板式精馏塔设计(使用)说明书教学提纲

课程设计说明书武汉工程大学化工与制药学院课程设计说明书课题名称乙醇—水板式精馏塔设计专业班级09级侯氏01班学生学号0906120123学生姓名杨中国学生成绩指导教师唐正姣课题工作时间2012.6.18－2012.6.29武汉工程大学化工与制药学院武汉工程大学化工原理课程设计任务书专业化学工程与工艺班级09级侯氏01班学生姓名杨中国发题时间：2012 年 6 月18 日一、课题名称乙醇-水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件(文献资料、仪器设备、指导力量)⏹参考文献1.大连理工大学化工原理教研室. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，19942.柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，19953.贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津：天津大学出版社,20024.王国胜. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，20055.匡国柱,史启才.化工单元过程及设备课程设计. 北京:化学工业出版社,20026.上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 化学工业出版社，19867.阮奇,叶长,黄诗煌. 化工原理优化设计与解题指南. 北京:化学工业出版社,2001.98.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：上海科学技术出版社，19889.邹兰，阎传智. 化工工艺工程设计. 成都：成都科技大学出版社,199810.李功祥，陈兰英，崔英德. 常用化工单元设备设计. 广州：华南理工大学出版社,200311.童景山, 李敬. 流体热物理性质的计算. 北京：清华大学出版社，198212.马沛生. 化工数据. 北京：中国石化出版社，200313.靳士兰, 邢凤兰. 化工制图. 北京：国防工业出版社，200614.朱有庭,曲文海，于浦义.化工设备设计手册（上、下册).北京：化学工业出版社,200415.刘雪暖, 汤景凝.化工原理课程设计.北京：石油大学出版社，2001⏹仪器设备化工与制药学院机房提供电脑给学生查资料和进行计算机辅助设计⏹指导力量指导教师已从事多年的化工原理教学，指导了多届学生的课程设计，对设计内容较熟悉。

精馏塔说明书一、产品介绍精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。

本说明书将详细介绍精馏塔的结构、工作原理、操作方法以及注意事项。

二、结构与工作原理精馏塔主要由塔体、进料口、出料口、塔板、冷凝器、再沸器等组成。

其工作原理是基于物质的沸点差异，通过加热和冷凝的方式实现液体混合物的分离。

具体来说，精馏塔内的液体混合物经过加热后，部分组分会蒸发并随上升蒸汽进入塔顶的冷凝器，在那里被冷却液化。

而未蒸发的组分会继续留在塔内，通过再沸器加热后再次蒸发，如此反复，直至达到所需的分离效果。

三、操作方法1、开启前检查：检查精馏塔及相关设备是否完好，管道、阀门有无泄漏，冷凝器、再沸器是否正常工作。

2、开启进料口：将待分离的液体混合物加入进料口，注意流量控制，保持稳定。

3、开启加热系统：根据需要调整再沸器的加热温度，使液体混合物在塔内蒸发并上升至冷凝器。

4、开启冷凝器：调整冷凝器的冷却水流量，使上升的蒸汽在冷凝器中被液化。

5、收集产品：将冷凝器下方收集到的液体产品通过出料口导出。

6、调整操作参数：根据实际分离效果，调整加热温度、进料流量等参数，以达到最佳分离效果。

四、注意事项1、操作过程中要保持设备密封性良好，防止泄漏。

2、严格控制加热温度，防止过热引起物料分解或设备损坏。

3、定期检查设备及相关管道，发现泄漏或其他异常情况应及时处理。

4、在操作过程中要保持安全距离，避免直接接触高温设备和液体。

5、如遇紧急情况，应立即停车并采取相应措施。

五、维护与保养1、定期检查设备及相关管道的密封性，发现泄漏应及时处理。

2、定期清理设备内部杂物及沉积物，保持设备清洁。

3、定期检查加热系统和冷却系统的工作情况，确保设备正常运行。

4、根据实际使用情况，适时调整设备的操作参数，以达到最佳分离效果。

5、在停车期间，应对设备进行全面检查和维护，确保设备良好运行。

六、常见问题及解决方案1、分离效果不佳：可能是由于加热温度、进料流量等参数调整不当所致。

板式精馏塔课程设计板式精馏塔（TrayDistillationTower）是能够从复杂混合物中分离出更纯更高品质的物质的装置，被广泛应用于制造的各个领域。

例如，在石油工业中，它可以用来净化石油，使之变成汽油、柴油和其他产品；在食品工业中，它可以用于酿酒等；在化工工业中，它可以用于多种原料的分离，并生产出纯度更高的有用成分。

因此，理解板式精馏塔的原理和操作，对于应用其净化、分离复杂物质并获得高纯度产品是至关重要的。

本课程设计旨在向学生介绍板式精馏塔的基本原理、结构构造及其应用。

具体内容如下：一、板式精馏塔的原理1、板式精馏塔的作用：板式精馏塔是一种分离装置，它借助物料的沸点差，将多种物质分离，并可以将其中某种物质精馏出来。

2、板式精馏塔的过程：板式精馏塔通常由二到三个气相和一个液相传输层组成，将原料混合物按顺序层叠在塔内，通过蒸汽热量加热，使其中的某种物质蒸发，并通过高温蒸汽把蒸发物分离出来、冷却并凝结，最终得到精馏物质。

3、板式精馏塔的优点：板式精馏塔具有功率小、料仓容量大、效率高、分离精度高，且操作简单，可以降低操作成本，增加生产效率。

二、板式精馏塔的结构1、板式精馏塔的结构：板式精馏塔的空腔是由顶部的首体和底部的结构体共同支撑，腔体内装有一定间距的板条，将空腔分隔成几层，每一层上装有一定数量的垂直支撑架，从而形成多种不同的结构，如单层结构、双层结构、三层结构等。

2、板式精馏塔的参数：板式精馏塔的最大加热面积、冷却面积以及精馏液流量、蒸汽流量等参数都有一定的要求，可以根据实际情况来确定，以确保精馏效率。

三、板式精馏塔的应用1、板式精馏塔在石油工业中的应用：板式精馏塔能用于石油工业分离常见的液体组分，如石脑油、柴油、汽油等，以及精馏出高纯度的催化剂和润滑油等物质。

2、板式精馏塔在食品工业中的应用：板式精馏塔在食品工业中的应用也很广泛，主要用于精馏出高纯度的天然果汁，也可以用来制作各种中间产品，如各种酿酒发酵物质。

板式精馏塔课程设计板式精馏塔是一种多室及多功能的化工设备，可以进行一维或多维的分离和精制。

它大大降低了当今世界化学工业中相关分离工作的难度和成本。

本课程的主要目的是介绍板式精馏塔的基本理论，掌握其使用的方法和技术，以及对常见工艺过程的分析和设计，最终掌握板式精馏塔的运行、检修、维护和安全操作的基本规范。

本课程的主要内容1.式精馏塔基本原理：介绍板式精馏塔的结构、工作原理及各种影响气液相平衡的因素，以及板式精馏塔本身在生产中的不稳定性和调节。

2.艺参数的选择：讨论板式精馏塔的工作范围，以及如何根据实际的物料性质来选择合理的工艺参数，并要求学生通过实验来调整选择的参数，以达到合理的工作状态。

3.见工艺分析与设计：讨论常见工艺过程，包括顶部分离、底部萃取，以及二室及多室精馏塔的设计要求，以及它们对精馏结果的影响。

4.作技术及安全操作：讨论板式精馏塔的操作技术，如参数的设置、调节，以及安全操作的程序，指导学生在实验室或实践中完成。

本课程的目标是培养学生能够应用板式精馏塔技术的实际能力，掌握其基本理论和技术，实现各种常见工艺要求，以及安全操作。

为了实现以上目标，本课程将采取以下方式：从理论讲授、实验模拟和项目实践等多种形式，包括：1）室内讲授：介绍板式精馏塔的基本原理及其在工艺作业中的应用；2）实验模拟：使用模拟设备，进行各种条件下的调试及精制工艺的实验模拟；3）课后习题：设计常见的生产过程，以引导学生掌握板式精馏塔的基本原理及其工程应用；4）实践项目：在实践中，训练学生如何设计和操作板式精馏塔，以及如何解决一般问题。

本课程将定期做好统计和考核，让学生对自己所学知识作出全面、正确的评估，并不断完善自我，以达到课程设计的培养目标。

总之，本课程是一门综合性的课程，旨在深入系统地掌握板式精馏塔的基本原理和技术，以及如何运用它们来解决实际的生产问题。

引言塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。

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。

板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。

本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。

设计方案的确定和流程说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。

浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。

本设计采用浮阀塔板。

2. 加料方式加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。

采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。

故本设计采用泵直接加料。

3. 进料状况进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。

对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段与提馏段塔径基本相等，制造方便。

故本设计采用泡点进料。

4. 塔顶冷凝方式苯与甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。

塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。

5. 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。

本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。

6. 加热方式加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。

直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。

故本设计采用间接蒸气加热方式。

7. 操作压力苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。

化工原理课程设计--板式精馏塔设计设计目标：基于给定的物料性质和操作要求，设计一座板式精馏塔，以实现对原料的分离和提纯。

1. 物料和操作要求：- 原料：A和B两种无限稀溶液，其组成为xA和xB，两者可以通过精馏分离。

- A和B的沸点相差较大，有利于分离。

- 要求从塔顶得到纯度高于90%的A，而底部给出纯度低于1%的A。

2. 原料性质和物料平衡：- 通过库仑方程计算A和B的蒸气压随温度的变化关系，并绘制出压力-温度图。

- 在工作温度下，A的蒸气压明显高于B，为确保物料能够充分分离，需保持塔顶温度在A液体的沸点温度之下。

3. 塔板设计：- 通过McCabe-Thiele图确定塔板数目和进料位置。

- 塔板数目的计算依赖于设定的塔上液回流比，一般经验值约为1.2-2.5。

- 进料位置选择在第一个塔板的位置，以确保传热效果和传质效果的最大化。

4. 塔的传热与传质设计：- 通过热力学分析确定A和B的传质系数，以及A和B在板上气液两相之间的传质速率。

- 根据传质速率和A、B的质量流率计算板上液流速，并选取波纹板（sieve tray）作为塔板，以提高传质效果。

- 通过HETP方法确定塔板高度，确保有效的液-液接触。

5. 动力学分析：- 根据操作要求和物料性质，进行动态模拟，分析A和B的浓度随时间的变化。

- 设计适当的控制策略，以稳定操作并使塔的性能达到最佳状态。

6. 安全与能耗：- 根据设计要求，确定塔的最佳工作温度和压力范围，以保证操作的安全性。

- 通过热力学计算，确定塔的能耗，并采取措施减少能量损失。

综上所述，通过对物料性质、物料平衡、塔板设计、传热与传质设计、动力学分析、安全与能耗等方面的综合考量，可以设计出一座高效、安全、经济的板式精馏塔，实现对原料组分的有效分离和提纯。

7. 材料选择和规格设计：- 选择耐腐蚀、耐高温的材料作为塔内部构件的材质，例如不锈钢。

- 根据操作条件和设计要求，确定塔的规格，包括直径、高度、板数、板间距等，以确保塔的工作效率和稳定性。

精馏塔设计说明书前言塔设备是炼油、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。

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；（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。

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，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）。

一般采用重阀，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。

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。

精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。

为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。

塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。

本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。

此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。

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。