化工原理课程设计《板式塔课程设计》
课程设计板式塔
kg 液体 / h 或 kmol液体 / h
液沫夹带分率ψ：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。
故有：
e
eV
qmL e
qmL qmV
eV
所以
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ev
1
qm L qVLs L qm《V化工原理1》课程设q计VVs v
27
ev的计算方法： 方法1：利用Fair关联图求Ψ，进而求出ev。 方法2：用Hunt经验公式计算ev。
③ 溢流堰（出口堰）
作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。
型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。
2024/10/20
《化工原理》课程设计
21
堰高 hW：直接影响塔板上液层厚度 过小，相际传质面积过小； 过大，塔板阻力大，效率低。 常、加压塔：40 ~ 80 mm ； 减压塔：25 mm 左右。 堰长 lW ：影响液层高度。
6.10 板 式 塔 6.10.1 板式塔结构及性能
（1） 板式塔结构
塔顶气相
进料
回流液
塔底液相
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《化工原理》课程设计
1
塔板结构 ① 气体通道
形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔板性能影响很大。
② 降液管（液体通道） 液体流通通道，多为弓形。
③ 受液盘 塔板上接受液体的部分。
④ 溢流堰 使塔板上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。
bs
r
x
lW
双流型弓形降液管塔板：
bd
Aa 2(x
r2
x2
r2
s in 1
x) r
2(x1
r2
x12
r2
s in 1
化工原理课程设计(苯-甲苯精馏塔设计)
课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）一、设计方案的选定原料：苯、甲苯年处理量：55000t原料组成（甲苯的质量分率）：、0.65料液初温： 30℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：饱和液体进料塔顶产品浓度：98.5%塔底釜液含甲苯量不低于97%（质量分率）塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃～35℃设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1设计方案的选定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（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图（精馏段）9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14 有关物性数据可查相关手册15 注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天指导教师（签名）：年月日学科部（教研室）主任（签名）：年月日说明：1．学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。
化工原理课程设计
化工原理课程设计──板式塔的工艺设计学院专业班级姓名学号指导老师成绩学年第二学期目录1.任务书 ····························································· - 3 -2.任务要求 ······································错误!未定义书签。
3.设计过程 ·························································· - 3 -3.1塔板工艺尺寸计算········································ - 4 -3.2塔板流体力学验算········································ - 8 -3.3塔板负荷性能图··········································- 10 -3.4数据汇总···················································- 14 -3.5心得体会与总结··········································- 15 -1.任务书拟建一浮阀塔用以分离甲醇——水混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。
化工原理板式塔设计
化⼯原理板式塔设计⽬录第⼀章板式精馏塔的设计1.1概述 (1)1.2板式精馏塔的设计原则与步骤 (1)1.3理论塔板数的确定 (3)1.4塔板效率和实际塔板数 (7)1.5板式精馏塔的结构设计 (8)1.6 板式精馏塔⾼度及其辅助设备 (27)1.7 板式精馏塔的计算机设计 (31)第⼆章板式精馏塔设计举例2.1苯－甲苯板式精馏塔设计 (33)2.2⼄醇—⽔板式精馏塔设计 (47)2.3 甲醇—⽔板式精馏塔设计 (66)第三章塔设备的机械计算3.1 塔体及裙座的强度计算 (86)3.2 塔盘板及其⽀撑梁的强度、挠度计算 (104)3.3 塔盘技术条件 (105)3.4 塔盘⽀撑件的尺⼨公差 (109)附录 (111)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。
板式塔设计课程设计
化工单元与操作课程设计题目：板式塔的设计学院: 轻纺工程专业: 应用化工年级: 14 化一学号: 1431020133姓名: 王家琳指导老师: 陈晓玲目录绪论 (03)第一章板式塔课程设计任务书 (06)1.1课程名称 (06)1.2设计条件（原始数据） (06)第二章设计计算...................................................................................错误!未定义书签。
2.1设计方案的确定 (07)2.2设计基础数据 (07)2.3精馏塔的物料衡算 (09)2.4塔板数的确定 (10)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)塔板主要工艺尺寸的计算 (22)筛板的流体力学验算 (25)塔板负荷性能图 (29)第三章板式塔设计计算结果 (35)第四章参考文献 (36)概述板式塔板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。
广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。
操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。
每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。
沿革工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。
筛板塔出现于1830年，很长一段时间内被认为难以操作而未得到重视。
泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。
第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。
通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。
课程设计-板式塔设计计算
（2）筛板塔板
塔板上开圆孔，孔径：3 - 8 mm，大孔径筛板：12 - 25 mm。
（3）浮阀塔板 浮阀塔盘
方形浮阀
圆形浮阀
条形浮阀
方形浮阀
F1型浮阀
优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹 性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广 泛的应用。 缺点：浮阀易脱落或损坏。
② 降液管液泛
当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔板阻
力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难 以维持塔板上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达到 上一层塔板，逐渐充满塔板空间，即发生液泛。并称之为降液 管液泛。
说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。
（2） 严重漏液 漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无
6.10.2 塔内气、液两相异常流动
（1）液泛 如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液
层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现
象为液泛。 液 泛现象：
① 过量雾沫夹带液泛 原因：
① 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板；
② 气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。 说明：开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。
为了使进料保持稳定，一般入塔的原料液由高位槽供给，
以免受泵的流量波动的影响。
为了保持回流液的稳定，冷凝器常采用冷却水,而不用塔 顶蒸气预热原料液.因为塔顶蒸气量如有波动，将影响回 流液量及进料温度。从而影响整个塔的操作稳定性。有 时也把冷凝器分割为两部分，一部分预热原料液，另一 部分用冷却水使蒸气冷凝。这样可以用控制冷却水量来 控制冷凝器的操作,同时保证进料温度一定。 塔釜液体虽然温度很高，但用它来预热原料液,对液-液 传热过程其传热系数很小，则所需传热面积必然很大。
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。
天津大学化工原理课程设计(苯—氯苯精馏过程)
《化工原理》课程设计设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计姓名：学号：学院：专业：应用化学2012年9月10日目录设计主要内容 (1)一设计方案的确定及流程说明 (1)二精馏塔的物料衡算 (4)三精馏塔板数的确定 (4)四精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)五精馏塔主要工艺尺寸计算 (11)六精馏塔塔板的工艺尺寸 (12)七精馏塔塔板的流体力学验算 (14)八精馏塔塔板的负荷性能图 (17)九精馏塔辅助设备选型与计算 (20)十、设计结果概要 (23)设计总结和评述 (24)参考文献 (25)设计主要内容一设计方案的确定及流程说明1、操作压力蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。
应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。
例如对于热敏感物料，可采用减压操作。
本次设计为一般物料因此，采用常压操作。
2、进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。
但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。
这样塔的操作比较容易控制。
不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。
本次设计采用泡点进料即q=1。
3、加热方式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。
便可以直接采用直接加热。
直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。
塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。
但对有些物系。
当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。
4、冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。
只有要求的冷却温度较低，考虑使用冷却盐水来冷却。
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d 37
38
d 39
46
g
k g
k
管 口 方 位 图 1:30
p c
t t
fm
b tt p dd d
g g m
序 号
1 2 3 4
技 术 特 性 表
名称
工 作 压 力 MPa 操 作 温 度 ° C 容 积 m3 物料名称
指标
塔底 塔顶
0.113
0.1
106
80
41.3
水 乙 醇 － 水
接管表
序 号
化工原理课程设计《板式塔课程设
计》
筛板塔： 筛板塔孔径d0，孔间距t=(2.5-5) d0 浮阀塔： F1型 阀孔直径d0=39mm，孔间距
t=(75mm、100、125、150）
开 孔φ率 =A0： =0.90(d7 0)2
Aa
t
Aa（鼓泡区）根据一定的公式计算，并计算出开孔数、 或阀数
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
用途
平 面 塔 顶 蒸 汽 管
平 面
排 空 管
平 面
回 流 管
平 面
进 料 管
平 面 塔 底 蒸 进 口 管
平 面
热 电 阻 接 口
平 面 压 力 计 接 口
平 面 液 位 计 接 口
平 面 塔 底 液 体 出 口 管
平 面
人孔
河 北 科 技 大 学
化工原理课程设计《板式塔课程设 设计
制图
计》 审核
k1-5 DN500 PN1.0MPa
标 准 号
GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88
密 封 面 形式
规格
a DN250 PN1.0MPa
b DN20 PN1.0MPa
c DN65PN1.0MPa
d1-3 f
DN200 PN1.0MPa DN125 PN1.0MPa
t1-4 p 1-2 g
1-2 m
DN20 PN1.6MPa DN20 PN1.6MPa DN20 PN1.6MPa DN32 PN1.0MPa
结构参数的设计
D ,H T ,lw ,h w ,h o ,W s,W s ',W c,d o ,t
确定塔径D
初选 H T 计算 u f
un
Vs An
u 计算 n 计算 A n AT Af
泛点百分率un 75~85% uf
AT
4
D2
选lwD=0.5~0.7
uf
C ( l v )0.5 v
初选塔径 C
板式塔课程设计
整合知识 提高能力
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
物料衡算 热量衡算 塔理论板层数的计算→实际板层数 塔径的计算（精馏段、提馏段对应qnV） 流体力学计算 塔总高度的计算 塔附属设备设计及选型
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
pa b
t
c
k 1
2
16
17 t
k 18
34 d
k 35
浮 阀 精 馏 塔 工 艺 条 件 图
材料比例重量
1:50
数量
批准
图号
第1 页共1 页
设计任务
一、设计题目：年产 A 吨乙醇-水板式精馏塔工艺设计。 二、已知条件： ➢ 1．原料组成：含 B %（质量）的粗乙醇溶液，其余
为水。 ➢ 2．产品要求：含量≥ 93.5 %（质量）的乙醇。 ➢ 3．塔底残液要求：含乙醇≤0.1%（质量）。 ➢ 4．加热剂：经压力调节后为0.2MPa（表压）的饱和
（3）冷却剂、加热剂用量 t2400C~405C
Q c V c W rc C pt2 t1 冷却剂用量
Q BVrBW 蒸r汽 蒸 汽 加热剂用量
将工艺计化工算原理结课程果设计列《板表式塔课程设 计》
3、塔板结构设计
➢ 选择设计板 精馏段第一块塔板 提馏段第一块塔板
➢ 板面布置 选择降液管形式 塔板分区
水蒸气。 ➢ 5．冷却剂：30℃的循环冷却水。 ➢ 6、进料状况：
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
设计要求
1、绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图； 2、给出各接口尺寸； 3、给出冷却剂、加热剂用量。 4、选择附属设备（泵、换热器、流量计等）
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
设计步骤
1、设计方案的选定
计算а、μ（以定
关联图
性温度下、进料
组成计算）
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
ET=0.49(аμ)-0.245
（2）各接口尺寸 F,W,V,Lud2
4
接管尺寸
注意u的选择：根据第1章流体流动选择合适的流速
进料管：泵加料 u= 1-3m/s；高位槽进料u= 0.5-1m/s
回流液管：泵回流 u= 1.5-3m/s；重力回流u= 0.5-1m/s
料
流
4.加热方式： 间接蒸汽加热
程
图 5.加料方式及进料热状况： 高位槽、加料泵；
6.回流液温度：
泡点回流
冷液回流 化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
2、工艺计算
（1）实际塔板数
NP
N ET
理论板捷算法 R N 吉兰 利 图 R
回流比R ：
R圆整
计算Rmin, R= 2.5~3Rmin
物料流程图
2、工艺计算 3、塔板结构设计
实际塔板数、各接口尺寸、 冷却剂、加热剂用量。
塔板结构图
4、塔体工艺尺寸设计
塔体工艺图
5、撰写设计说明书
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
1、设计方案的选定
1.精馏方式： 连续精馏、间歇精馏、特殊精馏；
2.操作压力： 常压、加压、减压；
物
3.塔板形式： 筛板塔板； 浮阀塔板；
➢ 结构参数设计 D ,H T ,lW ,h W ,h o ,W s,W s ',W c,t,d 0
➢ 塔板校核 做出负荷性能图
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
板面分区
板面布置
塔径D>1m 分块，至 少有一宽度为400mm
Wc 25-50mm
Afቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Aa Ws’ Af’
筛孔、浮阀排列 形式
Ws50-100mm
图解法
N 顶部局部放大5倍 底部局部放大25倍
整张图200×200
化工原理课程设计《板式塔课程设 计》
估算总板效率
根据经验设总板效率
Np 塔板压降核算
校验ET 设塔板压降270-540Pa
计算塔釜压强
关联图 ET=0.49(аμ)-0.245
计算а、μ（以定 性温度下、进料 组成计算）
塔釜温度
釜温 设t 校验
C
20
(
)0.2 20化工原理课程设计《板式塔课程设
计》
D圆整 1米以下100 进制
结构参数的设计
h w ,h o,W s,W s',W c,do,t
how
hn
溢流强度 i= Lh <3.5~ 4.5