筛板塔设计

1.进料F=6kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定R/R min=1.6目录一、总体设计计算------------------------------------------1.1气液平衡数据----------------------------------------1.2物料衡算--------------------------------------------1.3操作线及塔板计算-----------------------------------1.4全塔E t%和N p的计算-------------------------------二、混合参数计算------------------------------------------2.1混合参数计算----------------------------------------2.2塔径计算--------------------------------------------2.3塔板详细计算----------------------------------------2.4校核-------------------------------------------------2.5负荷性能图------------------------------------------三、筛板塔数据汇总----------------------------------------3.1全塔数据--------------------------------------------3.2精馏段和提馏段的数据-------------------------------四、讨论与优化--------------------------------------------4.1讨论-------------------------------------------------4.2优化-------------------------------------------------五、辅助设备选型------------------------------------------5.1全凝器----------------------------------------------5.2泵---------------------------------------------------一、总体设计计算1.1汽液平衡数据（760mm Hg）乙醇%（mol) 温度液相X 气相Y ℃0.00 0.00 1001.90 17.00 95.57.21 38.91 89.09.66 43.75 86.712.38 47.04 85.316.61 50.89 84.123.37 54.45 82.726.08 55.80 82.332.73 58.26 81.539.65 61.22 80.750.79 65.64 79.851.98 65.99 79.757.32 68.41 79.367.63 73.85 78.7474.72 78.15 78.4189.43 89.43 78.151.2 物料衡算1.1-1已知：1.进料：F=6 kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定：R/R min=1.6D=(X f-X w)/(X d-X w)×F=(0.45-0.01)/(0.88-0.01)×6=3.03 kmol/hW=F-D=6-3.03=2.97 kmol/h查y-x图得X d/(R min+1)=0.218∴R min=3.037 ∴R=1.6R min=4.859∵饱和蒸汽进料∴q=0L=RD=4.859×3.03=14.723 kmol/hV=(R+1)D=(4.859+1)×3.03=17.753 kmol/hL'=L+qF=14.723+0×6=14.723 kmol/hV'=V-(1-q)F=17.753-(1-0)×6=11.753 kmol/h1.3操作线及塔板计算1.精馏段操作线：Y=R×X/(R+1)+X d/(R+1)∴Y=0.829X+0.1502.提馏段操作线：Y=(L'/V')×X-(W/V')×X w∴ Y=1.253X-0.000253.理论塔板的计算利用计算机制图取得理论板数N t=29.33块, 其中精馏段塔板N t1=26.85块,第27块为加料板,提馏段N t2 =2.48块。

目录1、符号说明 (2)2.主要物性数据 (4)2.1苯、乙苯的物理性质 (4)2.2苯、乙苯在某些温度下的表面张力 (4)2.3苯、乙苯在某些温度下的粘度 (4)2.4苯、乙苯的液相密度 (4)2.5不同塔径的板间距 (4)3.工艺计算 (5)3.1精馏塔的物料衡算 (5)3.2塔板数的确定 (5)3.3实际塔板数的求取 (6)3.4相关物性参数的计算 (7)3.4.1操作压强 (7)3.4.2平均温度 (8)3.4.3平均摩尔质量 (8)3.4.4平均密度 (9)3.4.5液体平均表面张力 (11)3.4.6气液相负荷 (11)3.5塔和塔板的主要工艺尺寸计算 (13)3.5.1塔径 (13)3.5.2溢流装置 (16)3.5.3弓形降液管宽度 (16)3.5.4降液管底隙高度 (17)3.5.5塔板布置 (17)3.5.6筛孔计算及其排列 (18)3.6筛板的流体力学计算 (18)3.6.1液面落差 (20)3.6.2液沫夹带 (20)3.6.3漏液 (20)3.6.4液泛 (21)3.7塔板负荷性能图 (21)3.7.1漏液线 (21)3.7.2雾沫夹带线 (22)3.7.3液相负荷下限线 (22)3.7.4液相负荷上限线 (23)3.7.5液泛线 (23)6.参考文献 (27)1、符号说明1.1英文字母∆P——气体通过每层筛板的压降，kPa——塔的截面积，m2ATC——负荷因子，无因次t——筛孔的中心距，m——表面张力为20mN/m的C20u——空塔气速，m/s——筛孔直径，mdo——塔板开孔区面积，m2Aan——筛孔数目——降液管截面积，m2AfP——操作压力，kPa——筛孔区面积，m2Aou——漏液点气速，m/sominD——塔径，m'——液体通过降液体系的速度，m/suoe——液沫夹带量，kg液/kg气vV——气体体积流量，m/snR——回流比——气体体积流量，m/sVs——最小回流比Rmin——边缘无效区宽度，mWcM——平均摩尔质量，kg/kmolW——弓形降液管高度，md——平均温度，℃Tm——破沫区宽度，mWsg——重力加速度，m/s2Z——板式塔有效高度，mF——筛孔气相动触因子o——出口堰与沉降管距离，mhl——与平板压强相当的液柱高度，mhcτ——液体在降液管内停留时——与液体流过降液管压强降hd相当的液柱高度，mh——板上清液高度，m f——堰上液层高度，mhowH——出口堰高度，mwH'——进口堰高度，mwhσ——与克服表面张力压强降相当的液柱高度，mL——液相H——板式塔高度，mV——气相H——降液管内清夜层高度，m dL——液体体积流量，m3/hsHF——进料处塔板间距，m HP——人孔处塔板间距，mT——理论板层数δ——筛板厚度，mμ——粘度，mPa·sρ——密度，kg/m3α——质量分率，无因次φ——开孔率，无因次——降液管的底隙高度，mhoσ——表面张力，mN/mmax——最大min——最小2.主要物性数据2.1苯、乙苯的物理性质2.2苯、乙苯在某些温度下的表面张力2.3苯、乙苯在某些温度下的粘度2.4苯、乙苯的液相密度2.5不同塔径的板间距3.工艺计算3.1精馏塔的物料衡算W D F +=W D F Wx Dx Fx +=苯的摩尔质量： 78/A M kg kmol = 乙苯的摩尔质量： 106/B M kg kmol = 原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量：()150%7850%10692/F M kg kmol =-⨯+⨯=因为5%F D W x x x ==50%、=98%、分别为原料、塔顶、产品中的苯的摩尔分数所以：5000500054.35/92F F kmol h M === ()54.35(0.50.05)26.30/0.980.05F W D W F X X D kmol h X X ⨯-⨯-===--54.3526.3028.05/W F D kmol h =-=-=3.2塔板数的确定查化工手册得苯和乙苯的t-x-y 关系T/℃ x y - 1 1 84 0.86 0.974 88 0.74 0.939 92 0.635 0.906 96 0.541 0.864 100 0.485 0.816 104 0.4 0.8 108 0.318 0.7 110.6 0.278 0.654 115 0.217 0.571 120 0.156 0.463 125 0.103 0.344 130 0.055 0.205 135 0.01 0.042 136.2 0 0由上图可得q 线与平衡线的交点坐标q q x y （，）为（0.5，0.82）则最小回流比为：min 0.980.820.50.820.5D q q qx y R y x --===--取回流比：min 1.8 1.80.50.9R R ==⨯= 则精馏塔的气液负荷： 精馏段：(1)(0.81)26.3047.34kmol/h V R D =+=+⨯=0.826.3021.04kmol/h L RD ==⨯= 提馏段：'47.34kmol/h V V =='21.0454.3575.39kmol/h L L F =+=+= 求取操作线方程精馏段操作线方程：10.440.5411D n n n x Ry x x R R +=+=+++提馏段操作线方程：1' 1.490.002''m m W m L Wy x x x V V +=-=-由x-y 图，画梯级可得理论板数为7（不包含塔釜），进料板为第4块板。

目录摘要 (3)第一章．化工原理课程设计任务书 (4)第二章．设计方案的确定 (4)第三章.精馏塔的工艺计算 (5)3.1.全塔物料衡算 (5)3.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (5)3.12.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.13物料衡算进行处理 (5)3.2 实际回流比 ............................................................................... 错误！未定义书签。

3.2.1泡点温度，露点温度的计算.......................................... 错误！未定义书签。

3.2.3操作线方程...................................................................... 错误！未定义书签。

3.3逐板计算法求理论塔板数 ........................................................ 错误！未定义书签。

3.4实际板层数的求取 .................................................................... 错误！未定义书签。

3.5热量衡算的计算 ........................................................................ 错误！未定义书签。

3.6精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算............................. 错误！未定义书签。

3.6.1操作压力的计算.............................................................. 错误！未定义书签。

3.6.2平均摩尔质量的计算...................................................... 错误！未定义书签。

课程设计任务书一、设计题目：分离苯——甲苯混合液的筛板板式精馏塔工艺设计二、设计条件：（1）设计规模：苯——甲苯混合液4万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35%（质量百分率，下同）.（4）进料热状况：含苯35%（质量百分比，下同）的苯——甲苯混合液,25℃.（5）分离要求：塔顶苯含量不低于98%，塔底苯含量不大于0.8%。

（6）建厂地址：大气压为760mmHg，自来水年平均温度为20℃的滨州市三、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天目录摘要 (1)绪论 (1)设计方案的选择和论证 (2)1.设计思路 (2)2．设计方案的确定 (2)第一章塔的工艺设计 (3)1.1基础物性数据 (3)1.2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)1.2.2平衡线方程的确定 (5)1.2.3进料热状况q的确定 (5)1.2.4操作回流比R的确定 (6)1.2.5求精馏塔的气液相负荷 (6)1.2.6操作线方程 (7)1.2.7用逐板法算理论板数 (7)1.2.8.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 (8)1.3.1进料温度的计算 (8)1.3.2 操作压强 (9)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液体平均表面张力计算 (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 (15)1.6塔板布置 (16)1.7筛板的流体力学验算 (17)1.8．塔板负荷性能图（以提镏段为例） (18)1.9小结 (21)第二章热量衡算 (22)2.1相关介质的选择 (22)2.2蒸发潜热衡算 (22)2.2.2 塔底热量 (23)2.3焓值衡算 (24)第三章辅助设备 (27)3.1冷凝器的选型 (27)3.1.1计算冷却水流量 (27)3.1.2冷凝器的计算与选型 (27)3.2冷凝器的核算 (28)3.2.1管程对流传热系数 (28)3.2.2壳程流体对流传热系数 (29)3.2.3污垢热阻 (30)3.2.4核算传热面积 (30)3.2.5核算压力降 (31)3.3泵的选型与计算 (33)3.4 再沸器的选型与计算 (33)3.4.1 加热介质的流量 (33)3.4.2 再沸器的计算与选型 (33)设计结果汇总 (35)致谢 (36)参考文献 (36)主要符号说明 (36)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。

1.进料F=6kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定R/R m i n=1.6目录一、总体设计计算------------------------------------------1.1气液平衡数据----------------------------------------1.2物料衡算--------------------------------------------1.3操作线及塔板计算-----------------------------------1.4全塔E t%和N p的计算-------------------------------二、混合参数计算------------------------------------------2.1混合参数计算----------------------------------------2.2塔径计算--------------------------------------------2.3塔板详细计算----------------------------------------2.4校核-------------------------------------------------2.5负荷性能图------------------------------------------三、筛板塔数据汇总----------------------------------------3.1全塔数据--------------------------------------------3.2精馏段和提馏段的数据-------------------------------四、讨论与优化--------------------------------------------4.1讨论-------------------------------------------------4.2优化-------------------------------------------------五、辅助设备选型------------------------------------------5.1全凝器----------------------------------------------5.2泵---------------------------------------------------一、总体设计计算1.1汽液平衡数据（760mm Hg）乙醇%（mol) 温度液相X 气相Y ℃0.00 0.00 1001.90 17.00 95.57.21 38.91 89.09.66 43.75 86.712.38 47.04 85.316.61 50.89 84.123.37 54.45 82.726.08 55.80 82.332.73 58.26 81.539.65 61.22 80.750.79 65.64 79.851.98 65.99 79.757.32 68.41 79.367.63 73.85 78.7474.72 78.15 78.4189.43 89.43 78.151.2 物料衡算1.1-1已知：1.进料：F=6 kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定：R/R m i n=1.6D=(X f-X w)/(X d-X w)×F=(0.45-0.01)/(0.88-0.01)×6=3.03 kmol/hW=F-D=6-3.03=2.97 kmol/h查y-x图得X d/(R m i n+1)=0.218∴R m i n=3.037 ∴R=1.6R m i n=4.859∵饱和蒸汽进料∴q=0L=RD=4.859×3.03=14.723 kmol/hV=(R+1)D=(4.859+1)×3.03=17.753 kmol/hL'=L+qF=14.723+0×6=14.723 kmol/hV'=V-(1-q)F=17.753-(1-0)×6=11.753 kmol/h 1.3操作线及塔板计算1.精馏段操作线：Y=R×X/(R+1)+X d/(R+1)∴Y=0.829X+0.1502.提馏段操作线：Y=(L'/V')×X-(W/V')×X w∴Y=1.253X-0.000253.理论塔板的计算利用计算机制图取得理论板数N t=29.33块, 其中精馏段塔板N t1=26.85块,第27块为加料板,提馏段N t2=2.48块。

化工原理筛板塔设计方案第一部分概述一、设计题目：筛板塔设计二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计三、设计条件：1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨；2、产品苯含量不低于96%；3、残液中苯含量不高于1%；4、操作条件：精馏塔的塔顶压力：4kPa（表压）进料状态：自选回流比：自选加热蒸汽压力：101.33kPa（表压）单板压降：不大于0.7kPa（表压）全塔效率：E T=52%5、设备型式：筛板塔6、设备工作日：300天/年，24h连续运行四、设计内容和要求：五、工艺流程图原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。

操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。

塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。

并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。

为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。

产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。

且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。

以测量物流的各项参数。

见附图。

第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定本设计任务书为分离苯-甲苯混合物。

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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。

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。

塔釜采用间接蒸汽加热，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、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量 M =78.11kg /mol A 甲苯的摩尔质量 M =92.13kg /mol BF 0.41/78.11X 0.4500.41/78.110.59/92.13==+ D 0.96/78.11X 0.9660.96/78.110.04/92.13==+W 0.01/78.11X 0.0120.01/78.110.99/92.13==+ 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量()0.45078.1110.45092.1385.82kg /mol F M =⨯+-⨯=()0.96678.1110.96692.1378.59kg /mol D M =⨯+-⨯= ()W M 0.01278.1110.01292.1391.96kg /mol =⨯+-⨯= 3.物料衡算原料处理量33000101F=48.72kmol /h 30002485.52⨯⨯=⨯总物料衡算 48.72D W =+苯物料衡算 48.720.450.9660.012D W ⨯=+联立解得 22.37kmol /h25.21kmol /h D W ==三、塔板数的确定 1.理论板层数T N 的求取苯-甲苯属理论物系，可采用图解法求理论板层数。

目录1 设计条件 (3)二设计方案简介 (4)三工艺流程 (6)四筛板塔工艺设计 (7)4.1 物料衡算 (7)4.1.1 物料衡算 (7)4.1.2 乙醇和水的有关物理性计算 (7)4.2 热量衡算 (11)4.3 塔板数 (12)4.3.1 回流比 (12)4.3.2 理论塔板数 (12)4.3.3 实际塔板数 (13)4.4 塔径计算 (14)4.4.1气液相体积流量 (14)4.4.2 塔径及塔高的计算 (15)4.4.3精馏塔的有效高度 (16)4.5 溢流装置 (17)4.5.1 溢流堰 (17)4.5.2 降液管的宽度与降液管的面积 (17)4.6 塔盘设计 (18)4.7 流体力学计算 (18)4.7.1 修正气速数值及液泛分率数值 (18)4.7.2 液沫夹带分率 (19)4.7.3塔板压降 (19)4.7.4 液面落差 (19)4.7.5 漏液点 (19)4.8 负荷性能图 (20)4.8.1 漏液线 (20)4.8.2 液体流率下限线 (20)4.8.3 液体流率上限线 (21)4.8.4 液泛线 (21)4.8.5 雾沫夹带上限线 (21)5 筛板塔设计计算结果 (22)6精馏塔接管尺寸的计算 (23)6.1 塔顶蒸汽管 (23)6.2 回流管 (23)7 主要符号说明 (24)8 参考文献 (25)1 设计条件1.1 工艺条件与数据原料液量1500t/a，含乙醇30%（质量分数，下同），水70%；馏出液含乙醇93%，残液含乙醇1%，回收率99%；泡点进料；加料方式：贮槽加料泵高位槽精馏塔。

乙醇-水物系平衡曲线按下式计算：y=αx/[1+(α-1)x]其中：α=0.8938x-1.0632x≥0.3α=1.1213(x+0.2)-1.5236x＜0.31.2 操作条件常压操作；回流液温度为塔顶蒸汽的露点，回流比自选；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%。

化工原理课程设计设计题目乙醇—水筛板精馏塔设计学生姓名学号班级指导教师设计时间2015年5月1日~6月22日完成时间2015年6月23日于徐州目录一、总论 (4)1.1概述 (4)1.2文献综述 (4)1.2.1板式塔类型 (4)1.2.2筛板塔 (4)1.3设计任务书 (5)1.3.1设计题目 (5)1.3.2设计条件 (5)1.3.3设计任务 (5)二、设计思路 (5)三、工艺计算 (6)3.1 平均相对挥发度的计算 (6)3.2绘制t-x-y图及x-y图 (7)3.3 全塔物料衡算 (8)3.3.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (8)3.3.2 平均摩尔质量 (9)3.3.3全塔物料衡算： (9)进料量： (9)3.4最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (9)3.4.1最小回流比 (9)3.4.2 确定最适操作回流比R (10)3.5 图解法求理论板数及加料板位置 (11)3.5.1精馏段和提馏段操作线方程的确定 (11)3.5.2 理论板数及加料板位置 (12)3.6 实际板数及加料板位置确定 (13)四、塔板结构设计 (13)4.1气液体积流量 (13)4.1.1 精馏段的气液体积流量 (13)4.1.2 提馏段的气液体积流量 (15)4.2 塔径计算 (16)4.2.1 塔径初步估算 (16)4.2.2校核HT与D的范围 (18)4.3 塔高的计算 (18)4.4 塔板结构设计 (19)4.4.1塔板结构尺寸的确定 (19)4.4.2 弓形降液管 (20)4.4.3 塔盘布置 (21)4.4.4开孔面积计算 (21)4.4.5筛板的筛孔和开孔率 (22)4.5塔板流体力学校核 (22)4.5.1 塔板阻力 (22)4.5.2液面落差 (24)4.5.3 液沫夹带量校核 (25)4.5.4严重漏液校核 (25)4.5.6降液管溢流液泛校核 (25)4.6 塔板性能负荷图 (26)4.6.1漏液线 (27)4.6.2 液沫夹带线 (27)4.6.3液相负荷下限线 (27)4.6..4液相负荷上限线 (28)4.6.5液泛线 (28)五、换热器 (29)5.1 换热器的初步选型 (29)5.1.1塔顶冷凝器 (29)5.1.2塔底再沸器 (29)5.2 塔顶冷凝器的设计 (29)六、精馏塔工艺条件 (31)6.1塔体总高 (31)6.2 精馏塔配管尺寸的计算 (32)6.2.1塔顶汽相管径dp (32)6.2.2回流液管径dR (32)6.2.3 加料管径dF (33)6.2.4釜液排出管径dw (33)6.2.5再沸器返塔蒸汽管径dv’ (33)6.3精馏塔工艺尺寸 (34)七、塔板结构设计结果 (35)八、符号说明 (35)九、结束语 (36)一、总论1.1概述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。

目录1 绪论 (4)1.1 设计依据 (4)1.2 技术来源 (4)1.3 设计内容 (4)1.4 工艺流程图 (5)1.5 工艺条件 (5)1.6 塔型选择 (6)2 主要塔设备的工艺计算 (6)2.1 精馏塔物料衡算 (6)2.1.1 全塔物料衡算 (6)2.1.2 塔顶、塔底产品及原料液的平均摩尔质量 (7)2.2 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)2.2.1 压强 (7)2.2.2 温度 (7)2.2.3 密度 (8)2.2.4 混合液体表面张力 (10)2.2.5 混合物黏度 (11)2.2.6 相对挥发度 (11)2.3 精馏塔理论塔板及有关数据计算 (12)2.3.1 最小回流比的确定 (12)2.3.2 理论塔板数的计算(采用简捷法) (12)2.3.3 实际塔板数的确定 (13)2.3.4 精馏段操作数据计算 (14)2.3.5 提馏段操作数据计算 (14)3 塔体主要尺寸的计算及布置 (15)3.1 塔径的计算 (15)3.1.1 精馏段塔径的计算 (15)3.1.2 提馏段塔径的计算 (16)3.2 塔高的计算 (17)3.2.1 塔顶空间高度 (17)3.2.2 塔板间距 (17)3.2.3 进料段空间高度 (17)3.2.4 塔底空间高度 (17)3.2.5 开有手孔的塔板间距 (18)3.2.6 塔体总高度 (18)4 塔板主要工艺尺寸的计算及布置 (18)4.1 溢流装置计算 (18)4.1.1 溢流堰高度的计算 (19)4.1.2 降液管的宽度与降液管的面积 (19)4.1.3降液管底隙高度 (20)4.2 塔板布置 (20)4.2.1 边缘区宽度及安定区宽度 (21)4.2.2 开孔区面积 (21)4.2.3 筛孔数目与开孔率 (21)5 塔板的流体力学验算 (22)5.1 塔板压降 (22)5.1.1 干板压降相当的液柱高度 (22)5.1.2 气体通过液层阻力 (23)5.1.3 克服液体表面张力压降相当的液柱高度 (24)5.1.4 塔板压降 (24)5.2 液面落差 (24)5.3 液面夹带 (24)5.4 漏液 (25)5.5 液泛 (25)6 塔板负荷性能图 (26)6.1 漏液线 (26)6.1.1 精馏段漏液线方程 (26)6.1.2 提馏段漏液线方程 (26)6.2 液沫夹带线 (26)6.2.1 精馏段液沫夹带方程 (26)6.2.2 提馏段液沫夹带方程 (27)6.3 液相负荷下限线 (27)6.4 液相负荷上限线 (27)6.5 液泛线 (28)6.5.1 精馏段液泛线方程 (28)6.5.2 提馏段液泛线方程 (29)6.6 作图校核 (29)6.6.1 精馏段筛板负荷曲线图 (29)6.6.2 提馏段筛板负荷曲线图 (30)7 筛板塔的工艺设计计算结果概览表 (31)8 主要附属设备的设计及热量衡算 (32)8.1 再沸器的选择 (32)8.1.1 热量衡算 (32)8.1.2 再沸器的选择 (33)8.2 冷凝器的选择 (33)8.3 馏出液冷却器的选择 (34)8.4 输送泵的选取 (34)8.4.1 料液输送泵的选型 (34)8.4.2 釜液泵的选型 (35)8.4.3 馏液冷却泵的选型 (35)9 塔体结构及次要附属设备的设计 (35)9.1 接管的尺寸及选择 (35)9.1.1 进料管 (35)9.1.2 塔顶蒸汽出口管 (35)9.1.3 回流管管径 (36)9.1.4 塔釜出料液管 (36)9.1.5 塔底至再沸器的接管管径 (36)9.1.6 再沸器返塔连接管管径 (36)9.1.7 法兰的选择[5] (36)9.2 筒体与封头 (37)9.2.1 筒体 (37)9.2.2 封头[5] (37)9.2.3 支座的设计[5] (37)9.2.4除沫器设计 (37)9.2.5 手孔 (37)10 设计心得 (38)11 参考文献 (39)1 绪论乙醇—水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。

第一章概述精馏是分离过程中的重要单元操作之一，所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。

1．精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。

两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。

简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。

精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。

本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。

但易漏液，易堵塞。

然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。

2．再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。

本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。

液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。

立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。

▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。

▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

3．冷凝器（设计从略）用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。

第二章方案流程简介1．精馏装置流程精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。

流程如下：原料（丙稀和丙烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。

气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。

将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。

筛板塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握筛板塔的基本结构和工作原理；2. 使学生了解筛板塔在化工过程中的应用及重要性；3. 帮助学生理解筛板塔内流体流动和传质过程的基本规律。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际工程问题的能力；2. 提高学生设计筛板塔并进行性能优化的技能；3. 培养学生通过实验和数据分析，对筛板塔操作进行故障诊断和调整的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，提高合作解决问题的能力；3. 引导学生关注环保和可持续发展，树立绿色化工观念。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为化学工程学科的基础课程，旨在帮助学生掌握筛板塔的相关知识。

学生年级为高中二年级，具有一定的化学和物理基础。

课程要求将理论知识与实际应用相结合，注重培养学生的实践能力和创新精神。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。

课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够描述筛板塔的结构、工作原理和应用场景；2. 学生能够运用流体力学和传质学知识分析筛板塔内流动和传质过程；3. 学生能够设计简单的筛板塔，并进行性能优化；4. 学生能够通过实验和数据分析，对筛板塔操作进行故障诊断和调整；5. 学生能够树立绿色化工观念，关注环保和可持续发展。

二、教学内容1. 筛板塔的基本概念：介绍筛板塔的定义、类型及其在化工生产中的应用。

教材章节：第三章第二节内容：板式塔的分类、结构特点、应用领域。

2. 筛板塔的结构与工作原理：分析筛板塔的构造、流体流动和传质过程。

教材章节：第三章第三节内容：筛板塔的结构设计、流体分布器、筛板性能、传质效率。

3. 筛板塔的流体力学和传质学原理：探讨流体在筛板塔内的流动特性、传质规律。

教材章节：第三章第四节内容：流体力学基础、塔板效率、传质系数、影响传质的因素。

4. 筛板塔的设计与优化：学习筛板塔设计方法，探讨性能优化策略。