【管理资料】板式精馏塔设计计算汇编

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------精馏塔塔设计及相关计算2011板式精馏塔设计任务书板式精馏塔的设计选型及相关计算设计计算满足生产要求的板式精馏塔，包括参数选定、塔主题设计、配套设计及相关设计图Administrator 09 级化工 2 班xx2011/12/11/ 27目录板式精馏塔设计任务....................................... 3一．设计题目. (3)二．操作条件 (3)三．塔板类型 (3)四．相关物性参数 ................................................ 3 五．设计内容 .................................................... 3设计方案 ...................................错误！未定义书签。

一．设计方案的思考 .............................................. 6 二．工艺流程 . (6)板式精馏塔的工艺计算书 ................................... 7一．设计方案的确定及工艺流程的说明............................... 二．全塔的物料衡算 ............................................... 三．塔板数的确定 ................................................. 四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算................... 五．精馏段的汽液负荷计---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 算 ......................................... 六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 ............................... 七．塔板负荷性能图 ...............................................筛板塔设计计算结果 .....................错误！未定义书签。

板式精馏塔设计一．生产工艺流程设计化工装置设计中，生产工艺流程设计的目的是，确定生产方式之后，以流程图的形式表示出由原料到产品的整个生产过程中物料被加工的顺序，及各段物料的流向。

并表示出生产中采用的化工操作单元及设备。

1．化工工艺流程草图便于进行物料衡算和热量衡算。

定性地标出物料由原料转化为产品的变化、流向及所采用的化工过程及设备。

2．带控制点的流程图此图表示出全部工艺设备、物料管线、阀件、设备的辅助管线以及工艺和自控仪表、图例、符号等。

二．精馏塔的工艺设计1．流程的选择精馏装置是由精馏塔、再沸器、冷凝器等设备组成。

精馏塔消耗的热量很多，绝大部分用于反复蒸发回流液，其余被塔顶冷凝器中的冷却水及残液冷却剂带走。

塔的热效率低节能是确定流程时应考虑的一个重要问题。

从经济方面考虑，尽量利用整个系统的热能，降低费用；另一方面要考虑操作的稳定性，保证质量。

例如：塔顶蒸汽冷凝放出大量热，但能位低，不能作塔釜热源；釜残液温度虽高，若直接预热料液，传热系数小（液—液换热）且采用温控措施。

总之在确定流程时需要考虑经济和操作控制等因素。

2．塔压的选择确定操作压力时，应根据精馏物料的工艺特性，兼技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。

一般除热敏性物料外，凡常压精馏能达到要求的都应采用常压，对热敏性或混合液沸点过高宜采用减压，对常压下气态物料应采用加压精馏。

3．进料状态料液的热状态与所需的塔板数目、加料板的位置及塔径的大小有密切的关系。

五种进料状况中以泡点进料最常见。

这种进料的优点是塔的操作易控制，不受季节气温变化的影响，而且精馏段、提馏段可采用相同的塔径，在设计和制造上较为方便，但需增设预热器。

4．加热方式蒸馏釜的加热方式大都采用间接蒸汽加热，设置再沸器。

5．回流比的选择回流比R 不仅影响理论塔板数，还影响加热蒸汽量和冷却水的消耗量，影响塔径、再沸器和冷凝器的尺寸及塔板的结构尺寸等。

选择适宜的回流比，主要从经济观点出发，力求使设备费和操作费之和最低。

板式精馏塔设计方案.doc一、外观形状与换热系数规格参数1.1 外形结构：精馏塔为单体不等级式精馏塔，整体结构采用焊接式框架结构，外形尺寸如下：外径2450mm，高度7600mm，内表面放置一层3mm厚钢板，并铺设隔热有机玻璃棉，厚度25mm，材料为石墨纤维，隔热效果良好。

1.2 换热系数：采用U型U6型不锈钢无缝管，壁厚＞10mm，热膨胀率≤2*10-4℃-1，热交换系数＞400W/㎡·K，抗压强度不低于2×105Pa，抗拉强度不低于2×103Pa。

二、入料与出料口规格参数2.1 入料口：常'温法精馏塔内压，安装4只RF80-60-10多孔盘 '带式倒流，提升机DC118-4-31.5型送料泵，盘式换流器的设计给令为：DN80mm-100mm。

2.2 出料口：异物自动移进、常温碱化、水冷却，DG15-50-61型液体抽山泵，泵循环冷却水，DN50mm-100mm。

三、内料加热器及混合池参数3.1 内料加热器：精馏塔内加热系统,采用TK型双环等温加热器，耐压≤1.3百帕，温度范围０—９９℃、DN50—DN75。

3.2 混合池：多口法集中混合池，圆形台面螺旋横梁静力结构，尺寸根据技术参数设计，材料设计为抗腐蚀不锈钢304。

四、排放管与分离器规格参数4.1排放管：采用合金密封软管，壁厚≥4mm，具备良好的抗拉及抗压能力，耐温高达560℃，全体结构静力平衡设计，三通式结构39型DN20mm—DN30mm，止回阀定位器。

4.2分离器：采用 320L 型加热分离器，整体结构采用常温法设计，叶镜式支架，尺寸为 1000mm x1000mm x800mm ，厚度 3mm，材质不锈钢 304。

板式精偕塔设计方案一、设计方案确定1.1精僻流程精僻装置包括精僻塔，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，送入精僻塔。

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，不届于此类。

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11.5万吨乙醇一水溶液系统，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：因为精僻塔精僻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。

(2) 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。

(3) 流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

(4) 有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

精馏塔理论板计算精馏塔是一种重要的分离设备，广泛应用于石油化工、化学工程、食品工业等领域。

精馏塔的设计和计算涉及多个方面，包括塔型选择、传热、质量传递、能量平衡等等。

下面我们将重点介绍精馏塔的理论板计算。

在精馏过程中，将混合物加热至汽化温度后，引入精馏塔顶部。

混合物在塔内上升时，会发生质量传递与能量转移，使得不同组分在塔内逐渐分离。

在塔内设置一些平行分离表面，称为理论板，用于增加塔内相对运动，增强分离效果。

理论板数的计算是精馏塔设计的一项关键工作。

理论板数决定了塔的高度和尺寸，直接关系到精馏塔的经济性和操作性能。

一般来说，塔板数越多，分离效果越好，但也会增加塔的复杂性和成本。

因此，确定适当的理论板数非常重要。

常用的理论板计算方法有剪切力方法、传质阻力方法和蒸汽平衡法。

其中，剪切力方法是最常用的一种方法。

剪切力方法通过计算流体在理论板上的剪切力来确定塔板数。

该方法的基本原理是，在理论板上，当上升相和下降相的速度逐渐相等时，流体单位质量通过塔板上的剪切应力会阻碍下一板的流体上升，从而形成塔板。

因此，通过剪切力的大小，可以推导出理论板数。

剪切力方法的计算步骤如下：1.确定需要分离的组分物质和混合物的性质参数，包括物质的相对挥发度、密度、粘度等。

2.根据塔板上升流体和下降流体的速度差异，计算剪切力。

剪切力的计算公式为：F=ρL×g×(Ud-Uu)其中，F为塔板上的剪切力，ρL为流体密度，g为重力加速度，Ud 为下降相（液相）速度，Uu为上升相（气相）速度。

3.根据剪切力的大小，选择适当的理论板间距。

根据经验公式或实验数据，可以确定不同剪切力值对应的理论板间距。

4.根据塔高度和理论板间距，计算理论板数。

塔高度H除以理论板间距L，即可得到理论板数N。

需要注意的是，精馏塔的理论板计算还需要考虑一些其他因素，如进料浓度、热力学性质、操作压力等等。

因此，在实际设计中，还需要结合具体情况进行综合考虑和优化。

《板式精馏塔设计》介绍了精馏塔塔体和相关的附属设备的设计方法。

主要内容包括：几种典型板式精馏塔的介绍.板式精馏塔的工艺设计计算、结构设计以及一些主要附属设备，如冷凝器、再沸器的设计计算。

《板式精馏塔设计》还附有一些必要的设计计算实例，以帮助读者理解其中的设计计算方法。

目录第1章板式塔概述1.1 板式塔的类型1.1.1 泡罩塔1.1.2 筛板塔1.1.3 浮阀塔1.1.4 几种典型塔板的压降和板效率的比较1.1.5 舌形板1.1.6 穿流塔板1.2 塔设计的主要内容第2章板式塔的计算2.1 理论塔板数的计算2.1.1 回流比的影响及其选择2.1.2 理论板数2.2 塔板效率和实际塔板数2.3 板式塔的工艺结构设计及流体力学验算2.3.1 塔板布置2.3.2 塔径和塔高的确定2.3.3 结构计算2.3.4 压降计算2.3.5 F1型（V1型）浮阀塔板的设计计算2.3.6 板式塔的校核2.4 浮阀塔板的设计计算举例2.4.1 初估塔径2.4.2 溢流装置2.4.3 塔板布置及浮阀数目与排列2.4.4 塔板流体力学验算第3章板式塔总体结构3.1 塔板3.1.1 整块式塔板3.1.2分块式塔板3.2 降液装置结构型式3.2.1 整块式塔板的降液管3.2.2 分块式塔板的降液管3.3 受液盘3.4 溢流堰的结构3.5 接管3.5.1 液体接管3.5.2 含闪蒸汽的接管3.5.3 汽液接管3.5.4 进气管与出气管3.6 塔釜3.7 人孔和手孔3.7.1 人孔3.7.2 手孔3.8 裙座3.8.1 裙座的材料3.8.2 裙座结构3.9 法兰及封头的设计第4章冷凝器及再沸器4.1 冷凝器4.1.1 冷凝器的设计基础4.1.2 冷凝器的设计计算4.2 再沸器4.2.1 再沸器概况4.2.2 再沸器的设计4.2.3 再沸器的安装附录附录1 液体比热容附录2 液体黏度附录3 液体汽化潜热附录4 有机物的相对密度（液体密度与4℃水的密度之比）附录5 有机液体的表面张力附录6 常用液体的热导率附录7 气体定压比热容（常压下）附录8 气体黏度（常压下）附录9 常用气体的热导率附录10 乙醇一水平衡数据附录11 不同温度下乙醇一水混合物的比热容附录12 10～70℃乙醇-水溶液的密度附录13 乙醇-水蒸气在沸腾温度下的密度附录14 不同温度下乙醇一水溶液的黏度附录15 乙醇一水溶液的热焓附录16 乙醇一水溶液的表面张力附录17 板式精馏塔装配图。

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）。

第2章精馏塔的设计计算2.1 进料状况设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下回流至塔内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1.7倍。

塔釜采用间接蒸汽加热具体如下：塔型的选择本设计中采用浮阀塔。

2.2 加料方式和加料热状况加料方式和加料热状况的选择：加料方式采用泵加料。

虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取泡点进料。

2.3 塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全冷凝器用水冷却。

甲醇和水不反应而且容易冷却，故使用全冷凝器，塔顶出来的气体温度不高冷凝回流液和产品温度不高无需进一步冷却，此分离也是为了得到甲醇故选用全冷凝器。

2.4 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流，对于小型塔冷凝器一般安装在塔顶。

其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流控制较难。

需要较高的塔处理或因为不易检修和清理，这种情况下采用强制回流.故本设计采用强制回流。

2.5加热方式加热方式为直接加热和间接加热。

直接加热由塔底进入塔内。

由于重组分是水故省略加热装置。

但在一定的回流比条件下，塔底蒸汽对回流有稀释作用，使理论板数增加，费用增加，间接蒸汽加热器是塔釜液部分汽化维持原来浓度，以减少理论板数。

本设计采用间接蒸汽加热。

2.6工艺流程简介连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等．原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔内．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进行传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔内作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品。

板式精馏塔的工艺计算板式精馏塔是一种常用的化工设备，广泛应用于石油、化工、医药等行业。

其主要功能是通过将混合物中的组分按照其沸点进行分馏，使得目标组分的纯度得到提高。

在进行板式精馏塔的工艺计算时，需要考虑到以下几个方面：输入参数、计算目标、热力学计算和桶盖数的确定。

首先，需要明确输入参数。

输入参数包括原料混合物的组分和含量、所需纯度、塔顶温度和压力、塔底产品温度和压力等。

这些参数会直接影响到工艺计算的结果，因此需要准确确定。

计算目标包括分离效果、塔塔顶压力降、塔底回流比等。

分离效果是指目标组分在塔底的摩尔分数，一般通过输入纯度和目标产量来确定。

塔塔顶压力降是指输送各级板之间的压力差，需要根据所使用的塔板类型和流体性质进行计算。

塔底回流比则是指塔底回流液体的量与塔底产品量的比值，也会直接影响到分离效果。

其次，进行热力学计算。

热力学计算是指根据输入的参数和计算目标，通过热力学模型来计算实际的分馏过程。

常用的热力学模型有理想图、实际图和平均图等。

根据输入的参数和计算目标，可以利用这些模型计算出所需的塔塔回流比、板间汽液流量分布等。

最后，确定桶盖数。

桶盖数是指精馏塔具有多少个板。

桶盖数的确定需考虑到分离目标、塔塔顶压力降和塔底回流比等因素。

一般情况下，桶盖数越多，分离效果越好。

但是桶盖数增加会使得塔塔顶压力降增大，需要更多的能量来提供给塔塔顶最后板降低塔底回流比降低。

要确定适当的桶盖数，可以采用经验方法或者利用板塔模拟软件进行计算。

经验方法一般是通过经验公式或者经验图来确定桶盖数，而板塔模拟软件通常是基于物理方程建立模型，通过解算来计算最佳的桶盖数。

综上所述，板式精馏塔的工艺计算需要考虑输入参数、计算目标、热力学计算和桶盖数的确定。

通过合理设置这些参数和确定适当的桶盖数，可以实现有效的分馏过程，并获得所需的目标组分纯度。

但是，需要指出的是，由于化工生产中的多种因素的影响，实际操作时仍需要根据实际情况进行调整和优化。

精馏塔理论塔板数计算精馏塔是一种常用的分离和纯化混合物的设备。

在精馏过程中，混合物中的组分会根据其挥发性的差异，通过塔板分离为不同纯度的组分。

塔板数是衡量精馏塔分离效果的重要指标之一、本文将介绍精馏塔的理论塔板数计算方法，并简要解析其应用。

精馏塔的理论塔板数是指在无质量和热量传递损失的情况下，实现完全的分离所需的等效塔板数。

其计算可以使用Teope方程进行估算。

Teope方程是一个基于传递单元理论的简化模型，可以用于估算理论塔板数。

Teope方程的基本形式为：Nt=Nf+Nr+Nz其中，Nt为总塔板数，Nf为塔底下部的传质单元数，Nr为塔顶上部的传质单元数，Nz为塔体的塔板数。

传质单元数是通过传递单元量化描述的，可以根据不同的物理现象进行选择。

一般来说，传递单元可以是汽-液平衡单元、传质过程单元或传热过程单元等。

在使用Teope方程计算理论塔板数时，需要根据实际情况选择适当的传递单元。

常用的选择有根据挥发度平均法选择传质单元，或者根据物理性质（如热扩散系数）选择传质过程单元。

对于质量传输控制塔板，传质单元的选择可以通过挥发度平均法来实现。

挥发度是指组分在液相和气相中分配的平衡性质，可以通过实验或计算得到。

根据挥发度平均法，可以将塔板上的传质单元数定义为:Nf = ΔHF / ln(αi)其中，ΔHF为进料组分的化学势差，αi为塔底和塔顶组分浓度的挥发度比。

对于能量传输控制塔板，传热过程单元的选择可以使用传热系数的平均法。

传热系数是描述传热过程的性质，可以根据传热模型或实验来确定。

传热过程单元的计算可以使用下式：Nr=ΔHR/(KlA)其中，ΔHR为进料组分的焓差，Kl为液相传热系数，A为塔板有效面积。

总的塔板数Nt的计算可以通过对Nf、Nr和Nz进行求和得到。

需要注意的是，由于Teope方程是一个估算模型，其计算结果只能作为初步参考，并不能完全准确地预测塔板数。

精馏塔的理论塔板数计算是精馏塔设计的重要一步。

第三章塔的工艺尺寸得计算3.1精馏塔的物料衡算3.1.1摩尔分率乙醇的摩尔质量46/A M kg kmol = 水的摩尔质量18/B M kg kmol =原料液25/460.11525/4675/18F x ==+塔顶90/460.778990/4610/18D x ==+塔底产品0.2/460.0007840.2/4699.8/18W x ==+3.1.2摩尔质量原料液0.11546(10.115)1821.22/LFM M kg kmol =⨯+-⨯=0.4446(10.44)1830.32VFM M =⨯+-⨯=kmol kg /塔顶0.779846(10.7798)1839.80/VDM M kg kmol =⨯+-⨯=0.7346(10.73)1838.44/LDM M kg koml =⨯+-⨯=塔底产品00007844610000784181802/LWM M kg kmol =.⨯+(-.)⨯=.0.0946(10.09)1820.52/VWM M kg koml =⨯+-⨯=3.1.3物料衡算进料流量145068.33/21.22F kmol h == 全塔物料衡算F D W =+ 轻组分F D W FX DX WX =+ 馏出液流量10.03/D kmol h = 釜液流量58.3/W kmol h =3.2塔板数的确定3.2.1理论板层数N 的求取3.2.1.1 最小回流比及操作回流比计算（1）由x-y 相图（1）最小回流比的确定 由上图可以看出切点坐标为)691.0,56.0( 故67.056.0691.0691.07789.01min =--=--=qq q D x y y x R（2）由q 线与),(D D x x 的交线决定2m in R查t-x-y 相图，115.0=F x 泡点为C o 83,进料温度为C o 40。

平均温度C t o 5.6124083=+=当温度是C o 5.61的物性参数如表乙醇水C kg kJ c o p ./4.24 3.2 )/(kg kJ r8462258mmp r r t c q +∆=kmol kJ r m /28.40445225818)115.01(84646115.0=⨯⨯-+⨯⨯=此时C kmol kJ c o p ⨯=⨯⨯+-⨯⨯=/47.842.346115.0)115.01(1824.4mmp r r t c q +∆=0898.128.4044528.40445)4083(47.84=+-⨯=q 线方程为67.8135.12+=x y 见下图如图q 线与平衡线的交点为)49.0,14.0(4522.014.07789.049.07789.012min 2min =--=+R R825.02min =R因为2min 1min R R < 所以825.0min =R 取3=R3.2.1.2 图解法求塔板数 图（2）理论与塔板数的图解求法由上图可以看出总理论板数N=8(包含再沸器)，精馏段理论板数为5块,其中第6块板为加料板。