设计任务书
设计题目：
分离苯——甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计
设计条件：
（1）设计规模：苯——甲苯混合液7万t/a。
（2）生产制度：年开工300天，每天三班8小时连续生产。
（3）原料组成：苯含量30%（质量百分率，下同）.
（4）进料热状况：含苯30%（质量百分比，下同）的苯——甲苯混合液,35℃.
（5）分离要求：塔顶苯含量不低于97%，塔底苯含量不大于2%。
（6）建厂地址：大气压为760mmHg，自来水年平均温度为20℃的滨州市
设计要求：
(1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。
(2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。
(3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
目录
设计任务书 (1)
设计题目： (1)
设计条件： (1)
设计要求： (1)
摘要 (5)
关键词： (5)
绪论 (6)
设计方案的选择和论证 (7)
1.设计思路 (7)
2..设计方案的确定 (8)
第一章塔板的工艺设计 (9)
1.1基础物性数据 (9)
1.2精馏塔的物料衡算 (11)
1.2.1（1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (11)
(2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量： (11)
(3) 物料衡算 (11)
1.2.2平衡线方程的确定 (12)
1.2.3进料热状况q的确定 (12)
1.2.4操作回流比R的确定 (13)
1.2.5求精馏塔的气液相负荷 (13)
1.2.6操作线方程 (14)
1.2.7用逐板法算理论板数 (14)
1.2.8.实际板数的求取 (15)
1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (16)
1.3.1进料温度的计算 (16)
1.3.2 操作压强 (16)
1.3.3平均摩尔质量的计算 (16)
1.3.4平均密度计算 (17)
1.3.5液体平均表面张力计算 (18)
1.3.6液体平均粘度计算 (19)
1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (20)
1.4.1塔径的计算 (20)
1.4.2精馏塔有效高度的计算 (22)
1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (22)
1.5.1溢流装置计算 (22)
1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (23)
1.7塔板流体力学验算 (25)
1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (25)
1.7.2淹塔 (26)
e (26)
1.7.3计算雾沫夹带量
v
1.8精馏段塔板负荷性能图 (27)
1.8.1雾沫夹带线 (27)
1.8.2液泛线 (28)
1.8.3液相负荷上限线 (29)
1.8.4气体负荷下限线（漏液线） (29)
1.8.5液相负荷下限线 (29)
1.9小结 (30)
第二章热量衡算 (31)
2.1相关介质的选择 (31)
2.1.1加热介质的选择 (31)
2.1.2冷凝剂 (31)
2.2蒸发潜热衡算 (31)
2.2.1塔顶热量 (31)
2.2.2 塔底热量 (32)
2.3焓值衡算 (33)
第三章辅助设备 (36)
3.1冷凝器的选型 (37)
3.1.1计算冷却水流量 (37)
3.1.2冷凝器的计算与选型 (38)
3.2冷凝器的核算 (39)
3.2.1管程对流传热系数 (39)
3.2.2壳程流体对流传热系数 (39)
3.2.3污垢热阻 (40)
3.2.4核算传热面积 (41)
3.2.5核算压力降 (41)
3.3泵的选型与计算 (43)
3.4 再沸器的选型与计算 (44)
3.4.1 加热介质的流量 (44)
3.4.2 再沸器的计算与选型 (44)
第四章塔附件设计 (45)
4.1接管 (45)
4.1.1进料 (45)
4.1.2回流管 (46)
4.1.3塔底出料管 (46)
4.1.4塔顶蒸气出料管 (46)
4.1.5塔底进气管 (46)
4.2筒体与封头 (47)
4.2.1筒体 (47)
4.2.2封头 (47)
4.3除沫器 (47)
4.4裙座 (48)
4.5人孔 (48)
4.6塔总体高度的设计 (48)
4.6.1塔的顶部空间高度 (48)
4.6.2塔的底部空间高度 (48)
4.6.3塔立体高度 (49)
设计结果汇总 (50)
结束语 .................................................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 . (52)
主要符号说明 (53)
摘要
化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精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多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。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。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的浮阀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。
本设计书对苯和甲苯的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图。
采用浮阀精馏塔，塔高18.464米，塔径1.4米，按逐板计算理论板数为30。算得全塔效率为0.544。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为17，提馏段实际板数为13。实际加料位置在第16块板(从上往下数)，操作弹性为4.51通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。
塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。再沸器采用卧式浮头式换热器。用160℃饱和蒸汽加热，用16℃循水作冷凝剂。饱和蒸汽走管程，釜液走壳程。
关键词：
苯__
甲苯、精馏、逐板计算法、负荷性能图、精馏塔设备结构
绪论
化工生产中常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目
的。互溶液体混合物的分离有多种方法，蒸馏及精馏是其中最常用的一种。蒸
馏是分离均相混合物的单元操作之一，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工
生产过程的主要单元操作。为实现高纯度的分离已成为蒸馏方法能否广泛应用
的核心问题，为此而提出了精馏过程。精馏的核心是回流，精馏操作的实质是
塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。
我们工科大学生应具有较高的综合能力、解决实际生产问题的能力和创新
的能力。课程设计是一次让我们接触并了解实际生产的大好机会，我们应充分
利用这样的机会去认真去对待。而新颖的设计思想、科学的设计方法和优秀的
设计作品是我们所应坚持努力的方向和追求的目标。
浮阀塔盘自20世纪50年代初期开发以来，由于制造方便及其性能上的优点，很多场合已取代了泡罩塔盘。这类塔盘的塔盘板开有阀孔，安置了能在适当范围内上下浮动的阀片，其形状有圆形、条形及方形等。由于浮阀与塔盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调节，因而在较宽的气体负荷范围内，均能保持稳定操作。气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也较小。与泡罩塔盘相比，处理能力较大，压力降较低，而塔板效率较高，缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落。操作气速不可能会很高，因为会产生严重的雾沫夹带，这就限制了生产能力的进一步提高。
具有代表性的浮阀塔有F1型（V1型）浮阀塔板、重盘式浮阀塔、盘式浮阀、条形浮阀及锥心形浮阀等。
设计方案的选择和论证
1.设计思路
在本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馏分离，简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分离，是精馏塔的基本原理。实际上，蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏，我们这次所用的就是浮阀式连续精馏塔。蒸馏是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。要保持塔的稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料。
塔顶冷凝器可采用全凝器、分凝器-全能器连种不同的设置。在这里准备用全凝器，因为可以准确的控制回流比。此次设计是在常压下操作。因为这次设计采用间接加热，所以需要再沸器。回流比是精馏操作的重要工艺条件。选择的原则是使设备和操作费用之和最低。在设计时要根据实际需要选定回流比。
在此使用浮阀塔，浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点，其突出优点是可以根据气体的流量自行调节开度，这
样就可以避免过多的漏液。另外还具有结构简单，造价低，制造方便，塔板开孔
率大，生产能力大等优点。浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，其多用不
锈钢板或合金。近年来所研究开发出的新型浮阀进一步加强了流体的导向作用
和气体的分散作用，使气液两相的流动接触更加有效，可显著提高操作弹性和效率。
从苯—甲苯的相关物性中可看出它们可近似地看作理想物系。而且浮阀与塔
盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调节，因而在较宽的气体负荷范
围内，均能保持稳定操作。气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也较小。
2..设计方案的确定
方案选定是指确定整个精馏装置的流程。主要设备的结构形式和主要操作条件。所以方案的选定必须：（1）能满足工艺要求，达到指定的产量和质量。（2）操作平稳，易于调节。（3）经济合理。（4）生产安全。在实际的设计问题中，上述四项都是必须考虑的。本设计任务为分离苯和甲苯混合物，对于二元混合物的分离，应采用常压下的连续精馏装置。该物系属于易分离物系，最小回流比较小，操作回流比取最小回流比的1.5倍，塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐，塔顶采用全凝器。
第一章 塔的工艺设计
1.1基础物性数据
(1)
常压下，苯—甲苯的汽液平衡数据
(3)饱和蒸汽压P o Antoine 方程 t
C B
-A lgP += A B C 苯 6.023 1206.35 220.24 甲苯 6.078
1343.94
219.58
（4）苯-甲苯的液相密度
温度℃80 90 100 110 120 苯
815 803.9 792.5 780.3 768.9 3
kg m
/
甲苯
810 800.2 790.3 780.3 770.0 3
/
kg m
（5）液体表面张力
温度℃80 90 100 110 120
21.27 20.06 18.85 17.66 16.49
苯
/
mN m
31.69 20.59 19.94 18.41 17.31
甲苯
/
mN m
（6）液体表面粘度
温度℃80 90 100 110 120
0.308 0.279 0.255 0.233 0.215
苯
mPa?
s
0.311 0.286 0.264 0.254 0.228
甲苯
mPa?
s
（7）液体的汽化热
温度℃80 90 100 110 120
394.1 386.9 379.3 371.5 363.2 苯
kJ kg
/
甲苯
379.9 373.8 367.6 361.2 354.6 /
kJ kg
1.2精馏塔的物料衡算
1.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 （1）苯的摩尔质量：78A M =/kg kmol
甲苯的摩尔质量：B M =92/kg kmol 0.3/78
0.33580.3/780.7/92
F x =
=+
0.97/78
0.9744
0.97/780.03/92
0.02/78
0.0235
0.02/780.98/92
D W x x =
=+==+
(2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量：
0.335878(10.3358)9287.30/0.974478(10.9744)9278.36/0.023578(10.0235)9291.67/D W M kg kmol M kg kmol M kg kmol =?+-?==?+-?==?+-?=F (3) 物料衡算
原料处理量 ： 3
7000010111.37/2430087.30
F kmol h ?=
=?? 总物料衡算：W D F +=
即 111.37D W += (1)
易挥发组分物料衡算： F D W Fx Dx Wx =+
即
0.97440.0235111.370.3358D W ?+?=? (2)
解得： D=36.58/kmol h W=74.79 /kmol h
1.2.2平衡线方程的确定
由文献[]1中苯与甲苯的汽-液平衡组成可以找出232321αααα =m 算出。
25384621==
A
B B
A x y x y α 同理可算出其它的α
所以 46.22321==αααα m
所以平衡线方程x
x
x x y 46.1146.2)1(1+=-+=
αα
1.2.3进料热状况q 的确定
由文献[]2中苯——甲苯混合液t-x-y 图可知，进料组成3358.0=F x 时，溶液的泡
点为96℃，平均温度=
5.652
35
96=+℃ 由文献[]3液体的比热容查得：苯和甲苯的比热容为1.82kJ/（kg ?℃） 故原料液的平均比热容为
90.1586642.09282.13358.07882.1=??+??=p C kJ/（kg ?℃）
用内插法计算操作条件下，苯和甲苯的汽化热 由表7可知：设苯和甲苯的汽化热分别为X,YkJ/kg 对于苯：
X
X --=
--3.37996
1009.3869096 解得： 苯的汽化热为382.34 kJ/kg 同理： 甲苯的汽化热为370.08 kJ/kg
所以 66.089232628.6642370.34780.3358382.0=m γ kJ/kg 所以 30.166
.3262866
.32628)3596(90.158=+-?=
+?=
γ
γ
t C q p
所以q 线方程为：12.133.4-=x q
1.2.4操作回流比R 的确定
联立： 2.46, 4.33 1.121 1.46x
y y x x
=
=-+
解得： 0.40,0.62q q x y ==
min 0.97440.62
1.610.620.40
D q q q
x y R y x --=
=
=--
所以 min 1.5 1.5 1.61 2.42R R ==?=
1.2.5求精馏塔的气液相负荷
2.4236.5888.52/L R D kmol h =?=?=
(1)(2.421)36.58125.10/V R D kmol h =+=+?=
'88.52 1.3111.37233.30/L L qF kmol h =+=+?=
'(1)125.10(1.301)111.37158.51/V V q F kmol h =+-=+-?=
1.2.6操作线方程
精馏段操作线方程为：1 2.420.9744
11 2.421 2.421
D n n n x R y x x R R +=
-=+
++++ 10.7080.285n n y x +=+
提馏段操作线方程为：1'233.3074.790.0235 1.4720.011''158.51158.51
w n n n n Wx L y x x x V V +=-=-?=- 1.2.7用逐板法算理论板数
111111112.460.9744
0.9393
1(1)1 1.46(1) 2.46 1.460.9744
D D y x x x y y x x x x αααα==
=?===+-+---? 220.7080.93930.2850.95000.8854
y x =?+==
同理可算出如下值：
3344556677889910100.9119;0.80790.8570;0.70900.7870;0.60030.7100;0.49880.6382;0.41760.5806;0.3601
0.5400;0.32300.3358
91.4720.32300.0110.4645;F y x y x y x y x y x y x y x x y x ==============<==?-=所以第块板上进料，以后将数据代入提馏段方程中。1111121013131414151516160.4645
0.2607
2.46 1.460.4645
0.3728;0.19470.2754;0.13380.1860;0.08500.1141;0.05000.0622;0.0263
0.0277;0.01140.0235
w y x y x y x y x y x y x x ==-?============<=
所以总理论板数为=T N 16块（包括再沸器），第9块板上进料。 1.2.8.实际板数的求取
由苯与甲苯不同温度下的平衡组成作出其二元液相图。由图可知02.0=w x 35对应的温度为塔底温度，查得为110.0W t =℃。塔顶的温度为81.4D t =℃，这样，平
均塔温为81.4110.0t 95.72
-
+==（）℃。由经验式查[]0.245L 40.49()T E αμ-=文献
式中，
L μα--塔顶与塔底平均温度下的液相黏度塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度
查文献[]5在95.7℃ 苯的粘度：0.26mPa s ?；甲苯的粘度：0.27mPa s ?。
加料液体的平均粘度：
0.260.27
0.265mPa s 2
+=? 0.2450.49(2.460.265)0.544T E -=??=。
精馏段实际板层数 N 9/0.54417=≈精
提馏段实际板层数 N 7/0.54413=≈精
所以精馏塔的总实际塔板数为171330N N N =+=+=精提
1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
1.3.1进料温度的计算
查苯—甲苯的气液平衡数据文献[]1，可知
58.95=F t ℃
4.81=D t ℃
110=W t ℃
精馏段平均温度： C t m 49.882
)
58.954.81(1=+=
提馏段平均温度： C t m 79.1022
)58.95110(2=+=
1.3.2 操作压强
塔顶压强D P =101.33kPa 进料板压强：F P =113.23kPa 塔底压强：w P =KPa 33.122
精馏段平均操作压力：KPa Pm 28.1072
)
13.11333.101(1+=
提馏段平均操作压力：KPa Pm 78.1172)
33.12223.113(2=+=
1.3.3平均摩尔质量的计算
塔顶：9393.0,9744.011===x Y X D
kmol
kg M kmol kg M LDm VDm /85.7892)9393.01(789393.0/36.7892)9744.01(789744.0=?-+?==?-+?=
进料板：3230.0,5400.0==F F x Y
kmol
kg M kmol kg M LFm VFm /48.8792)3230.01(783230.0/44.8492)5400.01(785400.0=?-+?==?-+?=
塔釜：0114.0,0277.0==w W x Y
kmol
kg M kmol kg M LWm VWm /84.9192)0114.01(780114.0/61.9192)0277.01(780277.0=?-+?==?-+?=
精馏段平均摩尔质量：
kmol
kg M lmol
kg M Lm Vm /17.832
48.8785.78/40.812
44
.8436.781
1=+==+=
提馏段平均摩尔质量
kmol
kg M kmol
kg M Lm Vm /66.892
84.9148.87/03.882
61
.9144.842
2=+==+=
：
1.3.4平均密度计算 (1)气相平均密度vm ρ计算
理想气体状态方程计算，即
精馏段气相密度：31111/90.2)15.27349.88(314.840
.8128.107m kg RT M P m vm m vm =+??=?=
ρ
提留段气相密度：32222
/32.3)
15.27379.102(314.803
.8878.117m kg RT M P m vm m vm =+??=?=
ρ
(2)液相平均密度Lm ρ计算
∑=i i m
ραρ/1
9699.092
)9744.01(789744.078
9744.0=?-+??=
AD α
当4.81=D t ℃时,用内插法求得下列数据
33
3/30.813)
63
.8080301
.045.8139699.0(
1
/63.808,/45.813m kg m kg m kg LDm B A =+=
==ρρρ
对于进料板：58.95=F t 用内插法求得下列数据 33/68.794,/54.797m kg m kg B A ==ρρ 3000.092
)3358.01(783358.078
3358.0=?-+??=
AF α
3/54.795)68
.7947000
.054.7973000.0/(
1m kg LFm =+=ρ
对于塔底：110=w t ℃ ，查表1-4得
3
3
3/3.780)3
.7809800.03.7800200.0/(10200.092)0235.01(780235.078
0235.0/3.780,/3.780m kg m kg m kg LWm
AW B A =+==?-+??=
==ραρρ
精馏段平均密度：3
1
/42.8042
54
.79530.8132
m kg LFm
LDm Lm =+=
+=
ρρρ 提馏段平均密度：
3
/92.7872
54
.7953.7802
2m kg LM LFm
LWm =+=
+=
ρρρ 1.3.5液体平均表面张力计算
液相平均表面张力计算公式：∑=i i Lm x δσ
塔顶：4.81=D t ℃，查文献[]6
m mN m
mN m mN LDm LB LA /19.210.21)9744.01(2.219744.0/0.21,/2.21=?-+?===σσσ
塔板：58.95=F t ℃，查文献[]6
m mN m mN m mN LFm LB LA /63.198.19)3358.01(3.193358.0/8.19,/3.19=?-+?===σσσ
塔底：110=W t ℃，查表1-5得，
m mN m mN LB LA /41.18,/66.17==σσ
m mN LWm /39.1841.18)0235.01(66.170235.0=?-+?=σ 精馏段平均表面张力：m mN Lm /41.202
63
.1919.211=+=σ
提留段平均表面张力：m mN Lm /01.19239
.1863.192=+=σ
1.3.6液体平均粘度计算
[]lg lg ,5m i i x μμ=∑文献
塔顶液相平均的黏度的计算
由4.81=D t ℃ ，用内插法求得：s mP s B ?=?=301.0,m P 304.0A μμ
301
.0lg )9744.01(304.0lg 9744.0lg ?-+?=LDm μ s mP LDM ?=?292.0μ
进料板液相平均黏度的计算
由 58.95=F t ℃ ，用内插法求得： s mP s mP B A ?=?=272.0,263.0μμ 272.0lg )3358.01(263.0lg 3358.0lg ?-+?=LFm μ s mP LFm ?=?269.0μ 塔底液相平均黏度的计算
由110=w t ℃，查表1-6得： s mP s mP B A ?=?=254.0,233.0μμ
254.0lg )0235.01(233.0lg 0235.0lg ?-+?=LWm μs mP LWm ?=?253.0μ
所以 s mP Lm ?=++=
271.03
253
.0269.0292.0μ
1.4 精馏塔工艺尺寸的计算
1.4.1塔径的计算
精馏段气液相体积流量为
31111125.1081.40
0.975m s 36003600 2.90
Vm S Vm V M V ρ-??=
==???
311S1188.5283.17
L 0.00254m s 36003600804.42
Lm Lm L M ρ-??=
==???
提馏段气液体积流量
31222125.1088.03
0.921m s 36003600 3.32
Vm S Vm V M V ρ-??=
==???
312S2288.5288.66
L 0.00277m s 36003600787.92
Lm Lm L M ρ-??=
==???
（1） 精馏段塔径计算
欲求塔径应求出空塔气速u
u =（安全系数）?max u
max u C =式中的C 可有史密斯关联图文献[]7查出 横坐标的数值为
1122
0.00254804.42()()0.04340.975 2.90
s L s V L V ρρ=?= 取间距0.45T H m =，取板上液层高度 L h =0.06m 。 故0.450.060.39T L H h m -=-=
查图得到200.082C =
浮阀塔设计示例 设计条件 拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。 气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s； 气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3； 混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。 设计计算过程 （一）塔径 欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍 即： u＝（0.6～0.8）u F 式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为： 取板间距H T =0.6m，板上液层高度h L =0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20=0.1。由所给出的工艺条件校正得： 最大允许气速： 取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：
由下式计算塔径： 按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m； 实际塔截面积： 实际空塔速度： 安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。 （二）溢流装置 选用单流型降液管，不设进口堰。 1）降液管尺寸 取溢流堰长l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15 因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2) 弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2) 验算液体在降液管的停留时间θ， 由于停留时间θ＞5s，合适。 2）溢流堰尺寸 由以上设计数据可求出： 溢流堰长 l w=0.7×1.4=0.98m 采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即
设计任务书 设计题目： 苯－甲苯连续精馏浮阀塔设计 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 100Kmol h 进料组成： 0.45f x = 馏出液组成： 98.0=d x 釜液组成： 02.0=w x （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器： 泡点回流 回流比： min (1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设 计 要 求 ： (1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 (2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 (3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
目录 摘要 ........................................................................................................................................................................... I 绪论 (1) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (5) 1.1基础物性数据 (5) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (5) 1.2.1已知条件 (5) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (6) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7) 1.2.5操作线方程 (7) 1.2.6用逐板法算理论板数 (7) 1.2.7实际板数的求取 (8) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 1.3.1进料温度的计算 (9) 1.3.2操作压力的计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.3平均摩尔质量的计算 (9) 1.3.4平均密度计算 (10) 1.3.5液体平均表面力计算 (11) 1.3.6液体平均粘度计算 (12) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12) 1.4.1塔径的计算 (12) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 1.5.1溢流装置计算 (14) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (15) 1.7塔板流体力学验算 (16) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (16) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (17) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (18) 1.8塔板负荷性能图 (19) 1.8.1雾沫夹带线 (19) 1.8.2液泛线 (19) 1.8.3 液相负荷上限线 (21) 1.8.4漏液线 (21) 1.8.5液相负荷下限线 (21) 1.9小结 (22) 第二章热量衡算 (23) 2.1相关介质的选择 (23) 2.1.1加热介质的选择 (23) 2.1.2冷凝剂 (23) 2.2热量衡算 (23) 第三章辅助设备 (28)
-- - 目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 3.2.1料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 (8) 3.2.2平均分子量 (8) 3.2.3物料衡算 (8) 3.3塔板数的确定 (8) 3.3.1理论塔板数N T的求取 (8) 3.3.2求理论塔板数N T (9) 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) 3.4.1操作压强P m (12) 3.4.2温度t m (12) 3.4.3平均分子量M精 (12) 3.4.4平均密度ρM (13) 3.4.5液体表面X力σm (13) 3.4.6液体粘度μm L， (14) 3.4.7精馏段气液负荷计算 (14) 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) 4.3.1堰长l W (16) 4.3.2出口堰高h W (16)
4.3.3降液管的宽度W d与降液管的面积A f (16) 4.3.4降液管底隙高度h o (17) 4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 4.5.1气相通过浮塔板的压力降 (18) 4.5.2淹塔 (18) 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 4.7.1雾沫夹带线 (19) 4.7.2液泛线 (20) 4.7.3液相负荷上限线 (20) 4.7.4漏液线（气相负荷下限线） (20) 4.7.5液相负荷下限线 (21) 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27)
滨州学院 课程设计任务书 一、课题名称 甲醇——水分离过程板式精馏塔设计 二、课题条件（原始数据） 原料：甲醇、水溶液 处理量：3200Kg/h 原料组成：33%（甲醇的质量分率） 料液初温：20℃ 操作压力、回流比、单板压降：自选 进料状态：冷液体进料 塔顶产品浓度：98%（质量分率） 塔底釜液含甲醇含量不高于1%（质量分率） 塔顶：全凝器 塔釜：饱和蒸汽间接加热 塔板形式：筛板 生产时间：300天/年，每天24h运行 冷却水温度：20℃ 设备形式：筛板塔 厂址：滨州市 三、设计内容 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
滨州学院化工原理课程设计说明书 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 ⑴写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源 ⑵每项设计结束后列出计算结果明细表 ⑶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
精馏塔设计 苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 1．课程设计的目的 课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练 1．查阅资料选用公式和搜集数据的能力 2．树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。3．迅速准确的进行工程计算（包括电算）的能力。 4．用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。 2 课程设计题目描述和要求 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-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，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，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下： 原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)% 原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号）t/h [单号] （10+0.1*学号）t/h [双号] 产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号] xd=96%，xw=1% [双号] 2 工艺操作条件如下： 常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器←→塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器
浮阀塔课程设计说明书
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中 参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=-
由图53-查得0825 .020 =c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832 .0)20 ( 2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34 m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 3 2 )(100084.2W h OW l L E h = 近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===?=，查得m l h m L W h m h h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则
化工原理课程设计Ⅱ ——浮阀塔的选型设计 专业班级: 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
目录 前言--------------------------------------------------------1设计任务书------------------------------------------------2 设计计算及验算------------------------------------------3 塔板工艺尺寸计算---------------------------------------------3 塔的流体力学验算---------------------------------------------7 塔板负荷性能图------------------------------------------------9 分析与讨论-----------------------------------------------13 结果列表--------------------------------------------------14
化工原理课程设计任务书 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），是根据以下条件做出浮阀塔的设计计算。已知条件： 要求： 1.进行塔的工艺计算和验算 2.绘制负荷性能图 3.绘制塔板的结构图 4.将结果列成汇总表
5.分析并讨论 前言 浮阀塔结构简单，有两种结构型式，即条状浮阀和盘式浮阀，它们的操作和性能基本是一致的，只是结构上有区别，其中以盘式浮阀应用最为普遍。盘式浮阀塔板结构，是在带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片。为了控制阀片的浮动范围，在阀片的上方有一个十字型或依靠阀片的三条支腿。前者称十字架型，后者称V型。目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。 浮阀塔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。 ⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 ⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。 ⑶保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。
年产2.9万吨丙烯精馏浮阀塔结构设计的设计方案 第一部分工艺计算 设计方案 本设计任务为分离丙烯混合物，在常压操作的连续精馏塔分离丙-丙烯混合液：已知塔底的生产能力为丙烯3.6万吨/年，进料组成为0.50（苯的质量分率），要求塔顶馏出液的组成为0.98，塔底釜液的组成为0.02。 对于二元混合物分离采用连续精馏流程，设计中进料为冷夜进料，将原料液通过泵送入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液一部分回流至塔，其余部分经产品冷却器冷却送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比小，故操作回流比取最小回流比的1.2倍。塔釜采用间接加热，塔底产品冷却后送至储罐。 1.1原始数据 年产量：2.9万吨丙烯 料液初温：25~35℃ 料液浓度： 50%（丙质量分率） 塔底产品浓度： 98%（丙烯质量分率） 塔顶苯质量分率不低于 97% 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压） 冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 设备型式：浮阀塔 =45㎏/㎡，地质：地震烈度7级，土质为Ⅱ类场地土，气厂址：地区（基本风压：q 温：-20~40℃）
1.2选取塔基本参数 40.0=苯F x 60.0x F =甲苯 98.0y D =苯 02.0y F =甲苯 03.0x W =苯 97.0x W =甲苯 1.3确定最小回流比 1.3.1 汽液平衡关系及平衡数据 表1-1 常压下苯—甲苯的汽液平衡组成 1.3.2 求回流比 （1）M 苯=78.11 kg/mol, M 甲苯=92.13kg/mol 苯摩尔分率：XF=(50/78.11)/(50/78.11+50/92.13)=0.5412 XD=（97/78.11）/（97/78.11+3/92.13）=0.9744 XW=(2/78.11)/(2/78.11+98/92.13)=0.0235 表1-1 常压下丙烯的汽液平衡组成
板式连续精馏塔设计任务书 一、设计题目：分离苯一甲苯系统的板式精馏塔设计 试设计一座分离苯一甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量 为 50000 吨，原料液中苯的含量为 35 %，分离后苯的纯度达到 98 %, 塔底馏出液中苯含量不得高于1% （以上均为质量百分数） 二、操作条件 厂址拟定于天津地区。 设计内容 1. 设计方案的确定及流程说明 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3. 精馏塔的物料衡算 4. 塔板数的确定 5. 塔体工艺尺寸的计算 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算 7. 塔板流体力学验算 8. 绘制塔板负荷性能图 9. 塔顶冷凝器的初算与选型 10. 设备主要连接管直径的确定 11. 全塔工艺设计计算结果总表 12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图 13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论 1. 塔顶压强： 2. 进料热状态： 3. 回流比： 加热蒸气压强: 单板压降： 4 kPa （表压）； 101.3 kPa （表压）; 塔板类型 浮阀塔板 四、 生产工作日 每年300天，每天 24小时运行。 五、 厂址
一、绪 论 二、设计方案的确定及工艺流程的说明 2.1 设计流程 2.2 设计要求 2.3 设计思路 2.4 设计方案的确定 三、全塔物料衡算 3.2 物料衡算 四、塔板数的确定 4.1 理论板数的求取 4.2 全塔效率实际板层数的求取 五、精馏与 提馏段物性数据及气液负荷的计算 5.1 进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 5.4 液相液体表面张力的计算 目录 5.5 塔内各段操作条件和物性数据表 11 六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 14 6.1塔径的计算 14 6.2塔板主要工艺尺寸计算 15 6.3 塔板布置及浮阀数目与排列 17 5.2 气相平均密度和气相负荷计算 10 5.3 液相平均密度和液相负荷计算 10 11
目录 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 3 课程设计报告内容 (4) 4 对设计的评述和有关问题的讨论 (22) 5 参考书目 (22) 1苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 1．课程设计的目的 2 课程设计题目描述和要求 本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，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，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下： 原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)% 原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号）t/h [单号] （10+0.1*学号）t/h [双号] 产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号] xd=96%，xw=1% [双号] 工艺操作条件如下： 常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，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类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：3 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。
化工原理课程设计 浮阀塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：化工1003 ：皓升 学号：1001010310 成绩： 指导教师：王晓宁
目录 设计任务书 (1) 一、塔板工艺尺寸计算 (2) （1）塔径 (2) （2）溢流装置 (3) （3）塔板布置及浮阀数目与排列 (4) 二、塔板部结构图 (6) 三、塔板流体力学验算 (7) （1）气相通过浮阀塔板的压强降 (7) （2）夜泛 (7) （3）雾沫夹带 (8) 四、塔板负荷性能图 (9) (1)雾沫夹带线 (9) ⑵液泛线 (10) ⑶液相负荷上限线 (10) ⑷漏液线 (11) ⑸液相负荷下限线 (11) 五、汇总表 (13)
设计任务书 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。 已知条件： 其中：n为学号 要求： 1.进行塔的工艺计算和验算 2.绘制负荷性能图 3.绘制塔板的结构图 4.将结果列成汇总表 5.分析并讨论
一 、塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l C u ρρρ-=m ax 式中C 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0963.0)01 .1819(89.10064.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 5.0=，板上液层高度m h l 07.0= ，则图中参数值为 m h H L T 38.007.045.0=-=- 由图53-查得085.020=c ，表面力./38m mN =σ 0.2 0.2 2038() 0.085=0.096 20 20c c σ ?? =?=? ??? max 0.096 2.73/u m s =?= 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max u=0.6u =0.6 2.73=1.63m/s ? 则塔径D 为： 1.22D m = == 按标准塔径圆整D=1.4m ，则 塔截面积： 2 22 54.1)4.1(4 14.34m D A T =?==π
化工原理课程设计—浮阀塔塔板设计 专业:化学工程与工艺 班级:化工0701 姓名:曾超 学号：0701010101 成绩: 指导教师：张克铮
题目: 拟建一浮阀塔用以分离苯—氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 已知条件见下表： （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 塔径欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5.05.0==v l h h V L ρρ取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=,则图中参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=-由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ
0832.0)20(2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996.29.8410832.0max =-?= 取安全系数为0。6，则空塔气速为
m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361.144=??==π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积22201.2)6.1(4 14.34m D A T =?==π （1）实际空塔气速s m A V u T s /801.001.261.1=== 溢流装置选用单溢流弓形降液管,不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l :取堰长D l W 66.0=,即 m l W 056.16.166.0=?=②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 32 )(100084.2W h OW l L E h =近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0OW 3===?=，查得m l h m L W h m h h h OW L W 029.0021.005.0=-=-=则 ③弓形降液管宽度d W 和面积f A : 66.0=D l W 由图103-查得：124.0,0721.0==D W A A d T f ,则 2145.001.20721.0m A f =?=m W d 199.06.1124.0=?= 停留时间s L H A L H A s T f h T f 88.10006 .045.0145.03600=?===θ
前言 精馏按其操作方式可分为简单蒸馏、闪蒸和精馏等。前两者是仅进行一次部分汽化和部分冷凝的过程，故只能部分的分离液体混合物；后者是进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可使混合液得到近乎完全的分离。 将单级分离加以组合变成多级分离。若将第一级中溶液的部分汽化所得气相产品在冷凝器中加以冷凝，然后再将冷凝液在第二级中进行部分汽化，此时所得 气相组成为y 2，且y 2 必大于y 1 (第一级气相产品组成)，若部分汽化的次数越多， 所得蒸气的组成也越高，最后所得到几乎纯态的易挥发组分。同理，若将从各分离器中所得到的液相产品进行多次的部分汽化和分离，那么这种级数越多，所得液相产品的组成越低，最后可得几乎纯态的难挥发组分。因此，汽化和部分冷凝是使得混合液得以完全分离的必要条件。 不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会同时产生传热和传质的双重作用，所以使上级液相回流与下一级气相直接接触，就可以省去中间加热器和冷凝器，因此，回流和溶液的部分汽化而产生上升蒸气是保证精馏过程连续操作的两个必不可少的条件。 总之，精馏是将由不同挥发度的组分所组成的混合液在精馏塔中同时多次地部分汽化和冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。 实现精馏操作的塔设备有板式塔和填料塔两大类，本次设计容为板式塔中的浮阀塔。
1流程的选择 乙醇——水混合液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部释放的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
1 引言 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精馏塔，实现苯—甲苯的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中。 1.1 精馏塔对塔设备的要求 1.生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 2.效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 3.流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 4.有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 5.结构简单，造价低，安装检修方便。 6.能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.2 浮阀塔的优点 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。 5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30。 但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。
浮阀塔课程设计说 明书
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 已知条件见下表： 要求： （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 max u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max
式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=- 由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832.0)20 ( 2.020=?=σ c c s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m /s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如 下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算：
浮阀塔课程设计 1 2020年4月19日
化工原理课程设计 浮阀塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：化工1003 姓名：孙皓升 学号： 成绩： 指导教师：王晓宁
目录 设计任务书............................................................ 错误!未定义书签。 一、塔板工艺尺寸计算 ....................................... 错误!未定义书签。 （1）塔径.................................................... 错误!未定义书签。 （2）溢流装置............................................... 错误!未定义书签。 （3）塔板布置及浮阀数目与排列 ............... 错误!未定义书签。 二、塔板内部结构图 ............................................ 错误!未定义书签。 三、塔板流体力学验算 ....................................... 错误!未定义书签。 （1）气相经过浮阀塔板的压强降............. 错误!未定义书签。 （2）夜泛................................................... 错误!未定义书签。 （3）雾沫夹带.............................................. 错误!未定义书签。 四、塔板负荷性能图 ........................................... 错误!未定义书签。 (1)雾沫夹带线................................................ 错误!未定义书签。 ⑵液泛线 ........................................................ 错误!未定义书签。 ⑶液相负荷上限线......................................... 错误!未定义书签。 ⑷漏液线 ........................................................ 错误!未定义书签。 ⑸液相负荷下限线......................................... 错误!未定义书签。 五、汇总表 ........................................................... 错误!未定义书签。
浮阀塔机械设计 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2012～2013学年第2 学期 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作部门： 一、课程设计题目 浮阀塔的机械设计 二、课程设计内容 1．塔设备的结构设计 包括：塔盘结构，塔底、塔顶空间，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。 2. 塔体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 （1）根据设计压力初定壁厚； （2）计算危险截面的重量载荷、风载荷、地震载荷及偏心载荷； （3）计算危险截面的由各种载荷作用下的轴向应力； （4）计算危险截面的组合轴向拉应力和组合轴向压应力，并进行强度和稳定性校核。 3. 筒体和裙座水压试验应力校核 4. 裙座结构设计及强度校核 包括：裙座体、基础环、地脚螺栓 5. 编写设计说明书一份 6. 手工绘制2号装配图一张，Auto CAD绘3号图一张（换热器）。 三、设计条件 1. 设备类型：自支承式塔设备（塔顶无偏心载荷）； 2. 设置地区环境： 基本风压：q o=400N/㎡; 设计地震烈度：7度（或8度）； 场地土：Ⅱ类。地震加速度0.15g（或者0.3g），地震系数根据自己的需要任取一组；
3. 塔体及裙座的机械设计条件： （1）塔体内径Di=2200mm，塔高近似取H=45000mm； （2）计算压力Pc=1.0MPa（每组中各人的计算压力根据安排表中数据）,设计温度t=250℃； （3）塔体装有N=75层浮阀塔盘，每块塔盘上存留介质层高度为hw=100mm，介质密度为 ρ1=800kg/m3； （4）沿塔高每5m左右开设一个人孔，人数为8个，相应在人孔处安装半圆形平台8-10个，平台宽度为B=900mm，高度为1000mm。 （5）塔外保温层厚度为δs=120mm，保温材料密度为ρ2=300kg/m3； （6）塔体与裙座间悬挂一台再沸器，其操作质量为me=4000kg,偏心距e=2000mm； （7）塔体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数。 （8）裙座统一采用Q235-A （9）塔体与裙座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.85； （10）塔体与封头厚度附加量C=2mm，裙座厚度附加量C=2mm； （11）参考图为书中图8-25，尺寸及数据根据自己组的具体情况设计、标注。四、进度安排 制图地点：暂定HE402，HE404
题目： 拟建一浮阀塔用以分离苯-氯苯混合物（不易气泡），决定采用F1型浮阀，试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。 已知条件见下表： 物系 液相密度ρL 3-?m kg 气相密度ρV 3-?m kg 液相流量L S 13-?s m 气相流量V S 13-?s m 表面张力σ 1-?m N 苯-氯苯 841.9 2.996 0.006 1.61 0.0209 要求： （1）进行塔板工艺设计计算及验算 （2）绘制负荷性能图 （3）绘制塔板结构图 （4）给出设计结果列表 （5）进行分析和讨论 设计计算及验算 1.塔板工艺尺寸计算 （1）塔径 欲求塔径应先给出空塔气速u ，而 m a x u )(?=安全系数u v v l c u ρρρ-=max 式中c 可由史密斯关联图查出，横标的数值为 0625.0)996 .29.841(61.1006.0)(5 .05.0==v l h h V L ρρ 取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=，则图中参数值为 m h H L T 4.005.045.0=-=- 由图53-查得0825.020=c ，表面张力./9.20m mN =σ 0832.0)20 ( 2.020=?=σ c c
s m u /399.1996 .2996 .29.8410832.0max =-? = 取安全系数为0.6，则空塔气速为 m/s 84.0399.16.0u max =?=?=安全系数u 塔径m u V D s 562.184 .014.361 .144=??== π 按标准塔径圆整m D 6.1=，则 塔截面积 22201.2)6.1(4 14 .34 m D A T =?= = π 实际空塔气速 s m A V u T s /801.001 .261.1=== （2）溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下： ①堰长W l ：取堰长D l W 66.0=，即 m l W 056.16.166.0=?= ②出口堰高W h ：OW L W h h h -= 采用平直堰，堰上液层高度OW h 可依下式计算： 3 2 )(100084.2W h OW l L E h = 近似取1=E ，则可由列线图查出OW h 值。 m 021.0h 056.1,/6.213600006.0O W 3===?=，查得m l h m L W h m h h h O W L W 029.0021.005.0=-=-=则 ③弓形降液管宽度d W 和面积f A ： 66.0=D l W 由图103-查得： 124.0, 0721.0==D W A A d T f ，则 2145.001.20721.0m A f =?= m W d 199.06.1124.0=?=
浮阀塔专业课程设计
化工原理课程设计 浮阀塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：化工1003 姓名：孙皓升 学号： 成绩： 指导教师：王晓宁
目录 设计任务书 ............................................................. 错误！未定义书签。 一、塔板工艺尺寸计算 ....................................... 错误！未定义书签。 （1）塔径............................................ 错误！未定义书签。 （2）溢流装置.......................................... 错误！未定义书签。 （3）塔板布置及浮阀数目与排列.......... 错误！未定义书签。 二、塔板内部结构图 ............................................. 错误！未定义书签。 三、塔板流体力学验算 ....................................... 错误！未定义书签。 （1）气相通过浮阀塔板的压强降 ... 错误！未定义书签。 （2）夜泛.......................................... 错误！未定义书签。 （3）雾沫夹带 ............................................. 错误！未定义书签。 四、塔板负荷性能图 ........................................... 错误！未定义书签。 (1)雾沫夹带线 ............................................... 错误！未定义书签。 ⑵液泛线 ......................................................... 错误！未定义书签。 ⑶液相负荷上限线 ......................................... 错误！未定义书签。 ⑷漏液线 ......................................................... 错误！未定义书签。 ⑸液相负荷下限线 ......................................... 错误！未定义书签。 五、汇总表 ........................................................... 错误！未定义书签。