北京理工大学珠海学院
课程设计任务书
2011 ～2012学年第一学期
（含技术指标）
其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；m
℃饱和水蒸汽加热，加热蒸汽的压力为;
设备热损失为加热蒸汽供热量的；
冷却水进口温度℃，出口温度℃；
时间设计安排
10.14—10.21 设计动员，下达任务书，
查阅资料，拟定设计方
案，方案论证，物性数据
计算
10.21—11.11 工艺计算（物料衡算、确
定回流比、计算理论板层
数、实际板层数、实际进
料板位置）
11.11—11.18 塔结构设计（物性数据的
计算、塔径计算、塔结构
尺寸的计算、水力学性能
校验、负荷性能图及塔高
的计算）
11.18—11.25 热量衡算；附属设备的选
型和计算
11.25-12.02 绘制带控制点的工艺流程
图（CAD图）
12.02—12.09 绘制带控制点的工艺流程
图，（借图板和丁字尺，
手工绘制图）
12.09—12.16 编写设计说明书，答辩要
求
2012.01.03 将说明书及图纸装订并提
交
2012.1.4—1.5 答辩
四、基本要求
设计内容要求
序
号
1 设计工艺方案的选定精馏方式及设备选型等方案的选定和论证（包括
考虑经济性；工艺要求等）绘制简单流程图
2 精馏塔的工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比、全塔效率、实际
塔板数、实际进料位置等的确定
3 塔板和塔体的设计设计塔高、塔径、溢流装置及塔板布置等
4 水力学验算绘制塔板负荷性能图
5 塔顶全凝器的设计选型计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量
6 塔釜再沸器的设计选型计算再沸器的传热面积和加热介质的用量
7 进料泵的选取选取进料泵的型号
8 绘图绘制带控制点的流程图（CAD和手工绘制）
9 编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算结果，流程图，参
考资料等
1
答辩每班数不少于20人答辩
教研室主任签名：
2011年10 月14
摘要
课程设计任务书
摘要 IV
1 前言 1
2 设计方案的说明及确定 2 2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3 塔板的工艺设计 6
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4 塔板的流体力学计算 23 4.1气相通过浮阀塔板的压降4.2淹塔
4.3雾沫夹带
4.4塔板负荷性能图
5 热量衡算 33
5.1塔顶冷凝器的热量衡算
5.2 加热介质的选择 33
5.3 冷却剂的选择 33
5.4 热量衡算 34
6 塔附件设计
6.1接管 38
6.2筒体与封头 40
7 塔总体高度的设计
7.1塔的顶部空间高度 42
7.2塔的底部空间高度 42
7.3塔的总体高度 42
8 塔附属设备设计
8.1 冷凝器的选择 43
8.2 再沸器的选择 44
9 结论
参考文献
主要符号说明
附录
附录A. 筛孔排布图 50
附录B 工艺流程图 52
谢辞
1 前言
化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物,其中大部分是均相混合物.生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏过程使气、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。该过程是同时进行传质,传热的过程。
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，并取得了良好的效益。精馏塔主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板、喷射型塔板等[4]。板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功取代泡罩塔是效益巨大的成果，板式塔的设计已达到较高的水平，结果比较可靠。而浮阀塔在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，对其性能研究也较充分。浮阀塔具有以下的优点：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、塔板压降及液面落差较小、塔的造价低等[4]。因此我选用浮阀塔。
本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作等内容。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件、物性参数及接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
2 设计方案的说明及确定
2.1设计方案的确定
2.1.1 装置流程的确定
精馏有连续精馏和间歇精馏之分，连续精馏属于稳态操作，塔内各项参数不随时间变化，适合原料处理量大且需获得组成一定的产品的混合物的分离；而间歇精馏为非稳态操作。因此本设计中采用连续精馏[1]。
由于乙醇-正丙醇物系可以采用江河水或循环水作冷却介质，冷却费用较少，所以采用水作冷却介质。
塔顶冷凝器可采用全凝器或分凝器，工业上以全凝器为主，以便准确地控制回流比。塔顶分凝器对上升蒸汽有一定的增浓作用，若后续装置使用气态物料，宜用分凝器。由于本设计中塔顶产品为液态，故采用全凝器。对于小塔，回流冷凝器一般安装在塔顶，冷凝液由重力作用回流入塔[3]，故本设计中将塔顶冷凝器安装在塔顶平台。
2.1.2 操作压力的选择
蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压蒸馏。所以本设计中的操作压力采用常压[1]。
2.1.3 进料热状况的选择
精馏操作有五种进料状况，工业上常采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料。这样，进料温度就不受季节、气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比较容易控制。而且，精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近，塔径可以相同，设计制造也比较方便[3]。因为乙醇-正丙醇为一般物系，所以本设计中采用泡点进料。
2.1.4 塔釜料液的加热方式的选择
精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量[3]。故本设计采用再沸器加热塔釜料液。
2.1.5 回流比的选择
设备费用和操作费用之和为最低时所对应的回流比为适宜回流比。要得到经济上合适的回流比,必须进行详尽的经济衡算和最优化设计。通常在设计过程中只作定性考虑，由此选用的回流比随意性很大, 往往
选取的不一定是合适的回流比。因此本设计中经验公式：[9]确定适宜回流比。此公式为通过对精馏过程的分析,以回流比R、理论塔板数N组成的（R+1）N为目标函数,用最优化方法通过计算机求解得到的确定适宜回流比的经验计算式，因此本设计中所选用的适宜回流比比较合理。
2.2 塔体工艺尺寸的计算
因为乙醇-正丙醇可视为理想物系，故塔的各股物流的相对挥发度的确定可运用相对挥发度的定义式和拉乌尔定律，采用试差法，用Excel快速、准确地计算出特定组成下的相对挥发度，从而可以计算出全
塔的平均相对挥发度。也因为乙醇-正丙醇可视为理想物系，所以可以采用逐板计算法，运用Excel快速地计算出理论塔板数以及进料板的位置。根据经验公式确定总板效率，从而可求出实际塔板数，并求出塔的有效高度。
依据课程设计任务书的要求，通过相关经验公式计算及图表查取数据，取适宜的塔板间距算出塔径。
2.3 塔板工艺尺寸的计算
塔板工艺尺寸的计算包括溢流装置的设计和塔板的设计。
溢流装置包括溢流堰、降液管和降液管底隙高度等几部分，其结构和尺寸对塔的性能有着重要的影响。在计算时，根据经验参数及相关公式计算出堰长，堰高、降液管底隙高度等相关数据，然后根据计算结果选择装置。再进行塔板设计，计算完后进行核算，如不合理则反复调试至设计合理。
2.4 接管的计算
根据相关参考书上的经验值选取各物流的适宜流速，计算出各管径。由于物系不具有腐蚀性且在低的压力下操作，故选用低压流体输送用焊接钢管或普通热轧无缝钢管，查管径规格，选取各管管径。
2.5 工艺流程图
2.5.1 原料液的走向
1.原料液走向
再沸器
全凝器
泡点进料
图2-1 精馏工艺流程图
注：F为进料液物流，组成为；D为塔顶馏出液物流，组成为；W为塔底釜液物流，组成为；
2.5.2 全凝器内物流的走向
塔顶冷凝液
冷却水
冷却水
塔顶蒸汽
图2-2 全凝器物流流程图注：全凝器内物料走壳程，冷却水走管程；
2.5.3 再沸器内物流的走向
物料
冷却水
冷却水
物料
图2-3 再沸器物流流程图
注：再沸器内加热蒸汽走壳程，物料走管程；
3 塔板的工艺设计
3.1 精馏塔的物料衡算
F：进料量（kmol/s）:原料组成（摩尔分数，下同）
D：塔顶馏出液流量（kmol/s）:塔顶组成
W：塔釜残液流量（kmol/s）:塔底组成
质量分数和摩尔分数间的换算关系为
（3-1）乙醇的摩尔质量： MA=46kg/kmol
正丙醇的摩尔质量：MB=60kg/kmol
原料乙醇组成： = 51.63%
塔顶组成：=99.23%
塔底组成：= 2.59%
进料量 F=30000吨/年
==0.0219kmol/s
物料衡算式：
F=D+W
联立代入数据求解：D=0.0111kmol/s,W=0.0108kmol/s
物料衡算结果如表3-1所示。
表3-1 物料衡算表
输入输出
项目进料%
51.63
kmol/s
0.0219
项目
馏出液
釜残液
%
99.23
2.59
kmol/s
0.0111
0.0108
3.2 精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算
表3-2 常压下乙醇-正丙醇物系的平衡数据（摩尔分数）
T/℃97.60 93.85 92.66 91.60 88.32 86.25 84.98 84.13 83.06 80.50 78.38 x 0 0.126 0.188 0.210 0.358 0.461 0.546 0.600 0.663 0.884 1.0 y 0 0.240 0.318 0.349 0.550 0.650 0.711 0.760 0.799 0.914 1.0
3.2.1 温度
利用表中数据由插值法求得,, ;
1. : , =85.42℃
2. : , =78.52℃
3. : , =96.83℃
4. 精馏段平均温度：= 81.97℃
5. 提馏段平均温度: = 91.13℃3.2.2密度
已知：混合液密度：
(3-2
混合气密度：
(3-3
塔顶温度：=78.52℃
气相组成：：, =99.43%
进料温度：=85.42℃
气相组成：: ，=68.99%
塔底温度：=96.83℃
气相组成：，=4.93%
1.精馏段
液相组成:
气相组成:
所以
2.提馏段
液相组成:
气相组成:
所以kg/kmol
kg/kmol
表3-3 不同温度下乙醇和正丙醇的密度表温度/℃70 80 90 100
754.2 742.3 730.1 717.4 乙醇
759.6 748.7 737.5 726．1 正丙醇
求在、、下乙醇和正丙醇的密度（单位：）
=85.42℃，,
,
, =739.50
=78.52℃, , =744.06
, =750.31
, =744.12
=96.83℃, , =721.43
, =729.71
, =729.54
所以
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
kg/kmol
3.2.3 混合液体表面张力
（3-4）
表3-4 不同温度下乙醇和正丙醇的表面张力表
温度/℃乙醇表面张力
（）正丙醇表面张力（）
60 20.25 21.27
80 18.28 19.40
100 16.29 17.50
求在、、下乙醇和正丙醇的表面张力（单位：）
乙醇的表面张力：,
=17.74
,
=18.43
, =16.61
正丙醇的表面张力：，=18.89
，=19.54
，=17.80
1.精馏段平均表面张力
2.提馏段平均表面张力
3.2.4 混合物的粘度
表3-5 不同温度下乙醇和正丙醇的粘度表
温度/℃乙醇的粘度/（）正丙醇的粘度/（）
60 0.601 0.899
80 0.495 0.619
100 0.361 0.444 求在下混合物的粘度（单位：）
=81.97℃，：，=0.482
：，=0.602
=91.13℃，：，=0.420
：，=0.522
1.精馏段粘度
2.提馏段粘度
3.2.5 相对挥发度
由得
由得
由得
1.精馏段平均相对挥发度
2.提馏段平均相对挥发度
3.3 理论塔板的计算
理论板：指离开此板的气液两相平衡，而且塔板上液相组成均匀。
理论板的计算方法：可采用逐板计算法、图解法，在本次设计中采用逐板计算法。
3.3.1 求操作线方程
泡点进料，所以q=1,即q线为一直线。塔的平均相对挥发度
。根据气液平衡方程求q线方程：
，
所以，
TOC \o "1-3" \h \u 一设计任务书.. PAGEREF _Toc7399 2 二塔板的工艺设计 (5) （一）设计方案的确定 (5) （二）精馏塔的物料衡算 (5) 1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数 (5) 2. 物料衡算 (6) (三)物性参数的计算 (6) 1.操作温度的确定 (7) 2. 密度的计算 (7) 3.混合液体表面张力的计算 (11) 4.混合物的粘度 (12) 5.相对挥发度 (13) (四)理论板数及实际塔板数的计算 (14) 1.理论板数的确定 (14) 2.实际塔板数确定 (18) (五)热量衡算 (18) 1.加热介质的选择 (18)
2. 冷却剂的选择： (19) 3.比热容及汽化潜热的计算 (19) (六)塔径的初步设计 (23) 1.汽液相体积流量的计算 (23) 2.塔径的计算与选择 (23) (七)溢流装置 (25) 1.堰长 (25) 2.弓形降液管的宽度和横截面积 (25) 3.降液管底隙高度 (26) 4.塔板分布 (26) 5. 浮阀数目与排列 (26) （八)汽相通过浮阀塔板的压降 (29) 1.精馏段 (29) 2.提馏段 (30) （九)淹塔 (30) 1.精馏段 (30) 2.提馏段 (31) （十)雾沫夹带 (31)
（十一)塔板负荷性能图 (32) 1.雾沫夹带线 (32) 2.液泛线 (34) 3.液相负荷上限线 (35) 4.漏液线 (35) 5.液相负荷下限线 (35) 三、塔总体高度计算 (38) 1.塔顶封头 (39) 2.塔顶空间 (39) 3.塔底空间 (39) 5.进料板处板间距 (40) 6.裙座 (40) 四、塔的接管 (40) 1.进料管 (40) 2.回流管 (41) 3.塔底出料管 (41) 4.塔顶蒸汽出料管 (41) 5.塔底蒸汽管 (42)
课程设计报告书丙酮水连续精馏浮阀塔的设计学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 指导教师江燕斌 课程编号 课程学分 起始日期
目录 \ "" \ \ \
第部分设计任务书 设计题目：丙酮水连续精馏浮阀塔的设计 设计条件 在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮水混合物。生产能力和产品的质量要求如下： 任务要求(工艺参数)： .塔顶产品(丙酮)：, (质量分率) .塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率) .原料中丙酮含量：质量分率(*) .原料处理量：根据、、返算进料、、、 .精馏方式：直接蒸汽加热 操作条件： ①常压精馏 ②进料热状态q=1 ③回流比R=3R min ④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强 冷却水进口温度℃、出口温度℃，热损失以计 ⑤单板压降≯ 设计任务 .确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。 .计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置 .塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。 .作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。 .塔的附属设备选型,计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、塔底蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型，各接管尺寸的确定。
第部分设计方案及工艺流程图 设计方案 本设计任务为分离丙酮水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点°），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。 工艺流程图
化学与环境工程学院 《化工原理》课程设计 设计题目：年产量1.5万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计 专业班级： 指导教师： 学生姓名： 学号： 起止日期 2011.06.13-2011.06.24 目录 1．设计任务 (2) 2．设计方案 (3) 3.1 物料衡算 (6) 3.2 摩尔衡算 (7) 4．塔体主要工艺尺寸 (7) 4.1 塔板数的确定 (7) 4.1.1 塔板压力设计 (7) 4.1.2 塔板温度计算 (8) 4.1.3 物料相对挥发度计算 (9) 4.1.4 回流比计算 (9) 4.1.5 塔板物料衡算 (10) 4.1.6 实际塔板数的计算 (11) 4.1.7 实际塔板数计算 (12) 4.2 塔径计算 (12) 4.2.1 平均摩尔质量计算 (12) 4.2.2 平均密度计算 (13)
4.2.3 液相表面张力计算 (14) 4.2.4 塔径计算 (14) 4.3 塔截面积 (15) 4.4 精馏塔有效高度计算 (15) 4.5 精馏塔热量衡算 (16) 4.5.1 塔顶冷凝器的热量衡算 (16) 4.5.2 全塔的热量衡算 (18) 5．板主要工艺尺寸计算 (21) 5.1 溢流装置计算 (21) 5.1.1 堰长 l (21) w 5.1.2 溢流堰高度 h (21) W 5.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (22) 5.1.4 降液管底隙高度h0 (22) 5.2 塔板布置 (22) 5.2.1 塔板的选用 (22) 5.2.2 边缘宽度和破沫区宽度的确定 (23) 5.2.3 鼓泡区面积的计算 (23) 5.2.4 浮阀的数目与排列 (23) 5.3 阀孔的流体力学验算 (25) 5.3.1 塔板压降 (25) 5.3.2 液泛 (26) 5.3.3 液沫夹带 (27) 5.3.4 漏液 (29) 6．设计筛板的主要结果汇总表 (30)
北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ～2012学年第一学期 学生姓名：谢威宁专业班级：09化工1班 指导教师：李青云工作部门：化工与材料学院 一、课程设计题目乙醇和正丙醇物系分离系统的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1.设计条件 生产能力：25000吨/年（每年按300天生产日计算） 原料状态：苯含量40%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料； 分离要求：塔顶馏出液中苯含量99%（wt%）；塔釜苯含量2%（wt%）操作压力：100kPa 其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.9R m 2.具体设计内容和要求 （1）设计工艺方案的选定 （2）精馏塔的工艺计算 （3）塔板和塔体的设计 （4）水力学验算 （5）塔顶全凝器的设计选型 （6）塔釜再沸器的设计选型 （7）进料泵的选取 （8）绘制流程图 （9）编写设计说明书 （10）答辩
三、进度安排 时间设计安排 10.26—10.28 设计动员，下达任务书，查阅资料，拟定设计方案，方案论证，物性数据计算 10.28—11.11 工艺计算（物料衡算、确定回流比、计算理论板层数、实际板层数、实际进料板位置） 11.11—11.18 塔结构设计（物性数据的计算、塔径计算、塔结构尺寸的计算、水力学性能校验、负荷性能图及塔高的计算） 11.18—11.25 热量衡算；附属设备的选型和计算 11.25-12.02 绘制带控制点的工艺流程图（CAD图） 12.02—12.09 绘制带控制点的工艺流程图，（借图板和丁字尺，手工绘制图）12.09—12.16 编写设计说明书，答辩要求 2012.01.03 将说明书及图纸装订并提交 2012.1.4—1.5 答辩 四、基本要求 序号设计内容要求 1 设计工艺方案的选定精馏方式及设备选型等方案的选定和论证（包括 考虑经济性；工艺要求等）绘制简单流程图 2 精馏塔的工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比、全塔效率、实际 塔板数、实际进料位置等的确定 3 塔板和塔体的设计设计塔高、塔径、溢流装置及塔板布置等 4 水力学验算绘制塔板负荷性能图 5 塔顶全凝器的设计选型计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量 6 塔釜再沸器的设计选型计算再沸器的传热面积和加热介质的用量 7 进料泵的选取选取进料泵的型号 8 绘图绘制带控制点的流程图（CAD和手工绘制） 9 编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算结果，流程图，参 考资料等 10 答辩每班数不少于20人答辩 教研室主任签名： 2011年10 月14 日
第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下： 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。 在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％ -35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液
⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。 ⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。 ⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔分离乙醇－水混合物。 生产能力（塔顶产品）3000 kg/h 操作周期 300 天／年 进料组成 25% （质量分数，下同） 塔顶馏出液组成≥94% 塔底馏出液组成≤0.1% 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况泡点 单板压降：≤0.7 kPa 设备型式筛板 三、设计容： (1) 精馏塔的物料衡算； (2) 塔板数的确定： (3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 [ 设计计算 ] （一）设计方案选定 本设计任务为分离水－乙醇混合物。 原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
精馏塔设计 目录 § 1 设计任务书 (1) § 1.1 设计条件 (1) § 2 概述 (1) § 2.1 塔型选择 (1) § 2.2 精馏塔操作条件的选择 (3) § 2.3 再沸器选择 (4) § 2.4 工艺流程 (4) § 2.5 处理能力及产品质量 (4) § 3 工艺设计 (5) § 3.1 系统物料衡算热量衡算 (5) § 3.2 单元设备计算 (9) § 4 管路设计及泵的选择 (28) § 4.1 进料管线管径 (28) § 4.2 原料泵P－101的选择 (31) § 5 辅助设备的设计和选型 (32)
§ 5.1 贮罐………………………………………………………………………………… 32 § 5.2 换热设备…………………………………………………………………………… 34 § 6 控制方案…………………………………………………………………………………… 34 附录1~………………………………………………………………………………………… 35 参考文献………………………………………………………………………………………… 37 后 记 (38) §1 设计任务书 §1.1 设计条件 工艺条件：饱和液体进料，进料量丙烯含量x f =65%（摩尔百分数） 塔顶丙烯含量D x =98%，釜液丙烯含量w x ≤2%，总板效率为0.6。 操作条件：建议塔顶压力1.62MPa （表压） 安装地点：大连 §2 概述 蒸馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）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的应用。其中，简单蒸馏与平衡蒸馏只能将混合物进行初步的分离。为了获得较高纯度的产品，应
前言 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 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分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。 板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。 【精馏塔设计任务书】 一设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 二工艺条件
乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算；
c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。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，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两
设计条件如下： 操作压力：105.325 Kpa（绝对压力） 进料热状况：泡点进料 回流比：自定 单板压降：≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa（表压） 全塔效率：E T=47% 建厂地址：武汉 [ 设计计算] （一）设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。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入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸气加热，塔底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 甲醇的摩尔质量：M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量：F=（3.61*10 3）/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算：160.21=D+W 甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y 图（附表） ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e（0.324 ，0.324）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交战坐标为（x q=0.324,y q=0.675） 故最小回流比为R min= （x D- y q）/（ y q - x q）=0.91 取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=（R+1）D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间：2010、12、20-2011、1、6
化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 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.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4)
1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1 流程简介 (7) 2.2 工艺参数选择 (8) 3 工艺计算 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (22) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22) 5.1.1液沫夹带校核 (22) 5.2.2塔板阻力校核 (23) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (25) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26) 5.2.5 漏液限校核 (26) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26) 5.3 塔结构数据汇总 (29) 6 塔的总体结构 (30) 7 辅助设备的选择 (31) 7.1塔顶冷凝器的选择 (31) 7.2塔底再沸器的选择 (32) 7.3管道设计与选择 (33)
一、课程设计题目乙醇和正丙醇物系分离系统的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1.设计条件 生产能力：25000吨/年（每年按300天生产日计算） 原料状态：乙醇含量35%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料； 分离要求：塔顶馏出液中乙醇含量99%（wt%）；塔釜乙醇含量2%（wt%）操作压力：100kPa 其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.5R m 2.具体设计内容和要求 （1）设计工艺方案的选定 （2）精馏塔的工艺计算 （3）塔板和塔体的设计 （4）水力学验算 （5）塔顶全凝器的设计选型 （6）塔釜再沸器的设计选型 （7）进料泵的选取 （8）绘制流程图 （9）编写设计说明书 （10）答辩 三、进度安排
四、基本要求 教研室主任签名： 年月日 摘要 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，石油化工等领域中被广泛应用。精馏是使易挥发组分进入气相，难挥发组分进入液相，从而使液体混合物分离。本次设计任务为处理25000吨/年的乙醇和正丙醇混合物。 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了升气管和泡罩，在塔板开孔上设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量上下浮动，自行调节，使气缝速度稳定在某一数值。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。本设计通过物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的浮阀塔。 关键词浮阀塔乙醇正丙醇回流比
符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s W c----边缘无效区宽度 m W d----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----质量分率无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜
· 成绩 华北科技学院 化工原理课程设计 说明书 设计题目：分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计 姓名：熊先清 ` 专业：化学工程与工艺 班级：化工B091 学号： 4112 指导教师：高丽花李辰明 设计时间：2012年6月10日至2012年6月22日完成时间：2012年6月22日 评语： 目录 ] 目录错误!未定义书签。 一设计任务书错误!未定义书签。 二塔板的工艺设计错误!未定义书签。
（一）设计方案的确定错误!未定义书签。 （二）精馏塔的物料衡算错误!未定义书签。 1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数错误!未定义书签。 2.物料衡算错误!未定义书签。 (三)物性参数的计算错误!未定义书签。 ~ 1.操作温度的确定错误!未定义书签。 2.密度的计算错误!未定义书签。 3.混合液体表面张力的计算错误!未定义书签。 4.混合物的粘度错误!未定义书签。 5.相对挥发度错误!未定义书签。 (四)理论板数及实际塔板数的计算错误!未定义书签。 1.理论板数的确定错误!未定义书签。 2.实际塔板数确定错误!未定义书签。 ， (五)热量衡算错误!未定义书签。 1.加热介质的选择错误!未定义书签。 2.冷却剂的选择错误!未定义书签。 3.比热容及汽化潜热的计算错误!未定义书签。 4.热量衡算错误!未定义书签。 (六)塔径的初步设计错误!未定义书签。 1.汽液相体积流量的计算错误!未定义书签。 2.塔径的计算与选择错误!未定义书签。 ] (七)溢流装置错误!未定义书签。 1.堰长l W错误!未定义书签。 2.弓形降液管的宽度和横截面积错误!未定义书签。 3.降液管底隙高度错误!未定义书签。 (八)塔板分布、浮阀数目与排列错误!未定义书签。 1.塔板分布错误!未定义书签。 2. 浮阀数目与排列错误!未定义书签。 二、塔板的流体力学计算错误!未定义书签。 ~ （一）汽相通过浮阀塔板的压降错误!未定义书签。 1.精馏段错误!未定义书签。 2.提馏段错误!未定义书签。 （二）淹塔错误!未定义书签。 1.精馏段错误!未定义书签。 2.提馏段错误!未定义书签。 （三）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。 2.液泛线错误!未定义书签。
化工原理课程设计任务书 1.设计题目： 常压连续筛板式精馏塔分离乙醇—正丙醇二元物系的设计。 2.原始数据及条件： 进料：乙醇含量0.5（摩尔分数，下同），其余为正丙醇，F=3400Kg/h,塔顶进入全凝器，塔板压降0.7Kpa。 分离要求：塔顶乙醇含量0.90；回收率为0.95；全塔效率0.55。 操作条件：塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料； R/Rmin=1.6 。 3.设计任务： （1）完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。（2）画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。 （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。
摘要 在本次任务中，根据化工原理课程设计的要求设计的是乙醇----丙醇连续浮阀精馏塔，除了要计算其工艺流程、物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算，以外，并对精馏塔的主要工艺流程进行比较详细的设计，并画出了精馏塔的工艺流程图和设备条件图。 本次设计选取回流比R=1.8Rmin=1.6×1.34=2.144应用图解法计算理论版数，求得理论塔板NT为12块（包括塔釜再沸器），第6块为进料板。设计中采用的精馏装置有精馏塔 ,冷凝器等设备,采用间接蒸汽加热，物料在塔内进行精馏分离,余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走,完成传热传质. 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。预热器采用管壳式换热器。用99.97℃塔釜液加热。料液走壳程，釜液走管程。本设计采用了筛板塔对乙醇-丙醇进行分离提纯，塔板为碳钢材料，通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。 关键字：乙醇-丙醇筛板塔物料衡算
第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (2) 三、设计内容： (2) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (3) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (15) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (22) 第三章总结 (23) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算
化工原理课程设计说明书板式精馏塔设计1
前言 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 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分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。 - 33 -
板式精馏塔也是很早出现的一种 板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 化工原理课程设计是培养学生化 工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础 知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行 - 33 -
性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 本课程设计的主要内容是过程的 物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。 【精馏塔设计任务书】 一设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 - 33 -
DN700甲醇精馏塔设计 一、甲醇精馏塔设计的背景与意义 精馏塔是化工工业中广泛使用，是分离工艺中的重要设备。而精馏是甲醇生产的重要后处理工序，在甲醇生产中占据重要的位置。甲醇精馏塔是精馏的核心设备，它与产品质量回收率消耗定额三废排放及处理等方面密切相关甲醇精馏塔既可采用板式塔，也可采用填料塔。近年来，我国精馏塔内件技术有了长足发展，如高效导向筛板、新型垂直筛板、新型导向浮阀塔板及新型规整填料等技术开始被广泛采用[1]。 甲醇精馏装置是甲醇生产的重要处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗20%左右。甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量；先进、节能、高效的精馏装置，对降低成本、节能降耗、提高产品竞争力和企业经济效益起到重要的作用。 加强对甲醇精馏塔的研究与改进，不断满足化学工业的要求，达到低成本、低耗能、节能环保、绿色高效等要求，有利于我国化学工业科学快速的发展，不断赶上国际以及发达国家的脚步，提升自己的竞争实力。 二、国内外对本课题的研究现状 现阶段，国内外的研究聚焦于新型高效性能塔板的开发及工业应用；塔板设计、开发更趋于科学化的方向。在填料塔研究方面，不断研究新型、高效的填料来提高填料塔的效能。随着时代的发展，国内外对精馏塔的研究更趋向于经济、安全、高效、清洁方向发展，推动精馏设备的前进与发展。 2.1精馏塔的发展 从精馏设备的历史发展来看，精馏技术与石油、化学加工工业的发展是相辅相成、相互刺激、共同进步的发展关系。精馏技术的任何进步，都会极大刺激化学加工工业的技术发展，同样在石油、化学加工工业发展的每一个历史阶段都会对精馏设备技术提出更高的要求。 ①.阶段一：20～50年代 ●1920年，有溢流的泡罩塔板开始应用于炼油工业，开创了一个新的炼油时代 ●泡罩塔板对设计水平要求不高、对各类操作的适应能力强、对操作控制要求低等特性在当时被认为 是无可替代的板型 ●Rachig环填料塔主要应用于较小直径的无机分离塔设备中，同时也开发了Pall环，标志着现代乱 堆填料的诞生 ②.阶段二：50～70年代 ●消除放大效应的研究：AIChE研究 ●浮阀塔板的开发
化工原理课程设计说明书 ( 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 设计者： 专业：化学工程与工艺 学号： 指导老师： " 2006年6月19日
化工原理课程设计任务 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 ) 设计条件 系统进料：25oC 处理量： 25，000吨/年 进料浓度：28%乙醇（质量） 处理要求：塔顶乙醇浓度≥ 94% （质量） 塔底乙醇浓度≤ %（质量）塔顶压强：4kPa(表压) 进料状态：泡点进料 … 回流比： 冷却水温： 28oC 加热蒸汽： MPa（表压） 设备形式：筛板塔 年工作时： 7200小时 年工作日： 300天（连续操作） 塔顶冷凝器采用全凝器 塔低再沸器为间接蒸汽加热 ;
目录 一、前言…………………………………………………………… 二、设计方案简介………………………………………………… 三、| 艺流程图及说四、工 明…………………………………………... 五、工艺计算及精馏塔设计 1、工艺条件…………………………………………………………….. 2、汽液平衡数据……………………………………………………….. 3、物料衡算………………………………………………………………. 4、实际塔板数确定……………………………………………………… 5、精馏塔内汽液负荷计算………………………………………………… 6、工艺条件及物性数据计算……………………………………………… 7、} 8、塔和塔板主要工艺尺寸计算………………………………………… 9、塔板负荷性能图………………………………………………………… 六、辅助设备设选型计算 七、课程设计的其它问题……………………………………….. 八、选用符号说明……………………………………………… 九、参考文献……………………………………………………. 十、结束语…………………………………………………………、
精馏实验 一、原始数据： 液相组成x 气相组成y 沸点℃1/x 1/y 0 0 97.16 0.126 0.24 93.85 7.9365 4.1667 0.188 0.318 92.66 5.3191 3.1447 0.21 0.339 91.6 4.7619 2.9499 0.358 0.55 88.32 2.7933 1.8182 0.461 0.65 86.25 2.1692 1.5385 0.546 0.711 84.98 1.8315 1.4065 0.6 0.76 84.13 1.6667 1.3158 0.663 0.799 83.06 1.5083 1.2516 0.844 0.914 80.59 1.1848 1.0941 1 1 78.38 1.0000 1.0000 Cp KJ/Kmol/K 乙醇r KJ/Kmol 822.2064 2.9050
二、数据处理 全回流 塔顶 折光率 质量浓度 摩尔分数 温度℃ ① 1.3625 81.3 ② 1.3625 平均 1.3625 0.8364 0.8696 塔底 折光率 ① 1.3758 ② 1.3740 平均 1.3749 0.2597 0.3139 7板 折光率 ① 1.3725 ② 1.3725 平均数 1.3725 0.3713 0.4351 8板 折光率 ① 1.3741 ② 1.3752 平均数 1.3747 0.2713 0.3269 计算示例： （1）折光率3625.12 3625 .13625.1=+= n （2）质量分数8364.0209.643625.1*512.46-=+= （3）摩尔分数=8696.060 8364 .0-1468364.0468364 .0=+ 正丙醇r KJ/Kmol Cp KJ/Kmol/K 713.2920 2.7165 混合液rm KJ/Kmol Cpm KJ/Kmol/K 735.0749 2.7542 料液摩尔分数与折光率关系 料液 摩尔分数 摩尔分数 乙醇 0% 100% 折光率 1.3805 1.359