目录
一、设计任务书 (2)
二、物料衡算 (3)
1. 计算依据 (3)
2. 物料衡算 (3)
2.1 精馏塔物料算 (3)
2.2 预热器物量衡算 (4)
2.3 全凝器物量衡算 (4)
2.4 再沸器物量衡算 (5)
2.5全凝器冷凝介质的消耗量 (5)
四、设备设计与选型 (6)
1. 精馏塔工艺设计 (6)
2. 精馏塔的结构尺寸设计 (18)
五、总结 (20)
六、参考文献 (20)
07级生物工程专业《化工原理》课程设计任务书设计课题：乙醇—水连续精馏浮阀塔设计
一、设计条件
1、原料液乙醇含量： 32.5 %（质量分数）。
2、产品要求：塔顶x
D = 0.83 塔底残液x
W
= 0.01 （摩尔分率）。
3、原料处理量： 9.5 t/h
4、操作条件：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，回
流比R=(1.2~2)R
min
5、设备形式：浮阀塔（F1型）
6、厂址：邵阳地区，邵阳地区夏天水温25~28℃，邵阳地区大气压力99kPa
二、设计任务和要求
1、确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关
控制或观测所需的主要仪表与装置；
2、精馏塔的工艺计算与结构设计：
1）物料衡算确定理论板数和实际板数；
2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；
3）确定塔板和降液管结构；
4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核，并对特定板的结构进行个别调整；
5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。
3、计算塔高；
4、估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量和再沸器换热面积。
5、绘制精馏装置工艺流程图、塔板结构图（用计算机绘制3A图纸打印）；
物料衡算
1、计算依据
1.1《乙醇—水连续精馏浮阀塔设计》
1.2. 乙醇—水系统t—x—y数据
2.物料衡算
2.1 精馏塔总物料衡算
159.018
/675.046/325.046
/325.0=+=
Xf
已知： X D =0.83, X W =0.01
kmol kg Mf /452.2218841.046159.0=?+?=
mol kg Md /24.411817.04683.0=?+?= mol kg Mw /28.181899.04601.0=?+?=
h kmol F /12.423452
.22105.93
=?=
F=D+W, FXf=DXd+WXw
解得 D=76.884kmol/h W=346.236kmol/h
2.2.预热器物料衡算
预热器的进料、出料与精馏塔相同
2.3 冷凝器（全凝器）的物料衡算
泡点进料 q=1 由下图可知Ym=0.33726 则有
图1
X D/(Rm+1)=0.33726 Rm=1.46
R=1.5Rm=1.5×1.46=2.2
L=RD=2.2×76.884=169.14
V=(R+1)D=3.2×76.884=246.03kmol/h
Vy=DX D+LX D
246.03y=(76.884+169.14)×0.83 y=0.83
2.4 再沸器的物料衡算
y’=0.025375q=1 V’=V=246.03kmol/h
L’=V’+W=246.03+346.236=592.3kmol/h L’
x=V’y’+WX W X=0.0164
2.5 全凝器冷凝介质的消耗量Wc 以及换热面积Ac
Qc=(R+1)D(Ivd-Ild)
查得 I vd =1266kJ/kg I Ld =253.9kJ/kg 则
Qc=(2.2+1)×76.884(1266-253.9)=2.49×105kJ/h=69167J/s 冷却水进出温度 25℃ 、35℃,热流体进出温度为78.494℃ 、40℃ 平均温度下查得Cpc=4.174kJ/kg.℃
s kg h kg t t Cpc Qc Wc /66.1/5.5965)
2535(174.41049.2)12()(5
==-??=-=水
C t m
?=----?1.2125
35ln
)
2535()40494.78( K 取700W ·m -2/℃，则
27.41
.2170069167
m t K Q A m c =?=?=
2.6 再沸器蒸汽消耗量W 以及换热面积A
查得99.626℃下 Ivd=2260kJ/kg Ild=840kJ/kg 则 Wc （水）=s kg V s /48.081.174.972=?=ρ
s kJ Ivd W c Qc /8.1084226049.0)(=?==水
s kg Ild Qc Wc /29.1840
8
.1084)(===
乙醇
设备设计与选型
精馏塔工艺设计
1.精馏塔理论板数
作出平衡线（x —y 图），图1
由泡点进料得得q=1,则q 线方程为X=X F =0.159
从而求得: R min=1.46 实际回流比为：R=1.5Rmin=1.5×1.46=2.2
1.1精馏段操作线方程：y=Rx ／(R+1) +X D ／(R+1)
代入数据得：y=2.2x ／(2.2+1) +0.83／(2.2+1) =0.6875x+0.26
1.2提留段操作线方程：y=L ′x ／(L ′-W) –WX W ／（L ′-W ）
代入数据得：y=346.236x ／246.03 -346.236×0.01／246.03=1.407x-0.01407
1.3理论塔板数的求取
由操作线方程及q 线方程，气液平衡线作图(图1)得： 理论板数为：N T =18(不包括再沸器) 进料位置：从塔顶往下数N=16
2.精馏塔实际塔板数
由T-X-Y 图求得：T D =78.494 O C T F =99.496O C T W =99.626O C
塔顶与塔釡的平均温度：T=(T D +T W )／2=(80.54+110.19)／2=95.37O C ，故
54.923
626
.99494.78096.99=++=
Tm O C
在此温度下，查得s mPa ?=30773.0水μ s mPa ?=38.0乙醇μ
=-+=水）（乙醇μμμXf Xf m 10.159×0.38+0.841×0.3.775=0.319mPa.s 故全塔效率 E T =0.17-0.616㏒μm=0.17-0.616㏒0.319=0.476 E T =N T ／N P ×100% (N T :理论板数 N P :实际塔板数) 故 实际塔板数：N P =N T ／E T =18／0.476=38(不包括再沸器) 其中 精馏段 N 精=15/0.476=32 提馏段 N 提=3/0.476=6 实际进料位置：从塔顶往下数16／0.476=33
3.计算塔径、塔高
3.1计算塔径
u
V D S
π4=
D —塔径,m; S V —塔内气体流量，s m /3； u —空塔气速，m/s 3.1.1精馏段 V
V
L C
u ρρρ-=max max u —极限空塔气速, m/s; C —负荷系数, V L ρρ,—分别为塔内液，气两相的密度，kg/m 3. 精馏段依据恒摩尔假设
乙醇（气）3/735.1644.351314.8001
.046110300m kg RT PM =???==
ρ 水（气） 3/679.0644
.351314.8001
.018110300m kg RT PM =???==ρ v p =0.83×1.735+0.17×0.679=1.56kg/m
3
V S =VM D /v p =246.03×41.24/1.56=1.81m 3
/h
塔顶液相密度：L=169.14koml/h
乙醇(液) m1=169.14×0.83×46=6457.76kg/h 水(液) m2=169.14×0.17×18=517.57kg/h 查得：T D =80.54O C 时
乙醇(液) ρ= 740.15kg/m 3 水(液) ρ= 972.74kg/m 3
l p =0.83×740.15+0.17×972.74=779.69kg/m
3
选取塔板间距,假设选H T =400mm,板上层清液高度h L =60mm;则 H T －h L =340mm
031.056
.169.77981.10025.0==v Vs Ls L ρρ
根据史密斯关联图,查得 C 20=0.075 根据 2.020)20
(
σ
C C =
液相所含乙醇的平均摩尔分率为
337.03
843
.001.0159.0=++
查得临界温度 乙醇Tc1=243.1℃ 水Tc2=374.2℃ 故临界液体温度
Tmc=∑x i T ic =0.337×（273+243.1）+0.663×（273+374.2）=603K 查得25℃下乙醇水溶液的表面张力，σ1=26dyn/cm
2
.12
.1)25273(603)494.78273(6031212??
?
???+-+-=??
?
?
??--=T Tmc T Tmc σσ则 cm dyn /63.202=σ
故 C=C 20（20.63/20）0.2=0.075×(20.63/20)0.2 =0.075
V V L C
u ρρρ-=max =075.0s m /675.156
.156
.169.779=-? 乘以安全系数,得到适宜的空塔气速u u=0.7u max =0.7×1.675=1.1725m/s
m u Vs D 402.11725
.114.381.144=??==
π 按标准塔径圆整D=1.5m 3.1.2提馏段
提馏段气相密度根据 RT
pM
=
ρ 求取 乙醇（气） 3/64.175.372314.8001
.046110300m kg RT PM =???==ρ 水（气） 3/64.05
.372314.8001
.018110300m kg RT PM =???==ρ ρV =0.01×1.64+0.99×0.64=0.65kg/m 3
L ’=W+V ’ V ’=L ’-W=592.3-346.236=246.03kmol/h V S =V ’Mw/ρv=246.03×18.28/0.65=1.92m 3/s 查得：T W =99.6O C 时
乙醇(液) ρ= 723.51kg/m 3 水(液) ρ= 958.66kg/m 3 ρL =0.01×723.51+0.99×958.66=956.3 kg/m 3 L S =L ’Mw /ρL =592.3×18.28/956.3=0.003m 3/s
06.065
.03
.95692.1003.0==v Vs Ls L ρρ
根据《化工原理》下册P129史密斯关联图,查得 C 20=0.083
同精馏段相同算法，得σ2=18.55dyn/cm
082.0)20
55.18(083.0)20(202
.02.0=?==σ
C C V V L C
u ρρρ-=max =0.082s m /81.265
.065
.05.763=-? 乘以安全系数,得到适宜的空塔气速u u=0.7u max =0.7×2.81=1.967m/s
m u Vs D 115.1967
.114.392.144=??==
π 按标准塔径圆整D=1.2m
在精馏段与提馏段中取较大的D 值，并圆整到标准塔径D=1500mm
3.2计算塔高Z
对于精馏塔
塔顶空间: H d =1.2m 塔底空间: H b =2.5m 人孔数S: 每6块板设置一人孔 616
38
≈-=
S (个) 进料口处板间距: H f =0.5m 开设人孔处板间距 H t ’=0.6m
塔高（不包括封头和裙座高），考虑到进料口与人孔在同一位置.
Z=H d +(N-2-S)H t +SH t ’+H F +Hw
=1.2+(38-2-6)×0.4+4×0.6+0.5+2.5 =18.6m
4、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：
4.1 出口堰
堰长L w 对单溢流可取Lw=( 0.6～0.8) D 取 Lw=0.7D=0.7×1500=1050mm
4.2 堰高l h
根据 l w ow h h h =+
前面已取l h =60mm 再取h ow =10mm 则解得 h w =60-10=50mm
4.3弓形溢流管的宽度W d 及面积A f
因为0.7w l D = 由图查得 15.0=D Wd
0.09f T A A = W d =0.15×1.5=0.225m=225mm 塔截面积22277.15.14
4
m D At =?=
=
π
π
A f =0.09A T =0.09×1.77=0.1593m 2 验算降液管内液体的停留时间θ,
s Ls
H A T f 5.250025
.04
.01593.0=?=
=
θ
停留时间θ>5s 故降液管尺寸可用.
4.4降液管底隙高度h o
根据 o
，
w s
o u l L h =
若取h 0=15mm, 则液体通过降液管时的流速
s m u o /16.0015
.005.10025
.0'=?=
（一般经验值为u ’0=0.07-0.25m/s ）
5、塔板布置
5.1各区尺寸
破沫区高度W s 取W s =75mm 无效区宽度C W C W =50mm
5.2浮阀的数目
阀孔直径d 0 d 0=39mm
取阀孔功能因子F=11,则气体通过伐孔的速度：
s m v
u /9.856
.11111
0==
=
ρ
计算每层板上的阀孔数N
1709
.8039.014.34
81.14
20
2
0≈???=
=
u d Vs
N π
个
5.3排列方式
计算塔板上的鼓泡区面积A a ，即
?????
?+-=?R x R x R x A a arcsin 18022
22π m Wc D
R 7.005.075.02=-=-=
m Ws Wd D
x 45.0075.0225.075.0)(2
=--=+-=
故 A Q =?????
?+--R x R x R x 1222sin 1802 π =2
1222166.17.045.0sin 7.018014.345.07.045.02m =??
?????+--
因为D=1500mm,采用分块式塔板，以便通过人孔装拆塔板，浮阀排列采用等腰三角形叉排。取同一排的孔心距t=75mm,相邻两排间的孔心距t ’=65mm
在CAD 中作图得到实际开孔数N=202
图2 实际阀孔数
按N=202重新核算
s m N
d Vs
u
/5.7202
039.014.3818
.144
2
00
2=???=
=
π
4.956.1
5.70=?==v u F ρ 在9-12之间，合适 空塔流速 s m D Vs
u /023.15
.114.34
81.14
2
2
=??=
=
π
塔板开孔率：00000006.131005
.7023.1100=?=?=
u u φ 在10%-14%之间，合适 6、浮阀塔的流体力学验算
6.1 气相通过浮阀塔板的压强降
计算塔板压降，即 σh h h h l c p ++=
式中 h p —与气体通过一层浮阀塔板的总压强降相当的液柱高度，m ；
h c —与气体克服干板阻力所产生的压强降相当的液柱高度，m ；
h l —与气体克服板上充气液层的静压强所产生的确良压强降相当的液
柱高度，m ；
h σ—与气体克服液体表面张力所产生的压强降相当的液柱高度，m
6.1.1气体通过干筛板的流动阻力hc
计算干板阻力，即
h c =5.34g
u l o v ρρ22=5.34m 0306.081.969.77925.756.12
=????
6. 1.2 板上充气液层阻力h 1
本设备分离乙醇与水的混合液 可取充气系数εo =0.5
h l =εo h L =0.5×0.06= 0.03m
6.1.3 液体表面张力造成的阻力
此阻力很小，忽略不计。
因此，气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为 h p =0.0306+0.03=0.0606m (单板压降△p p =h p ρL g=463.5Pa)
6.2液泛
为了为阻止塔内发生液泛，降液管内清液层高度H d 应服从 H d =h p +h L +h d ≦φ(H T +h W )
m h l L h o w s d 004.0)015
.005.10025.0(153.0)(
153.02
2=?== 则 H d =0.0606+0.004+0.06=0.1246m 取φ=0.50,又已选定H T =0.50m,h W =0.03m
则φ（H T + h W ）=0.50×(0.4+0.05)=0.225m 可见 H d ﹤φ（H T + h W ），符合防止淹塔的要求。
6.3 雾沫夹带
计算泛点率，即
泛点率=
%10036.1?+-b
F L
s V
L V s
A KC Z L V ρρρ
板上液体流径长度 Z L = D-2W d =2.5-2×0.225=1.05m 板上液流面积 A b =A T -2A f =1.77-2×0.1593=4.1514m 2
取物性系数K=1.0,又查得泛点负荷系数C F =0.11,将以上数值代入上式，
得， %80%534514
.111.0105
.10025.036.156
.169.77956
.181
.1≤=????+-=
泛点率
6.4 漏液
当动能因子05F u ==时，其漏夜量为允许的10%，此时的操作气速为最小操作气速u min ，此时的气体流量为最小气体流量。
s m F u v
o
o /456
.15min ==
=
ρ（最小气速）
s m s m Nu d V o o s /81.1/965.04202039.04
4332
min 2min <=??==
）（ππ（最小气体流量） 7、塔板负荷性能图
1 雾沫夹带上限线
取泛点率=80%代入泛点率计算式
4514
.111.005.136.156.169.77956
.136.18.0??+-=
+-=
S
S
b
F L
S V
L V S
L V A KC Z L V ρρρ
经整理可得雾沫夹带上限方程为：
S S L V 7.3184.2-= （1）
2 液泛线
3
/22
2
S S S dL cL b aV --=
其中，a=1.910094.0202
69.77956
.11091.1102
52
5
=??
?=?N L v ρρ
15.005.0)5.015.0(4.05.0)1(=?--+?=--+=w r h H b δφφ
2/3
S 2S
2
S
3
2
3
/22222103.2L -65106L -96.51V 97.005
.11
667.002.1)5.01(1)667.0()1(612015.005.1153
.0153.0==?
??+=+==?==
，代入上式，经简化可得w
o
w l E d h l c δ （2）
3. 液体负荷上限线
取那么,5s =θ
s m H A r
f /013.05
4
.01593.05
L 3smax =?=
=
（3） 4.漏液线
取动能因数以限气体最小负荷：,5=O F s m v
N d V s /965.05
432m i n ==
ρπ （4） 5.液相负荷下限线
取h ow =0.006代入h ow 计算式：
006.002.1100084
.23
/2min =??
?????w s l L
整理可得：s m L s /00087.03min = （5）
根据上述各线方程式，可画出下图所示操作负荷性能图。
图3
由塔板负荷性能图可以看出：根据生产任务规定的气液负荷，可知操作点P （0.00181，2.5）在正常操作范围内。连接OP 作出操作线，由图可知，该塔由雾沫夹带及液相负荷下限，即漏液所控制，由图可读得（V S ）max =2.706m 2/s, （Vs ）min=0.965。所以塔德操作弹性为： 操作弹性=8.2965
.0706
.2
现将计算结果汇总如下：
精馏塔的结构尺寸设计
1、进料管
进料体积流量：
3/4.921841.075.958159.061.723m kg F =?+?=ρ
s m FM V f
f
sf /00286.04
.921452
.2212.4233=?=
=
ρ
取适宜输送速度u f =2.0m/s. 故
m u V d f
sf tf 043.02
00286
.044=??=
=
ππ
经圆整选取热轧无缝钢管（YB231-46）规格：φ45mm 3? 实际管内流速： s m u f /4.20039
.000286
.042=??=
π
2.釜残液出料管
3/3.95699.066.95801.051.723m kg w =?+?=ρ
釜残液体积流量：s m M W V W
W
SW /00184.03
.95628
.18236.346,3=?=
=
ρ
取适宜输送速度故,/5.1s m u w = m d 04.05
.100184
.04=??=
π计
经圆整选取热轧无缝钢管规格：mm 345?φ 实际管内流速：s m u w /54.1039
.000184
.042
=??=
π 3.回流液管
回流液体体积流量：
s m DM V D
D
SD /00113.069
.77924
.41884.763=?=
=
ρ
利用液体重力回流，取适宜速度那么,/5.0s m u D =
m d 054.05
.000113
.04=??=
π计
经圆整选取轧无缝钢管规格：mm 5.357?φ 实际管内流速：s m u /95.0039.000113
.042
=??=
π
4.塔顶上升蒸汽管
塔顶上升蒸汽体积流量：
s m V SV /8.156
.124
.41884.76)12.2(1)DM (R 3v
D
=??+=
+=
ρ
选取适宜速度那么,/20s m u v = m d 34.020
8
.14=??=
π计
圆整选取热轧无缝钢管规格：mm 5400?φ 实际管内流速：s m u v /3.144.08
.142
=??=
π
5.水蒸汽进口管
h k m o l D V /03.246884.762.32.30=?== 通入塔水蒸汽体积流量 s m V SO /06.2597
.018
03.2463=?=
选取适宜的速度u o =25m/s,那么 m d 32.025
06
.24=??=
π计
圆整选取热轧无缝钢管规格：mm 5325?φ 实际管内流速：s m u o /84.24325
.006
.242
=??=
π
总结
这次的化工原理课程设计，让我受益匪浅。不仅让我对精馏的具体过程有了进一步的了解，对理论知识有了进一步的理解，也很好地锻炼了我们的思维能力和动手能力，同时更增强了独立思考和解决问题的能力，同学之间的互助合作精神也得到了很好的体现。这次课程设计为我以后进入社会奠定了良好的基础，积累了宝贵的经验。
这次的设计虽然让我遇到了不少麻烦，但却让我对乙醇与水的分离有了初步的了解。精馏是分离乙醇与水的重要方式，精馏设备的设计也是必不可少的，它经过初步计算，核算，以及设备选型等几大步骤。
总之，这次的课程设计让我们对工艺计算有了进一步的了解，为我们以后的发展提供了帮助。
参考文献
[1]谭天恩等.化工原理.上册.北京.化学工业出版社，2006
[2]谭天恩等.化工原理.下册.北京.化学工业出版社，2006
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。
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)
化工原理课程设计乙醇-水连续精馏塔的设计 姓名 学号 年级 专业化学工程与工艺 系（院）化学化工学院 指导教师张杰 2013年 6月
目录 第一章绪论 (1) 第二章塔板的工艺设计 (3) 2.1 精馏塔全塔物料衡算 (3) 2.2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (3) 2.3 理论塔板的计算 (8) 2．4 塔径的初步计算 (10) 2.5 溢流装置 (11) 2.6 塔板布置及浮阀数目与排列 (12) 第三章塔板的流体力学计算 (14) 3.1 气相通过浮阀塔板的压降 (14) 3.2 淹塔 (15) 3.3 液沫夹带 (15) 3.4 塔板负荷性能图 (16) 第四章附件设计 (20) 4.1 接管 (21) 4.2 筒体与封头 (22) 4.3 除沫器 (22) 4.4 裙座 (22) 4.5 吊柱 (22) 4.6 人孔 (23) 第五章塔总体高度的设计 (23) 第六章塔附属设备设计 (23) Q (23) 6.1确定冷凝器的热负荷 c 6.2 冷凝器的选择 (24) 参考书目 (24) 主要符号说明 (25) 结束语 (26)
（一）设计题目 乙醇-水连续精馏塔的设计 （二）设计任务及操作条件 1) 进精馏塔的料液含乙醇30%（质量分数，下同），其余为水； 2) 产品的乙醇含量不得低于93%； 3) 残液中乙醇含量不得高于0.5%； 4) 每年实际生产时间：7200小时/年，处理量：80000吨/年； 5) 操作条件 a) 塔顶压力：常压 b) 进料热状态：饱和液体进料 (或自选) c) 回流比： R=1.55Rmin d) 加热方式：直接蒸汽 e) 单板压降：≤0.7kPa （三）板类型 浮阀塔 （四）厂址 临沂地区 （五）设计内容 1、设计说明书的内容 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性数据的计算； 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）设计结果汇总 10) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求 绘制生产工艺流程图（选作）； 注:常压下乙醇-水气液平衡组成与温度的关系见课程设计教材附录(105页)
化学工程与工艺专业 《化工原理》课程设计说明书 题目：浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计姓名： 班级学号： 指导老师： 同组学生姓名： 完成时间：
《化工原理》课程设计评分细则 说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(<60) 评审 单元 评审要素 评审内涵 评审等级 检查 方法 指导 老师 评分 检阅 老师 评分 设计 说明书 35% 格式规范 是否符合规定的格式要求 5-4 4-3 3-2 2-1 格式 标准 内容完整 设计任务书、评分标准、 主要设备计算、作图、后记、参考文献、小组成员及 承担任务 10-8 8-6 6-4 4-1 设计 任务书 设计方案 方案是否合理及 是否有创新 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 工艺计算 过 程 计算过程是否正确、 完整和规范 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 设计 图纸 30% 图面布置 图纸幅面、比例、标题栏、明细栏是否规范 10-8 8-6 6-4 4-1 图面布 置标准 标注 文字、符号、代号标注 是否清晰、正确 10-8 8-6 6-4 4-1 标注 标准 与设计 吻合 图纸设备规格 与计算结果是否吻合 10-8 8-6 6-4 4-1 比较图纸与说明书 平时 成绩 20% 出勤 计算、上机、手工制图 10-8 8-6 6-4 4-1 现场 考察 卫生 与纪律 设计室是否整洁、 卫生、文明 10-8 8-6 6-4 4-1 答辩 成绩 15% 内容表述 答辩表述是否清楚 5-4 4-3 3-2 2-1 现场 考察 内容是否全面 5-4 4-3 3-2 2-1 回答问题 回答问题是否正确 5-4 4-3 3-2 2-1 总 分 综合成绩 成绩等级 指导老师 评阅老师 （签名） （签名） 年 月 日 年 月 日
乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。 对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 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： 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。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：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。 四：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。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 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。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 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
-- - 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)
化工原理课程设计任务书 姓名：熊茂专业：生物工程班级：生物 2010 一、设计题目：正庚烷-正辛烷连续精馏浮阀塔设计 二、设计任务及操作条件 设计任务： （1）原料液中含正辛烷 %(质量) （2）塔顶馏出液中含正辛烷不得高于2%(质量) （3）年产纯度为%的正辛烷3万吨 操作条件 （1）塔顶压力：4kPa（表压） （2）进料热状态：泡点进料 （3）回流比：R= （4）塔底加热蒸汽压力：（表压） （5）单板压降：≤ （6）全塔效率：ET=59% 三、塔板类型 F1型浮阀塔 四、工作日 每年运行300天，每天工作24小时 五、公司厂址 厂址：重庆市长寿区新工业园区胜利路128号 六、具体设计内容 设计说明书的内容 （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性数据的计算 （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 设计图纸要求 （1）绘制生产工艺流程图 （2）精馏塔的工艺条件图（双溢流浮阀塔） （3）设计基础数据表
目录 一、绪论................................................. 错误!未定义书签。 1．设计方案的思考.................................... 错误!未定义书签。 2.设计方案的特点..................................... 错误!未定义书签。 3．工艺流程的确定.................................... 错误!未定义书签。 二、设备工艺条件的计算................................... 错误!未定义书签。 1．设计方案的确定及工艺流程的说明.................... 错误!未定义书签。 2．全塔的物料衡算.................................... 错误!未定义书签。 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率.................. 错误!未定义书签。 平均摩尔质量.................................... 错误!未定义书签。 料液及塔顶底产品的摩尔流率...................... 错误!未定义书签。 3．塔板数的确定...................................... 错误!未定义书签。 相对挥发度的计算................................. 错误!未定义书签。 平衡线方程求算................................... 错误!未定义书签。 精馏塔的气、液相负荷............................. 错误!未定义书签。 精馏段、提馏段操作线方程......................... 错误!未定义书签。 4．精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算.......... 错误!未定义书签。 操作压力的计算.................................. 错误!未定义书签。 操作温度的计算................................... 错误!未定义书签。 平均摩尔质量的计算.............................. 错误!未定义书签。 平均密度的计算.................................. 错误!未定义书签。 平均粘度的计算.................................. 错误!未定义书签。 平均表面张力的计算.............................. 错误!未定义书签。 5．精馏塔的塔体工艺尺寸计算.......................... 错误!未定义书签。 精馏段塔径的计算................................. 错误!未定义书签。 提馏段塔径的计算............................... 错误!未定义书签。 精馏塔有效高度的计算............................ 错误!未定义书签。 6、塔板主要工艺尺寸的计算............................ 错误!未定义书签。 精馏段.......................................... 错误!未定义书签。 提馏段........................................... 错误!未定义书签。 7．浮阀的流体力学验算................................ 错误!未定义书签。 精馏段.......................................... 错误!未定义书签。 提馏段........................................... 错误!未定义书签。 8、塔板负荷性能图.................................... 错误!未定义书签。 精馏段负荷性能图................................. 错误!未定义书签。 提馏段负荷性能图................................ 错误!未定义书签。 三、计算结果总汇........................................ 错误!未定义书签。 四、结束语.............................................. 错误!未定义书签。 五、符号说明：........................................... 错误!未定义书签。 六、参考文献............................................. 错误!未定义书签。
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
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： 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。 二：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。 三：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。 四：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。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 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。
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
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
浮阀板式精馏塔设计方案 第1章设计条件与任务 1.1设计条件 在常压操作的连续板式精馏塔分离乙醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加热，生产能力和产品的质量要求如下： 生产能力：年处理乙醇-水混合液35 000吨(300天/年） 原料：乙醇含40%(质量分数，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量为93% 塔底乙醇含量为0.35% 操作条件：①塔顶压力：4kPa(表压)；②进料热状态：自选；③回流比：自选；④单板压降≤0.7kPa。 建厂地址： 1.2设计任务 1 全塔物料衡算、操作回流比和理论塔板数的确定。 2 计算冷凝器和再沸器热负荷。 3 计算精馏段、提馏段的塔板效率，确定实际塔板数。 4 估算塔径。 5 板式塔的工艺尺寸计算，包括溢流装置与塔板的设计计算。 6 塔板的流体力学性能校核，包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液及液泛的校核。 7 绘制塔板的负荷性能图。塔板的负荷性能图由液相负荷下限线、液相负荷上限线、漏液线、液沫夹带线和溢流液泛线确定。 8 塔的结构确定，包括塔体结构与塔板结构。 塔体结构：塔顶空间，塔底空间，人孔(手孔），支座，封头，塔高等。 塔板结构：采用分块式塔板还是整块式塔板。 9 塔的附属设备选型,包括塔顶冷凝器、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(视情况而定）。 10 精馏塔各接管尺寸的确定。 11 绘制精馏塔系统工艺流程图。 12 绘制精馏塔装配图。 13 编写设计说明书。 14计算机要求：编写程序、CAD绘图等。 15 英语要求：撰写英文摘要。 16 设计说明书要求：逻辑清楚，层次分明，书写工整，独立完成。
第2章设计方案的确定图2.1 板式精馏塔的工艺流程简图
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
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
第一篇化工原理课程设计任务书 1.1设计题目 苯-甲苯连续精馏（浮阀）塔的设计 1.2设计任务 1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算 （1）流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算； （2）塔板数的计算； （3）塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）； （4）塔体各接管尺寸的确定； （5）冷却剂与加热剂消耗量的估算。 2.设计说明及讨论 3.绘制设计图 （1）流程图（A4纸）； （2）塔盘布置图（8开坐标纸）； （3）工艺条件图（1号绘图纸）。
1.3原始设计数据 1、原料液：苯-甲苯，其中苯含量为35 %（质量），常温； 2、馏出液含苯：99.2 %（质量）； 3、残液含苯： 0.5 %（质量）； 4、生产能力：4000 (kg/h).
第二篇流程及流程说明 为了能使生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔，塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液，精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流部分连续采出到产品罐（具体流程见附图）。 在流程确定方案选择上，本设计尽可能的减少固定投资，降低操作费用，以期提高经济效益。 1、加料方式的选择： 设计任务年产量虽小，但每小时4000Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。 2、回流方式的选择： 塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。 3、再沸器的选择： 塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。
课程设计 题目：浮阀式连续精馏 塔的设计 教学院：化学与材料工程学院专业：07级精细化工 学号：200740810113 学生：哈哈 指导教师：屈媛夏贤友 2010年 5 月20 日
课程设计任务书 2009 ～ 2010学年第 2 学期 学生：专业班级：07化学工程与工艺（精细化工向） 指导教师：屈媛夏贤友工作部门：化学与材料学院 一、课程设计题目 浮阀式连续精馏塔设计 二、课程设计容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 原料液量1500kg/h，含苯42%（质量分数，下同），乙苯58%；馏出液含苯98%，残液含苯2%；泡点进料；料液可视为理想溶液。 2. 操作条件 常压操作；回流液温度为塔顶蒸汽的露点；间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝对压力）；冷却水进口温度30℃，出口温度为45℃；设备热损失为加热蒸汽供热量的5% 。 3. 设计容 ①物料衡算、热量衡算； ②塔板数、塔径计算； ③溢流装置、塔盘设计； ④流体力学计算、负荷性能图。 三、进度安排 1．5月6日：分配任务； 2．5月6日-5月14日：查询资料、初步设计； 3．5月15日-5月21日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图，塔结构简图。 设计说明书具体包括以下容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。
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., 8.参考文献 (23) 9.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： 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
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 分离丙酮---水连续浮阀式精馏塔工题目 艺设计 板式精馏塔的工艺设计 系（院） 专业 班级 学生 学号 指导教师 职称讲师 二〇一二年六月十三日
目 录 一、化工原理课程设计任务书 ...................................................... 1 二 任务要求 .................................................................... 1 三 主要设计容 .. (1) 1、设计方案的选择及流程说明 (1) 2、工艺计算 (1) 3、主要设备工艺尺寸设计 (1) 4、设计结果汇总 (1) 5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (2) 第1章 前言 (2) 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (2) 1.2精馏塔对塔设备的要求 (3) 第二章流程的确定和说明 (3) 2.1设计思路 (3) 2.2设计流程 (4) 第三章 精馏塔的工艺计算 (5) 3.1物料衡算 (6) 3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (6) 3.1.2塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：VD t 、LD t 、F t 、W t (7) 3.1.3相对挥发度的计算 (7)
3.2回流比的确定 (8) 3.3热量恒算 (8) 3.3.1热量示意图 (8) 3.3.2加热介质的选择 (9) 3.3.3热量衡算 (9) 3.4板数的确 (11) q线方程 (11) 3.4.1精馏段与提馏段操作线方程及 3.4.2全塔效率 (13) 3.4.3实际塔板数 (14) 3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15) 3.5.1操作温度的计算 (15) 3.5.2操作压强的计算 (17) 3.5.3塔各段气液两相的平均分子量 (17) 3.5.4各段组成（摩尔百分量） (19) 3.5.5精馏塔各组分密度 (19) 3.5.6平均温度下液体表面力的计算 (22) 3.5.7气液负荷的计算 (22) 3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (23) 3.6.1塔径的计算 (23) 3.6.2精馏塔塔有效高度的计算 (25) 3.6.3溢流装置的计算 (25)