中州大学
化工原理课程设计
设计题目：筛板式精馏塔设计
学院：化工食品学院
班级： 08级应用化工技术姓名：汪大伟
学号： 200810062150
指导老师：王少鹏
概述（前言）
一、工艺计算
二、塔径计算
三、溢流装置设计
四、塔板布置
五、塔板校核
六、塔板负荷性能图
七、辅助设备
八、计算结果列表参考文献
后记（小结）
设计任务书
体系：苯-甲苯
学号：46-50
年处理量：15万吨
开工天数：300天
塔顶组成：0.98
塔底组成：0.05
原料组成：0.55
进料方式：泡点进料
操作压力：常压
概述
一、筛板精馏塔的结构特点：
筛板塔是扎板塔的一种，内装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。塔内气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下总体呈逆流流动。其结构特点有：1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右。
2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%~40%。
3.塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮阀塔。
4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低30%左右。
二、操作要点：
操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触.
三、应用中的优缺点：
优点:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力使气体由下而上保持一定的压差以克服板间流动阻力。
缺点:1.小孔筛板以堵塞，不适宜处理脏的、黏性大的和带固体粒子的料液。
2.操作弹性较小（约2~3）。
（一）、精馏装置流程图
1-原料液贮槽；2-加料泵；3-原料预热器；4-精馏塔；5-冷凝器；6-冷凝
液贮槽；7-冷却器；8-观测罩；9-馏出液贮槽；10-残液贮槽；11-再沸器（二）、操作流程
如图所示，用泵2将原料液从贮槽1送至原料预热器3中，加
热至一定温度后进入精馏塔4的中部。料液在进料板上与自塔
上部下流的回流液体汇合，逐板溢流，最后流入塔底再沸器11
中在再沸器内液体被加热至一定温度，使之部分汽化，残液作
为塔底产品，而将汽化产生的蒸气引回塔内作为塔底气相回流。
气相回流依次上升通过塔内各层塔板，在塔板上液体接触进行
热值交换。从塔顶上升的蒸气进入冷凝器5中被全部冷凝，并
将一部分冷凝液作用塔顶回流液体，其余部分经冷却器7送入
馏出液贮槽9中作为塔顶产品。
二、工艺计算 （一）物料衡算
0.98780.9830.980.02
7892
D x ==+0.05
780.058450.050.95
7892
W x ==+
0.55
780.59040.550.45
7892F x ==+
M 苯=78kg/kmol ，甲苯M =92kg/kmol
平均摩尔质量
0.590478(10.5904)9283.73/kg kmol
=?+-?=F F A F B M =x M +(1-x )M 8
1.5100.06912/30024360083.73F kmol s
?==???
{F
D
W
F
D W Fx Dx Wx
=+=+由0.069120.069120.59040.9830.05845{D W D W =+?=?+??0.02935/0.03977/{
W kmol s
D kmol s ==?
(二)、作T-x(y)、x-y 图
T-x(y)图 x-y 图
（三）、计算Rmin 苯-甲苯饱和蒸汽压数据
A A A
B A A B B B A B
B P V P X P X P V P X P X === 由a=得
1101.33 2.53439.99a =
= 2127.39 2.51850.6a == 3160.52 2.47
65a ==
4199.33
2.392
83.33a == 5233.05 2.3101.33a ==
1234511
()(2.534 2.518 2.47 2.392 2.3) 2.443
55
m a a a a a a =++++=++++= 0.5904F Xq X ==因为进料方式为泡点进料，则
2.4430.59040.7788
1(1)1(2.4431)0.5904m q q m q a x y a x ?===+-+-?
0.9830.7788
1.084min 0.77880.5904
D q q q x y R y x --===--
（四）操作线方程
min 1.5 1.5 1.084 1.626
R R ==?=取
1．精馏段方程
1 1.6260.983
0.61920.374311 1.6261 1.6261D n n n n R x y x x x R R +=
+=+=+++++
10.61920.3743
n n y x +=+即
2．提馏段方程
对于泡点进料，提馏段下降的液体摩尔流量为
' 1.6260.039770.069120.1338/L L F RD F kmol s =+=+=?+=
'10.13380.029350.05845
''0.13380.029350.13380.02935
m m W m L W y x x x L W L W +=-=-?----
1.2810.01642
m x =- 1 1.2810.01642
m m y x +=-即
3．q 线方程
F 对于泡点进料，q=1,q 线方程为x=x =0.5904
4．相平衡方程
2.443 2.4431(1)1(2.4431)1 1.443ax x x
a x x x ==
+-+-+y=
（五）理论塔板数
110.983
D x ==．逐板计算：y
1110.983
0.9595
(1) 2.443(2.4431)0.983y x a a y =
==----?
20.61920.95950.37430.9684y =?+=
2220.9684
0.9262
(1) 2.443(2.4431)0.9684y x a a y =
==----?
30.61920.92620.37430.9478y =?+=
30.94780.8814
2.443(2.4431)0.9478x ==--? 40.61920.88140.37430.9201y =?+= 40.9201
0.825
2.443(2.4431)0.9201x =
=--?
50.61920.8250.37430.8851y =?+=
50.8851
0.7592
2.443(2.4431)0.8851x =
=--?
60.61920.75920.37430.8444y =?+=
60.8444
0.6893
2.443(2.4431)0.8444x =
=--?
70.61920.68930.37430.8011y =?+=
70.80110.6225
2.443(2.4431)0.8011x ==--?
80.61920.62250.37430.7597y =?+=
80.7597
0.5641
2.443(2.4431)0.7597x =
=--?
8F x x <因为，则改用提馏段操作线方程
9 1.2880.56410.016420.7062
=?-=y
90.7062
0.4959
2.443(2.4431)0.7062x =
=--?
10 1.2880.49590.016420.6188=?-=y
100.6188
0.3992
2.443(2.4431)0.6188x =
=--?
11 1.2880.39920.016420.4950=?-=y
110.4950
0.2863
2.443(2.4431)0.4950x =
=--?
12 1.2880.28630.016420.3503=?-=y
120.3503
0.1809
2.443(2.4431)0.3503x =
=--?
13 1.2880.18090.016420.2153=?-=y 130.2153
0.101
2.443(2.4431)0.2153x =
=--?
14 1.2880.1010.016420.1129=?-=y
140.1129
0.04952
2.443(2.4431)0.1129x =
=--?
14W
x x <因为
则径流塔内理论塔板数为14-1=13块，其中精馏段7块，提馏段6块，第8块为进料板 2．图解法
如图可查得所需理论塔板数为14块。其中精馏段7块，提馏段7块，第8块为进料板。
3．简捷法（吉利兰关联图）
0.983,0.5904,0.05845,min 1.084, 1.626, 2.443
D F W m x x x R R a ======已知因全回流操作所需的理论塔板数最少，故可用芬斯克方程求解：
10.98310.05845lg[()()]lg[]110.9830.05845min 11 6.65
lg lg 2.443D W D W
m x x x x N a --?--=-=-= min 7()N =即不包括再沸器
min 1.626 1.0840.21
1 1.6261R R R --=++于是
min
0.46
2N N N -=+查图，可得
min 614.7N N ==将代入上式，求得（不包括在沸器）
15N =即
（六）实际塔板数 内插法计算温度
12
1112
()
x x x x t t t t --=--
1.0000.780
0.9831.000(80.1)
80.580.1850.130
108.10.058450.130(105)
105110.6{
{o o D D W W t t c t c
t
--=
-=-=-=--?
0.280.25lg lg (1)lg 0.5904lg 0.28(10.5904)lg 0.250.27A B L F A F B L cp cp
x x cp
μ= μ=μ=μ+-μ=+-μ=查附录九得解得
0002.4430.270.665313
24.5255325L T T a cp
E N N E N N E μ=?==%====≈%实实查精馏塔全塔效率关联图得由得块
则实际塔板数为块
二、塔径计算
012
1112
()
t t t t ρρρρ-=
--D=以精馏段塔顶估算塔径t 80.5C 内插法计算液体密度-
3
3
12815.0803.9
815.0(80.580)814.4/8090{{810.0800.2809.5/810.0(80.580)809011
0.98310.983,0.001228
814.4809.5A A B B D D L A B kg m kg m x x t t t ρρρρρρρ--=
-=-?-=-=----<<=+=+=
3
814.3/1.6260.039770.6467/(1)(1.6261)0.039770.1044/L kg m L RD kmol s V R D kmol s
ρ===?==+=+?=解得
塔顶物料平均千摩尔质量为：
3
33(1)0.98378(10.983)9278.24/101.32578.24
2.697/8.314(27380.5)
0.00646778.240.006214/814.30.104478.24
3.029/2.697
D D A D B D g D L L D
g g
M x M x M kg kmol PM kg m RT LM V m s
VM V m s
ρρρ=+-=?+-?=?===?+?===?=
==塔顶气相密度
600,60,0.60.060.540.0062140.0363.029T L T F H mm h mm H h ==-=-===取则分离空间为
208130.0215/,0.0236/(1)0.9830.0215(10.983)0.02360.02154/A B D A D B C N m N m
x x N m σσσσσ-===+-=?+-?=由图查得气体负荷因子为0.125查附录15得
因表面张力的差异，气体负荷因子校正为
200.2
0.2max 0.125
0.13/()()0.02154
0.13 2.26/C C m s
u m s σ
=
=====最大允许速率
取空塔速率为最大允许速率的0.8倍，则空塔速率为
0.8 2.26 1.81/ 1.46u m s D m
=?==
=
=塔径为：
根据标准塔径圆整为D=1.5m
由表8-2可知，当塔径为1.5m 时，其板间距可取600mm 因此，所设板间距可用。 三、溢流装置设计
选堰长与塔径之比为0.65，则堰长为
2.5 2.5
2233
0.650.650.0062143600
23.80.975815 1.030.00621436000.00284(
)0.00284 1.030.0240.975
L L ow lw D m V lw E V h E m lw ==?1.5=0.975?==-=?==??()=查图得2
22
0.060.0240.03636101036102611 3.14 1.5 1.7744
w L ow w o o w T h h h m mm h h h h mm A D m =-=-==-==-=-==π=??=取则
2
0.9750.658171.5
0.0640.064 1.770.11f f T
lw D A A m A ==-==?=根据查图确定降液管横截面积：即
四、塔板布置 取Ws=0.07m,Wc=0.05m
8170.14,0.140.14 1.50.211.5()(0.210.07)0.4722
d
d d s W W D m D
D X W W m
-===?==--=-+=查图确定
即221.50.050.722
0.47
2(arcsin
)2(0.470.7arcsin ) 1.210.7
a D r Wc m X A X r m r =
-=-==?=?=则00
022
22
2
8, 2.5
10.9070.907()0.14514.52.51.21
1.15 1.1534780.02
0.145a a t d mm d d t A n t A A m ??===?=?==%=?=?===?1.21=0.18筛孔按正山角形排列，取孔径则开孔率(
)筛孔数筛孔总面积
五、塔板校核 （一）降液管液泛
0,000.80.80
0.180.116(2)(1.7720.11)
8200.833.029
16.83/0.18
O T f g O d d A A A C V u m s A δ
δ====--?-==
==取板厚查图得孔流系数022
011 2.69716.83()()0.06941229.81814.30.83
g d L u h m g C ρρ==??=?液注
3.029 1.95/2 1.7720.11g a T f V u m s
A A ===--?
0.50.50.50.51.95 3.0/()
a a g F u kg m s ρ==?2.697= 故气相动能因子
8190.59
0.069410.590.060.1048p d L h h h m ββ-==+=+?=查图得充气系数液注
液体通过降液管的压降
22
00.0062140.153(
)0.153()0.0091930.9750.026L r w V h m l h =?=?=?液注
0.60.0360.31822,2
T w T w
H h m H h ?++==+d d p L r d 降液管内清液层高度H ,取泡沫相对密度=0.5H =h +h +h =0.1048+0.06+0.009193=0.174m 则H <故满足要求
故降液管内不发生液泛。
（二）气泡夹带 降液管内停留时间
0.110.1748 3.130.006214f d L A H s s
V τ?===>
故停留时间足够，不会发生气泡夹带现象 （三）液沫夹带 液沫夹带量：
6
6
3.2 3.029
5.710
5.710 1.770.11()()
2.50.021540.6 2.50.06
0.0011g
f T V T L V A A e H h k
g σ---??-=?=?-?-?=液体/kg 干气<0.1kg 液体/kg 干气体
即液沫夹带量可以允许
mm ?60=150f 则泡沫层厚度h =2.5
(四)漏液
克服液体表面张力的作用引起的压降
20020440.02154
0.001359.819.81814.30.008
3.029
17.33/3.1434780.00844L g h m d V u m s
n d σσρπ?=
==??===??液注
筛孔气速
漏液点气速
2020 3.02917.33/3.1434780.00844
4.4 4.40.83 6.97/g OW V u m s n d u C m s
π=
==??==?=筛孔气速17.33
2.49(1.5 2.0)
6.97O OW u K u ===>
即不会发生严重漏液现象
由塔板校核结果可见，塔板结构参数选择基本合理，所设计的各项尺寸可用。
六、塔板负荷性能图
横坐标：液体流量VL 纵坐标：气体流量Vg （一）气液流量的流体力学上下限线 1.漏液线 气相负荷下限
第一点：取设计点的液体流量L V =0.006214?3600=22.373
/m h
332.5 2.5
2233
6.97/,0.184517/10/10
10.650.975
815 1.01 1.0
100.0028()0.0028 1.0()0.01330.975
0.0360.01330.049OW L L L OW W OW L u m s m h V m h V lw E V h E m
lw h h h m
=??====-=≈==??==+=+=OW O 故相应漏液点的气体体积流量为Vg=u A =6.973600第二点取液体流量为则查图得对应的漏液点气速为
34.44.40.83 6.54/6.5436000.184238/OW g OW O u C m s
V u A m h ==?===??=故
根据（22.37，4517）和（10，4238）两点，作直线1即为漏液线。 2.液体流量下限线，令
2
0.00284(
)0.0063L OW V h E lw ==
3332230.0060.006
0.975 2.86/0.002840.00284 1.03
2.86/L V lw m h
E VL m h =?=?=故=（）（）在负荷性能图处做垂直线，即为液体流量下限线2
3.液体流量上限
取降液管内液体停留时间为3s,则
330.110.63600
79.2/33
79.2/3f T L L A H V m h
V m h ?3600??=
===在负荷性能图处做垂直线，即为液体流量上限线
4.过量液沫夹带线
3L V 22.37m /h =第一点为设计点，
6
3.25.710()0.1V T f
u e H h σ
-'?=
=-由得
113.2
3.266
30.10.10.021545.710 5.710
() 2.88(1.770.11)360017211/T f g T f u H h V u A A m h σ'
--'?=-??=-=?-?=（）()=()（0.6-0.15）=2.88m/s
L L V 10m /h,h 0.049==第二点，取液体流量为
2.5 2.50.0490.1225f L h h m ==?=
113.2
3.2
66
30.10.10.021545.710 5.710
() 3.2(1.770.11)360019123/T f g T f u H h V u A A m h σ'
--'?=-=??=-=?-?=（）()()（0.6-0.1225）=3.2m/s 根据（22.37，17211）和（10，19123）两点，在负荷性能图上作出液沫夹带线4 5.液泛线
3L L V 22.37m /h,h 0.06,0.59β===第一点为设计点
2
2
1()0.590.06
20.0091931()0.590.060.060.009193
2g O p d L L O
r g O d p L r L O u h h h g C h m u h h h h g C ρβρρρ=+=
+?==++=+?++已求得液注
2
3()0.51()0.590.060.060.0091930.318
20.8329.5/29.50.183********/d T W d T W g O L O
O O O O H H h H H h u g C C u m s Vg u A m h
?ρρ≤+=+?+?++=====??=因为令
（）=0.5（0.6+0.036）=0.318已知代入上式解得
3L L p d L d 22V 10m /h,h 0.049m h =h +h =h +0.590.049
10
36000.15()0.15()0.0018010.9750.026L r O W V h m l h β==?=?=?=?第二点取液体流量为液注
2
31()0.590.0490.0490.0018010.318231.2/31.20.183********m /h
g O d L O
O g O O u H g C u m s
V u A ρρ=
+?++====??=解得由（22.37，19116）和（10，20218）两点，在负荷性能图上作出液泛线5
（二）塔板工作线
在负荷性能图上作出斜率为
3.029487.4,0.006214g
L V OAB V ==的直线即为塔板工作线
此线与流体力学上下限相交于A,B 两点，读出A,B 两点的纵坐标值即
max g min g 为（V ）和（V ）
33max 19579.6/,7947.6/m h m h ==g g min
查图得（V ）（V ）max 19579.6 2.46
7947.6===g g min
（V ）则操作弹性（V ）
3h 79.2m /h
=如图，其中
塔板负荷性能图
七、辅助设备
1．冷凝器：使先后经过提馏段和精馏段的上升蒸汽进一步精馏和分凝，提高浓度。
2．再沸器：给塔釜液体提供热量，使回流下来的液体再汽化，提高产量。
3．人孔、手孔:作用是为了检查设备的内部空间以及便于安装和拆卸设备的内部构件。
4．视镜：便于用人眼直接观察（有时外加光源）精馏塔中液体的流动情况，判断工艺条件与操作过程是否而稳定并给予必要的调整使生产得以顺利进行。
5．液位计：是利用容器内的液位改变时，由液注产生的静压也相应变化的原理而工作的。
6．支座：是用来支承其重量，并使其固定在一定的位置上。在某些
场合下支座还要承受操作时的振动或地震载荷，如果设备放置在室
一、塔设备课程设计任务书 ㈠设计课题 筛板式精馏塔机械设计 ㈡工艺条件 物料名称：甲醇-水 设计压力：0.1a MP 设计温度：C 100 物料平均密度：3 957m kg 产品特性：易燃、有毒 设计基本风压值：2 300m N 地震烈度：7度 ㈢工艺尺寸 塔内径 精馏段板数 提留段板数 板间距 堰长 1400 33 17 500 980 堰高 筛孔直径 孔间距 塔顶蒸汽出口管径 50 6 24 200D g 管口 符号 公称尺寸 用途 a Dg273 进料管口 b Dg38 出料管口 c Dg325 塔顶蒸汽出口 d Dg38 回流液口 e Dg20 液面计接口 f Dg38 釜液出口 设计要求 1、筛板精馏塔机械设计及整体结构设计。 2、绘制筛板式精馏塔装配图（一张一号图纸） 二、设计方法及步骤 1、材料选择 设计压力MPa p 1.0 ，属于低压分离设备，一类容器，未提技术要求；产品特性为易燃、易挥发；设计温度为C 100,介质为甲醇和水，年腐蚀欲度很小，考虑到设备材料经济性，筒体，封头和补强圈材料选用R Q 245，裙座选用A Q 235。 2、塔设备主要结构尺寸的确定
㈠塔高 1）塔主体高度 ()mm H Z 2450050011733=?-+= 2）塔的顶部空间高度 mm H a 1500= 3）塔的底部空间高度 mm H b 2000= 4）裙座高度 mm H S 3000= 5）封头高度 mm H c 390= 6）塔高 mm H H H H H H c S b a Z 3139039030002000150024500=++++=++++= 取m mm H 3232000== m mm H H H H H S b a Z 3131000300020001500245001==+++=+++= ㈡塔径 1）筒体厚度计算 []mm p pD t i 56.01 .085.014721400 1.02=-???= -= φσδ 式中：[]t σ——材料的许用应力。R Q 245在C 100厚度为3~16mm 时， []MP a t 147=σ。 φ——塔体焊接接头系数。采用双面对接焊，局部无损探伤，85.0=φ 名义厚度mm C n 86.23.256.0=+=+=δδ 厚度附加量mm C C C 3.223.021=+=+= 1C ——厚度负偏差。按709T JB 中的B 类要求R Q 245负偏差取mm C 3.01=。 2C ——腐蚀裕量。取mm C 22=。 对于碳素钢、低合金钢制容器mm 3min ≥δ，故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm ，但考虑此塔较高，风载荷较大，取塔体名义厚度=n δ10mm 。
化工原理课程设计 –––––板式精馏塔的设计 姓名单素民 班级 1114071 学号 111407102 指导老师刘丽华 河南城建学院
序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 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-甲苯连续精馏筛板塔的设计，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，需设计一板式塔将其分离。
目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (3) 1.设计方案的确定 (3) 2.精馏塔的物料衡算 (3) 3.塔板数的确定 (4) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11) 7.筛板的流体力学验算 (13) 8.塔板负荷性能图 (15) 9.接管尺寸确定 (30) 二、个人总结 (32) 三、参考书目 (33)
筛板式精馏塔课程设计说明
第一章绪论 1.1 化工原理课程设计的目的和要求 课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养综合运用本门课程及有关选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，它也起着培养独立工作能力的重要作用。 1.2 精馏操作对塔设备的要求 为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求： (１) 气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 (２) 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 (３) 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 (４) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 (５) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 (６) 塔内的滞留量要小。 实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。 1.3板式塔类型 在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。 塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则
为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。然而筛板塔也存在着一些缺点： （1）塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀； （2）操作弹性较小(约2～3)； （3）小孔筛板容易堵塞。 本次设计就是针对水甲醇体系，而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。 1.4精馏塔的工作原理和工艺流程 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏原理 (Principle of Rectify) 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。
板式精馏塔设计方案 一、设计方案确定 1.1 精馏流程 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等,为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。 塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；其缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇-水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。 1.2设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日及处理量的选择：设计要求塔年处理11.5万吨乙醇—水溶液系统，年工作日300d，每天工作24h。 1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下： （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。
1.概述 本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。 1.1本设计在生产上的实用意义 乙醇的结构简式为C2H5OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、染料等，是农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料。医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。 工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇。 1.发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后，经水解（用废蜜糖作原料不经这一步）、发酵，即可制得乙醇。 2.乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应，生产乙醇：CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH（该反应分两步进行，第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原）。 若想要获得不同浓度的乙醇，可以采取精馏这种方法。譬如，75%的乙醇可以用蒸馏的方法蒸馏到95.5%，此后形成恒沸物，不能提高纯度。 化工生产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，精馏是其中最常用的一种。精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，精馏操作其基本原理是利用互溶液体混合物相对挥发度的不同，实现各组分分离的单元操作，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。 1.2 流程、设备及操作条件的确定 流程可由以下5个方面来确定。 （一）加料方式 加料分两种方式：泵加料和高位槽加料。高位槽加料通过控制液位高度，可以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用；泵加料属于强制进料方式，本次加料可选泵加料，泵和自动调节装置配合控制进料。 （二）加料状态 进料方式一般有冷液进料，泡点进料，气液混合物进料，露点进料，加热蒸汽进料五种。泡点进料对塔操作方便，不受季节温度影响。由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料。 （三）冷凝方式 选全凝器，塔顶出来的气体温度不高。冷凝后回流液和产品温度不高，无需再次冷凝，且本次分离是为了分离乙醇和水，制造设备较为简单，为节省资金，选全凝器。 （四）回流方式 宜采用重力回流，对于小型塔，冷凝液由重力作用回流如塔。优点：回流冷凝器无需支撑结构；缺点：回流控制较难安装，但强制回流需用泵，安装费用、点耗费用大，故不用强制回流，塔顶上升蒸汽采用冷凝回流入塔内。 （五）加热方式
食品工程原理课程设计说明书 筛板式精馏塔设计
目录 第一部分概述 一、设计题目 (3) 二、设计任务 (3) 三、设计条件 (3) 四、工艺流程图 (3) 第二部分工艺设计计算 一、设计方案的确定 (4) 二、精馏塔的物料衡算 (4) 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4) 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4) 3.物料衡算原料处理量 (4) 三、塔板数的确定 (4) N的求取 (4) 1.理论板层数 T 2.实际板层数的求取 (6) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6) 1.操作压力计算 (6) 2.操作温度计算 (6) 3.平均摩尔质量计算 (6) ⑴塔顶摩尔质量计算 (6) ⑵进料板平均摩尔质量计算 (6) ⑶提馏段平均摩尔质量 (7) 4.平均密度计算 (7) ⑴气相平均密度计算 (7) ⑵液相平均密度计算 (7) 5.液相平均表面张力计算 (7) ⑴塔顶液相平均表面张力计算 (7) ⑵进料板液相平均表面张力计算 (7) 6.液相平均粘度计算 (8) ⑴塔顶液相平均粘度计算 (8) ⑵进料板液相平均粘度计算 (8) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8) 1.塔径的计算 (8) 2.精馏塔有效高度计算 (9) 六、塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 1.溢流装置计算 (9) l (9) ⑴堰长 W h (9) ⑵溢流堰高度 W
⑶弓形降液管宽度d W 和截面积f A ..........................9 2.塔板布置....................................................................................................9 ⑴塔板的分块.............................................9 ⑵边缘区宽度确定.........................................9 ⑶ 开孔区面积计算........................................9 ⑷筛孔计算及其排列 (10) 七、筛板的流体力学验算 (11) 1.塔板压降....................................................................................................11 ⑴干板阻力c h 计算........................................11 ⑵气体通过液层的阻力L h 计算..............................11 ⑶液体表面张力的阻力 h 计算..............................11 2.液面落差...................................................................................................12 3.液沫夹带...................................................................................................12 4.漏液...........................................................................................................12 5.液泛.. (12) 八、塔板负荷性能图 (13) 1.漏液线.......................................................................................................13 2.液沫夹带线...............................................................................................13 3.液相负荷下限线.......................................................................................14 4.液相负荷上限线.......................................................................................14 5.液泛线.......................................................................................................14 九、设计一览表.. (16) 十、参考文献 (17)
《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师
化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 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五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 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.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论
五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。
化工原理 课程设计说明书 筛板式精馏塔设计 姓名高江超 班级化工102 学号2010012075
指导老师朱宪荣 目录 第一部分概述 一、设计题目 (3) 二、设计任务 (3) 三、设计条件 (3) 四、工艺流程图 (3) 第二部分工艺设计计算 一、设计方案的确定 (4) 二、精馏塔的物料衡算 (4) 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4) 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4) 3.物料衡算原料处理量 (4) 三、塔板数的确定 (4) N的求取 (4) 1.理论板层数 T 2.实际板层数的求取 (6) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6) 1.操作压力计算 (6) 2.操作温度计算 (6) 3.平均摩尔质量计算 (6) ⑴塔顶摩尔质量计算 (6) ⑵进料板平均摩尔质量计算 (6) ⑶提馏段平均摩尔质量 (7) 4.平均密度计算 (7) ⑴气相平均密度计算 (7) ⑵液相平均密度计算 (7) 5.液相平均表面张力计算 (7) ⑴塔顶液相平均表面张力计算 (7)
⑵进料板液相平均表面张力计算 (7) 6.液相平均粘度计算 (8) ⑴塔顶液相平均粘度计算 (8) ⑵进料板液相平均粘度计算 (8) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8) 1.塔径的计算 (8) 2.精馏塔有效高度计算 (9) 六、塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 1.溢流装置计算 (9) ⑴堰长W l (9) ⑵溢流堰高度W h (9) ⑶弓形降液管宽度d W 和截面积f A (9) 2.塔板布置 (9) ⑴塔板的分块 (9) ⑵边缘区宽度确定 (9) ⑶ 开孔区面积计算 (9) ⑷筛孔计算及其排列 (10) 七、筛板的流体力学验算 (11) 1.塔板压降 (11) ⑴干板阻力c h 计算 (11) ⑵气体通过液层的阻力L h 计算 (11) ⑶液体表面张力的阻力 h 计算 (11) 2.液面落差 (12) 3.液沫夹带 (12) 4.漏液 (12) 5.液泛 (12) 八、塔板负荷性能图 (13) 1.漏液线 (13) 2.液沫夹带线 (13) 3.液相负荷下限线 (14) 4.液相负荷上限线 (14) 5.液泛线 (14) 九、设计一览表 (16) 十、参考文献 (17)
板式精馏塔设计任务书4-3 一、设计题目： 苯―甲苯精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料组成 48.0％（质量分率，下同） 塔顶产品组成 98.0％ 塔底产品组成 3.0% 2、操作条件 操作压力常压 进料热状态泡点进料 冷却水 20℃ 加热蒸汽 0.19MPa 3、设备型式筛板塔 4、厂址安徽省合肥市 三、设计内容： 1、概述 2、设计方案的选择及流程说明 3、塔板数的计算(板式塔) ( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅; ( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算; 4、主要设备工艺尺寸设计 ( 1 ) 塔内气液负荷的计算; ( 2 ) 塔径的计算; ( 3 ) 塔板结构图设计和计算； ( 4 )流体力学校核； ( 5 )塔板负荷性能计算； ( 6 )塔接管尺寸计算； ( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 5、辅助设备选型与计算 6、设计结果汇总 7、工艺流程图及精馏塔装配图 8、设计评述
目录 1、概述 (3) 1.1 精馏单元操作的简介 (3) 1.2 精馏塔简介 (3) 1.3 苯-甲苯混合物简介 (3) 1.4设计依据 (3) 1.5 技术来源 (3) 1.6 设计任务和要求 (4) 2、设计计算 (4) 2.1确定设计方案的原则 (4) 2.2操作条件的确定 (4) 2.2.1操作压力 (4) 2.2.2进料状态 (5) 2.2.3加热方式的选择 (5) 2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 2.4板式精馏塔的简图 (6) 2.5常用数据表： (6) 3、计算过程 (8) 3.1 相关工艺的计算 (9) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 3.1.3 物料衡算 (9) 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9) 3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10) 3.1.6逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.7精馏塔效率的估算 (12) 3.1.8实际板数的求取 (12) 3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 3.2.1操作压力计算 (12) 3.2.2操作温度计算 (13) 3.2.3平均摩尔质量计算 (13) 3.2.4平均密度计算 (14) 3.2.5液体平均表面张力计算 (15) 3.2.6液体平均粘度计算 (16) 3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17) 3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17) 3.3.2 塔径的计算 (17) 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19) 3.4 塔板结构尺寸的计算 (19) 3.4.1 溢流装置计算- (19) 3.4.2塔板布置 (21) 3.5筛板的流体力学验算 (23) 3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23) 3.5.2液面落差 (24)
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1
2
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日
课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%(以上均为质量%)。 二、操作条件 1.塔顶压强4kPa(表压); 2.进料热状况,自选; 3.回流比,自选; 4.塔釜加热蒸汽压力506kPa; 5.单板压降不大于0.7kPa; 6.年工作日330天,每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明; 2.塔的工艺计算; 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算; 4.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日
2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制; 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg) 2.组分的液相密度ρ(kg/m 3) 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐:t B 0657.14. 1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。 3.组分的表面张力σ(mN/m)
3 2020年5月29日 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算: A B B A B A m x x σσσσσ+= (B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率) 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示: 38 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。 附参考答案:苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点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后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。
化工原理课程设计 设计题目： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：年月日 化工系
设计内容及要求 一、设计内容 1．设计方案的选定 对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述； 2．主要设备的工艺设计计算 选定工艺参数，物料衡算，热量衡算，单元操作的工艺计算并绘制相应的工艺流程图，标出物流量及主要测量点； 3．设备设计 设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，并绘制设备的工艺条件图。图面应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性和接管表； 4．辅助设备选型 典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备规格、型号的选定； 二、设计说明书编写 （1）封面课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间 （2）设计任务书 （3）目录 （4）设计方案简介 （5）设计条件及主要物性参数表 （6）工艺计算及主体设备设计 （7）辅助设备的计算及选型 （8）设计结果汇总表 （9）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会 （10）附图（带控制点的工艺流程简图、主题设备设计条件图） （11）参考文献 （12）主要符号说明 图纸要求：工艺流程图采用4号图纸，设备装置图采用3号图纸，要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，各部分线形精细符合国家化工制图标准。 报告内容必须齐全，打印或手写。打印用A4纸，字号为宋体、小四，标题加黑。 三、参考资料 1．化工原理课程设计（天大教材） 2．《化学工程手册1-3》化学工业出版社 3．《化工设备设计基础》化学工业出版社 4．《化工设备机械基础》化学工业出版社 5．化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书—塔设备设计.上海：上海科学技术出版1988 6．石油化学工业规划设计院.塔的工艺计算.北京：石油化学工业出版社，1997
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； –––––塔内所需要的理论板层数； –––––总板效率； –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； –––––气体体积流量，m 3 u –––––空塔气速， u =（0.6~0.8） （3-3） V V L C u ρρρ-=m a x （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，3
V ρ–––––气相密度，3 C –––––负荷因子， 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子， L σ–––––操作物系的液体表面张力， 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ? ?+-=-r x r x r x A a 1 222s i n 1802π （3-11）
《化工原理课程设计》报告 4万吨/年甲醇~水 板式精馏塔设计
目录 一、概述 (4) 1.1 设计依据·································错误！未定义书签。 1.2 技术来源·································错误！未定义书签。 1.3 设计任务及要求 (5) 二：计算过程 (7) 1. 塔型选择 (7) 2. 操作条件的确定 (8) 2.1 操作压力 (8) 2.2 进料状态 (8) 2.3 加热方式 (8) 2.4 热能利用 (8) 3. 有关的工艺计算 (9) 3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误！未定义书签。 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误！未定义书签。 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17) 3.4 热能利用·····························错误！未定义书签。 3.5 理论塔板层数的确定 (17) 3.6 全塔效率的估算·······················错误！未定义书签。 N·······················错误！未定义书签。 3.7 实际塔板数 P 4. 精馏塔主题尺寸的计算······················错误！未定义书签。 4.1 精馏段与提馏段的体积流量·············错误！未定义书签。 4.1.1 精馏段 (20) 4.1.2 提馏段 (22) 4.2 塔径的计算 (24) 4.3 塔高的计算 (33) 5. 塔板结构尺寸的确定 (27) 5.1 塔板尺寸 (27) 5.2 弓形降液管···························错误！未定义书签。 5.2.1 堰高 (29) 5.2.2 降液管底隙高度h0 (30) 5.2.3 进口堰高和受液盘···············错误！未定义书签。 5.3 浮阀数目及排列 (31)
化工原理课程设计 设计题目：筛板式精馏塔设计
目录概述（前言） 一、工艺计算 二、塔高及塔径计算 三、溢流装置设计 四、塔板布置 五、塔板校核 六、塔板负荷性能图
七、塔结构图 八、计算结果列表 参考文献 后记（小结） 设计任务书体系：苯-甲苯 学号：31-35 年处理量：12万吨
开工天数：300天 塔顶组成质量比：0.98 塔底组成质量比：0.05 进料组成质量比：0.50 进料状况：泡点进料 操作压力：常压 概述一、筛板精馏塔的结构特点：
筛板塔是扎板塔的一种，装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。塔气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下总体呈逆流流动。 筛板精馏塔的结构特点有： 1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右。 2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%~40%。 3.塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮阀塔。 4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低30%左右。 二、操作要点： 操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触. 三、应用中的优缺点： 优点:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力使气体由下而上保持一定的压差以克服板间流动阻力。 缺点:1.小孔筛板以堵塞，不适宜处理脏的、黏性大的和带固体粒子的料液。2.操作弹性较小（约2~3）。 四、精馏装置流程图
板式精馏塔实验报告 学院：广州大学生命科学学院 班级：生物工程121班 分组：第一组 姓名： 其他组员： 学号：
指导老师：尚小琴吴俊荣 实验时间2014.11.15 摘要：此次实验是对筛板精馏塔的性能进行全面的测试，实验主要对乙醇正丙醇精馏过 程中的研究不同条件下改变参量时的实验结果，根据实验数据计算得出塔釜浓度、回流比、进料位置等与全塔效率的关系，确定该筛板精塔的最优实验操作条件。 关键词：精馏；回流比；全塔效率；塔釜浓度 Abstract:The sieve plate distillation column performance comprehensive testing, mainly on ethanol isopropyl alcohol distillation process in the different experimental conditions were discussed, the reactor concentration, reflux ratio, feed location and the entire towerThe relationship between the efficiency of sieve plate tower, determine the optimal experimental conditions of fine. Key words: Distillation;reflux ratio;the tower efficiency 引言：精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节[2]。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题[4]。本研究从塔釜浓度、回流比、进料位置、全回流和部分回流等操作因素对数字型筛板精馏塔进行全面考察[1]，得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对工业生产有一定的指导意义通过本实验我们得出了大量的实验数据，由计算机绘图找出最优一组实验参数,在这组参数下进行提纯将会节约大量能源，同时为今后开出的设计型、综合型、研究型的实验项目，为学生的创新性科研项目具有重要的教改意义[3]。 1.实验部分
精馏塔课程设计
安徽科技学院食品药品学院 乙醇—水板式精馏塔设计 班级：食品科学与工程101 姓名：蒋大强 学号：2301100112 指导教师：杜传来张继武 时间：2012年1月6日
分离要求：塔底含量不超过0.1％,塔顶含量高于98％. 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，q 取1.2，R=1.1 Rmin 。 ：水和乙醇的物理性质 （2）常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表3—2 表3—2 乙醇—水系统t —x —y 数据 1.2乙醇和水的不同温度下的密度。 表1—1 不同温度下乙醇和水的密度 温度/℃ 乙ρ 水ρ 温度/℃ 乙ρ 水ρ
80 85 90 735 730 724 971.8 968.6 965.3 85 100 720 716 961.85 958.4 1.3乙醇和水的不同温度下的表面张力。 表1—2 乙醇和水不同温度下的表面张力 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇表面张力22/10 m N - 18 17.15 16.2 15.2 水表面张力/2 2/10m N - 64.3 62.6 60.7 58.8 1.4乙醇和水的不同温度下的黏度。 表1—3 乙醇和水不同温度下的黏度 温度/℃ 70 80 90 100 乙醇黏度mpa.s 0.48 0.415 0.351 0.305 水的黏度mpa.s 0.400 0.330 0.318 0.284 1.5乙醇—水气、液平衡组成与温度关系 表1—1 乙醇—水气、液平衡组成与温度关系 沸点t/C ? 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 沸点t/C ? 乙醇分子/% （液相） 乙醇分子/% （气相） 100 99.9 99.8 99.7 99.5 99.2 99 98.75 97.64 95.8 95.5 91.3 0 0.004 0.04 0.05 0.12 0.23 0.31 0.39 0.79 1.61 1.90 4.16 0 0.053 0.51 0.77 1.57 2.90 3.725 45 8.76 16.34 17.00 29.92 82 81.5 81.3 80.7 80.6 80.1 79.85 79.8 79.7 79.5 79.3 79.2 27.3 32.73 33.24 39.65 42.09 48.92 52.68 50.79 51.98 61.02 57.32 65.64 56.44 59.26 58.78 61.22 62.22 64.70 66.28 65.64 65.99 70.29 68.41 72.71
过程工艺与设备课程设计 丙烯——丙烷精馏塔设计 课程名称：化工原理课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 完成时间：
前言 本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共7章。 说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。 鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指正 感谢老师的指导和参阅！
目录 第一节：标题 丙烯—丙烷板式精馏塔设计 第二节：丙烯—丙烷板式精馏塔设计任务书 第三节：精馏方案简介 第四节：精馏工艺流程草图及说明 第五节：精馏工艺计算及主体设备设计 第六节：辅助设备的计算及选型 第七节：设计结果一览表 第八节：对本设计的评述 第九节：工艺流程简图 第十节：参考文献 第一章 任务书 设计条件 1、 工艺条件： 饱和液体进料 进料丙烯含量%65x F (摩尔百分数)。
塔顶丙烯含量% x 98 ≥ D 釜液丙烯含量% ≤ x 2 W 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法：加热剂——热水 加热方法——间壁换热冷却剂：循环冷却水 回流比系数：R/Rmin=1.2 3、塔板形式：浮阀 4、处理量：F=50kml/h 5、安装地点：烟台 6、塔板设计位置：塔顶 安装地点：烟台。 处理量：64kmol/h 产品质量：进料65% 塔顶产品98% 塔底产品<2% 1、工艺条件：丙烯—丙烷 饱和液体进料 进料丙烯含量65% (摩尔百分数) 塔顶丙烯含量98% 釜液丙烯含量<2% 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压)
板式精馏塔的设计 1.1 概述 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 （一）泡罩塔 泡罩塔是最早使用的板式塔，是Celler于1813年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。 泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性较大，液气比范围大，适用多种介质，操作稳定可靠，塔板不易堵塞，适于处理各种物料；但其结构复杂，造价高、安装维修不便，板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，因雾沫夹带现象较严重，限制了起诉的提高。现虽已为其他新型塔板代替，但鉴于其某些优点，仍有沿用。 （a）（b） 图1 泡罩塔 （二）浮阀塔 浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。 浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为F－1型（V－1型）、V－4型、十字架型、和A型，其中F－1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB－1118－81）。其阀孔直径为39mm，重阀质量为33g，轻阀为25g。一般多采用重阀，因其操作稳定性好。 浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较泡罩塔简单。