜
m i xi
NT N ET
0.245
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1、塔径的计算 （1）最大空塔气速和空塔气速
1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
求出：x f 、xD、xW
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
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3、物料衡算
F D W
Fx f DxD WxW
xD ye ye xe
列表：进料、塔顶、塔底产品流量和组成
（二）回流比的选择
可以用通常的办法：首先算 出最小回流比，然后取R= （1.1～2）Rmin ，作为适宜 回流比。也可选择若干个回 流比，然后计算设备投资费 用、操作费用和综合费用， 从中选择最为适宜的回流比。
（2）板间距HT
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 板间距与塔径关系
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第二部分：化工原理课程设计任务书
一、 设计题目：乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计 二、任务要求 1、设计一连续板式精馏塔以分离乙醇和水，具体工艺参数 如下： 生产能力：x t/a 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 料液浓度：x% （质量分率） 塔顶产品浓度：94%（质量分率） 塔底釜液含乙醇不高于0.1%(以质量计) 设备型式：筛板塔 2、工艺操作条件： 常压精馏，塔顶全凝，泡点进料，泡点回流，R=（1.1～2） Rmin。
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三. 设计任务 （一）精馏塔工艺设计 1.物料衡算 2.精馏塔的工艺尺寸的确定 3.塔板结构设计 4.热量衡算 （二）附属设备选型计算
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第三部分：板式精馏塔的设计方法
一. 流程和方案的确定
二. 工艺计算
三. 设备计算
四. 辅助设备计算
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一.
流程和方案的选择
化工原理课程设计
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——板式精馏塔设计
2011年11月
化工原理课程设计
化工原理课程设计
——板式精馏塔设计
第一部分：课程设计的目的和要求 第二部分：化工原理课程设计任务书
第三部分：板式精馏塔的设计方法
第四部分：设计说明书撰写要求
2013-7-22
化工原理课程设计
第一部分：课程设计的目的和要求
• （一）. 课程设计的目的 • （二）. 设计说明书的内容及要求 • （三）. 时间安排和具体要求 • （1） 3周，其中集中教学18学时。 理论教学3次，设计由同学课后自行安排。
• （2）按照下达的任务，每位同学一个设计任务。按学号 从前到后排列，每5名同学，选一位组长。 • （3）由组长统筹负责组内同学设计进度。每次理论内容 教学之后，尽快完成相应的设计任务（最好在下次上课之 前完成）。
蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、泵等设备，要安排好流程结构。
操作条件的确定
（1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）回流温度 (塔顶、塔顶温度、进料板温度) （4）塔釜的加热方式及加热介质的选择 （5）塔顶冷凝器的冷凝方式和冷凝介质的选择
在论文中，选择过程和依据可以不写，但必须 把结果表述出来，并画好流程示意图。
塔径D, m
0.3～0.5
0.5～0.8
0.8～1.61.6～2源自0塔板间距HT mm 200～300
250～350
350～450
450～600
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精馏段实际板数： 提馏段实际板数： 精馏段有效高度： 提馏段有效高度：
NT NP ET NT NP ET
Z精 ( N精 1 HT ）
Fa ua V Vs ua (单流型塔板 ) AT Af
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③表面张力所产生的阻力hσ
2 h L gh 表面张力 : N / M
一般浮阀塔的压降比筛板塔大，对常压和加压塔，每 层浮阀塔压降为265～530pa ，减压塔约为200pa。 2、降液管内液体高度（淹塔or液泛） 为防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度：
H d ( H T hW )
2013-7-22
hd
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H d hL h p hd
式中:
—进出口堰之间的液面梯度，m液柱(一般很小，可以忽略) hp —气体通过一块塔板的压降，m液柱 hd —液体流出降液管的压降，m液柱
可按下列经验公式计算：
hd
无入口堰:
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由上式计算的塔径按部颁发塔盘标准圆整，圆整后的塔径 除了满足板间距和塔径的关系外，还须进行空塔气速校核 塔截面积： 实际空塔气速：
AT
4
D2
u
qV ,V AT
2、精馏塔有效高度的计算 （1）塔板效率ET “奥康奈尔的精馏塔关联图“
ET 0.49(L )
0.245
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Z 提 ( N提 1 H T ）
在进料板上方开一人孔，高度为0.8m
Z Z精 Z提 0.8
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（六）塔板主要工艺尺寸的计算
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液流型式的选择
液体在板上的流动型式主要有，U 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 3 塔径 流 体 流 量 m /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