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银川能源学院化工原理课程设计说明书题目：年处理量23000吨二元精馏浮阀塔设计学生姓名杨帅宁学号 **********指导教师朱鋆珊院系石油化工学院专业班级能源化学工程1402班设计时间 2016.12.5-2016.12.16化学工程教研室目录摘要 (1)设计任务书 (2)1 概述 (4)2 设计方案的确定 (5)2.1 选择塔型 (5)2.2 操作压力 (5)2.3 加热方式 (5)2.4 操作条件 (5)2.5 工艺流程 (5)3 浮阀式精馏塔的工艺设计 (6)3.1 精馏塔的物料衡算 (6)3.1.1 最小回流比的计算 (6)3.1.2 物性参数的计算 (7)3.2 浮阀塔的热量衡算 (14)3.2.1 加热介质的选择： (14)3.2.2 冷却剂的选择: (14)3.2.3 比热容及汽化潜热的计算 (14)3.2.4 热量衡算 (15)3.2.5 塔经的初步设计 (15)4 精馏塔附属结构设计 (19)4.1 溢流装置 (19)4.1.1 堰长 (19)4.1.2 弓形降液管的宽度和横截面 (19)4.1.3 塔板分布、浮阀数目与排列 (21)4.2塔板的流体力学计算 (22)4.2.1 气相通过浮阀塔板的压降 (22)4.2.2 淹塔 (23)4.2.3 雾沫夹带 (23)4.2.4液泛线 (24)4.2.5 液相负荷上限 (25)4.2.6 漏液线 (25)4.2.7 液相负荷下限 (26)5 辅助设备的计算 (27)5.1 塔总体高度的计算 (27)5.1.1 塔顶封头 (27)5.1.2 裙座 (27)5.2 塔接管 (27)5.2.1 进料管 (27)5.2.2 回流管 (28)5.2.3 塔顶出料管 (28)5.2.4塔顶蒸汽出料管 (28)5.2.5塔底蒸汽进气管 (28)5.3 塔接管 (29)5.3.1 冷凝器的选择 (29)5.3.2 再沸器的选择 (29)6.课程设计心得 (31)7.致谢 (31)参考文献 (31)摘要本次化工原理课程设计，设计出了无水乙醇分离设备板式精馏塔。
化工原理课程设计指导书–––––板式精馏塔的设计黄文焕目录绪论 (4)第一节概述 (8)1.1精馏操作对塔设备的要求 (8)1.2板式塔类型 (8)1.2.1筛板塔 (9)1.2.2浮阀塔 (9)1.3精馏塔的设计步骤 (9)第二节设计方案的确定 (10)2.1操作条件的确定 (10)2.1.1操作压力 (10)2.1.2 进料状态 (10)2.1.3加热方式 (10)2.1.4冷却剂与出口温度 (11)2.1.5热能的利用 (11)2.2确定设计方案的原则 (11)第三节板式精馏塔的工艺计算 (12)3.1 物料衡算与操作线方程 (12)3.1.1 常规塔 (12)3.1.2 直接蒸汽加热 (13)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)4.1 塔的有效高度计算 (15)4.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算 (18)4.2.1 溢流装置的设计 (18)4.2.2 塔板设计 (25)4.2.3 塔板的流体力学计算 (28)4.2.4 塔板的负荷性能图 (34)第五节板式塔的结构 (34)5.1塔的总体结构 (34)5.2 塔体总高度 (34)5.2.1塔顶空间H D (35)5.2.2人孔数目 (35)5.2.3塔底空间H B (37)5.3塔板结构 (37)5.3.1整块式塔板结构 (37)第六节精馏装置的附属设备 (37)6.1 回流冷凝器 (37)6.2管壳式换热器的设计与选型 (38)6.2.1流体流动阻力（压强降）的计算 (38)6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (39)6.3 再沸器 (40)6.4接管直径 (41)6.4加热蒸气鼓泡管 (42)6.5离心泵的选择 (42)附：浮阀精馏塔设计实例 (43)附1 化工原理课程设计任务书 (43)附2 塔板的工艺设计 (43)附3 塔板的流体力学计算 (58)附4 塔附件设计 (65)附5 塔总体高度的设计 (68)附6 附属设备设计（略） (68)绪论一、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，是培养学生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。
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书（精馏段部分）生物与化学工程系生物工程专业2011年11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；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p（mmHg）1.组分的饱和蒸汽压i2.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 ）双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算：AB B A BA 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：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=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。
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。
正戊烷－正己烷混合液板式精馏塔设计[摘要]化工设计在化学工程项目建设的整个过程中，是一个极其重要的环节，是工程建设的灵魂。
化工设计是一门综合性很强的专业知识，同时又是一项政策性很强的工作，需要设计工作者拥有坚实的化学知识及化工常识。
在石油、化工等行业中，精馏操作是分离液体混合物的最常用手段。
其操作原理是利用液体混合物中各组分挥发度的不同，在气、液两相互相接触时，易挥发组分向液相传递，使得混合物达到一定程度的分离[]1。
本文设计了一个常压浮阀精馏塔，分离含正戊烷45％（以下皆为质量分数）的正戊烷—正己烷混合液，其中混合液进料量为5050kg/h，进料温度为48℃，要求获得98％的塔顶产品和小于2％的塔釜产品. 通过翻阅大量的资料进行物性数据处理、塔板计算、结构计算、流体力学计算、画负荷性能图以及计算接管壁厚对浮阀塔展开了全方面的设计。
[关键词]化工设计，常压浮阀塔，物性，塔板目录第一章概论 (3)1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位 (3)1.2 板式塔的分类及一般构造 (3)1.3 对塔设备的要求 (4)1.4 塔设备的发展及现状 (4)1.5 塔设备的用材 (4)1.6 板式塔的常用塔型及其选用 (4)1.7 塔型选择一般原则 (6)1.7.1 与物性有关的因素 (7)1.7.2 与操作条件有关的因素 (7)1.7.3 其他因素 (7)1.8 板式塔的强化 (7)第二章塔板计算 (8)2.1 设计任务和条件 (8)2.2 设计计算 (9)第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15)3.1 操作压力 (15)3.2 操作温度 (15)3.3 平均摩尔质量 (16)3.4 平均密度 (16)3.5 液相平均表面张力 (18)3.6 液相平均黏度 (20)3.7 物性数据汇总 (23)第四章精馏塔的塔体工艺尺寸 (24)4.1 塔径的计算 (24)4.2精馏塔高度计算 (26)4.3 溢流装置计算 (27)4.4 塔板布置及浮阀数目与排列 (30)第五章塔板流体力学验算 (33)5.1 气相通过浮阀塔板的压降 (33)5.2 淹塔 (34)5.3 雾沫夹带 (35)第六章塔板负荷性能图 (37)6.1 雾沫夹带线 (37)6.2 液泛线 (38)6.3 液相负荷上限线 (39)6.4 漏液线 (40)6.5 液相负荷下限线 (41)6.6 塔板负荷性能图 (41)6.7 计算结果汇总表 (42)6.8参考文献 (44)第一章概论1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是石油、化工生产中广泛使用的重要生产设备，在石油、化工、轻工等生产过程中，塔设备主要用于气、液两相直接接触进行传质传热的过程，如精馏、吸收、萃取、解吸等，这些过程大多是在塔设备中进行的。
板式塔课程设计任务书一、课程名称苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计二、设计条件年处理量：年处理量：4160041600吨/年 料液浓度：料液浓度：45.0% 45.0% （苯的质量分数，下同）（苯的质量分数，下同） 塔顶产品浓度：塔顶产品浓度：96.64% 96.64% 塔底釜液组成：塔底釜液组成：1.58 % 1.58 %每年实际生产天数：每年实际生产天数：330330天 （每天24小时运行）小时运行） 精馏塔塔顶压强：精馏塔塔顶压强：4 kPa 4 kPa （表压）（表压）（表压） 料液初温：料液初温：35 35 ℃ 冷却水温：冷却水温：30 30℃ 饱和水蒸气压力：饱和水蒸气压力：2.5 kgf/cm 2.5 kgf/cm 22（表压）（表压）设备形式：筛板（浮阀）塔设备形式：筛板（浮阀）塔 进料热状况：泡点进料进料热状况：泡点进料 回流比：自选回流比：自选单板压降：≤单板压降：≤ 0.7 kPa 0.7 kPa 全塔效率：全塔效率：E E T= 54.2 % 产 址：海南地区址：海南地区三、设计内容：1、精馏塔的物料衡算；、精馏塔的物料衡算；2、塔板数的确定；、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；、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；、精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5、塔板主要工艺尺寸的计算；、塔板主要工艺尺寸的计算；6、塔板的流体力学验算；、塔板的流体力学验算；7、塔板负荷性能图；、塔板负荷性能图； 四、设计基础数据其他物性数据查有关手册其他物性数据查有关手册（1） 苯和甲苯的物理性质苯和甲苯的物理性质 表1 项目项目 分子式分子式 分子量分子量//℃ 沸点沸点//℃ 临界温度t c/℃ 临界压强Pc/kPa 苯 C 6H 6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯甲苯 C 7H 8 92.13 110.6 318.57 4107.7（2）饱和蒸汽压：苯和甲苯的饱和蒸汽压可由Antoine 方程式求算。
课程设计板式塔一、教学目标本课程旨在让学生掌握板式塔的基本概念、原理和设计方法。
知识目标包括：理解板式塔的定义、结构和工作原理；掌握板式塔的分类和特点；了解板式塔在化工、环保等领域的应用。
技能目标包括：能够运用板式塔的基本原理进行简单的塔设计；能够分析板式塔的优缺点和适用条件；能够运用板式塔的知识解决实际问题。
情感态度价值观目标包括：培养学生的创新意识和团队合作精神；增强学生对板式塔行业的认同感和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括板式塔的基本概念、原理、分类、设计和应用。
具体包括以下几个方面：1.板式塔的定义、结构和特点；2.板式塔的分类和优缺点；3.板式塔的工作原理和设计方法；4.板式塔在化工、环保等领域的应用。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过结合实际案例和实验，使学生更好地理解和掌握板式塔的知识。
同时，鼓励学生积极参与讨论，培养学生的创新思维和团队合作精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：板式塔设计原理和方法；2.参考书：板式塔技术手册、化工原理等；3.多媒体资料：板式塔的图片、视频和动画等；4.实验设备：板式塔模型、实验材料等。
通过以上教学资源的使用，帮助学生更好地理解和掌握板式塔的知识，提高学生的实际操作能力和创新能力。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答等情况，占总评的20%；作业主要评估学生的理解和应用能力，占总评的30%；考试主要评估学生的知识掌握和运用能力，占总评的50%。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本课程的教学安排如下：共进行10次课，每次课2小时，每周一次。
教学地点选在教室，以便学生集中注意力和积极参与。
教学安排应合理、紧凑，确保在有限的时间内完成教学任务，同时考虑学生的实际情况和需要。
化工原理板式塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解化工原理中板式塔的基本概念、分类和结构；2. 掌握板式塔的流体力学特性和传质单元操作原理；3. 学会运用板式塔的物料和能量平衡方程，分析实际工艺过程中的塔内流动和传质现象；4. 了解板式塔在化工生产中的应用和常见问题。
技能目标：1. 能够运用板式塔的设计方法，进行塔板数、塔径和塔高的初步计算；2. 掌握板式塔内流体流动和传质的模拟与优化方法；3. 能够运用相关软件（如Aspen Plus）对板式塔进行模拟和性能分析；4. 培养解决实际工程问题，如塔内液泛、漏液、堵塞等问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的环保意识，认识到化工生产过程中节能减排的重要性；4. 培养学生的创新精神和实践能力，为将来从事化工领域工作打下基础。
本课程针对高年级化工原理相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，学生能够掌握板式塔的基本理论、设计方法和应用技能，为实际工程问题的解决和未来职业发展奠定基础。
同时，注重培养学生的团队协作、创新精神和环保意识，提高学生的综合素养。
后续教学设计和评估将围绕以上具体学习成果展开。
二、教学内容1. 板式塔基本概念与结构- 板式塔的定义、分类及特点；- 常见塔板类型及其结构。
2. 板式塔流体力学特性- 单板塔的流体流动现象；- 塔内液相和气相流动的压降计算；- 液泛和漏液的判断及防止措施。
3. 传质单元操作原理- 传质的基本理论；- 传质单元数的计算；- 影响传质效率的因素。
4. 板式塔物料和能量平衡- 板式塔内物料和能量的平衡方程；- 塔内流动和传质的模拟与优化；- 实际工艺过程中的案例分析。
5. 板式塔设计方法- 塔板数、塔径和塔高的初步计算；- 塔内流体流动与传质的模拟；- 设计软件（如Aspen Plus）的应用。
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。
化工课程设计板式塔化工课程设计板式塔是指在化工过程中用于分离或提取物质的设备，本文将从定义、组成、工作原理、设计要点、操作维护等方面进行详细介绍。
一、定义板式塔是指利用板式结构实现液相和气相交换、物质分离或应用的一种装置。
也可称为板塔、塔板或塔盘。
二、组成板塔的主要组成部分为塔壳、进出口管路、塔板和填料层。
1. 塔壳：塔壳是板塔的外壳，可以由钢板、不锈钢或玻璃钢制成，但需要满足工作压力和温度的需求。
2. 进出口管路：进出口管路是塔体内部进出液体、气体的通道。
3. 塔板：塔板是板塔的关键部分，由网格、滴板、方格或管道组成。
不同类型的塔板具有不同的分离效率和流体力学性能。
4. 填料层：填料层是用于增加化学反应表面积和触点数的分散剂，在分离和转化反应过程中起到重要的作用，能够提高反应的效率。
三、工作原理板塔的工作原理是利用板式结构制造液相和气相间的联系界面，在板内形成液滴和气泡着，并在板上提供一个平衡的场所以实现物质的分离。
当气体从塔底进入塔体时，经过填料层形成气泡，与从塔顶倾倒而下的液体形成液滴。
气泡和液滴在塔板上相互接触并进行质量交换。
气体中的揮发性组分就在接触面借助蒸汽能量与液体相互传递，使液滴中的揮发性组分从液相向气相转移。
非揮发性组分则从气相传到液相。
这样，在塔板的作用下，相互传递和交换的物质逐渐分离和进一步分级。
四、设计要点板式塔的设计是根据不同的物理、化学或生物反应过程，选择塔内填充材料、塔板类型和填料高度等参数，使塔的运行能够实现预期的生产效果。
下面是板式塔设计的主要要点：1. 填料的类型和表面积。
不同填料的表面积不同，因此要根据化学反应和环境要求来选择不同类型的填料。
一般而言，比表面积越大、填料容纳性越强的填料能使反应更为高效。
2. 填料的高度。
填料高度极大影响了反应的效率，过低的填料会导致反应不足，而过高的填料会降低实际分离效果。
因此，填料高度是根据实际生产过程来制定的。
3. 塔板的选择和设计。
一、设计任务1. 结构设计任务完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容：⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。
2. 设计计算内容完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。
二、设计条件1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =；2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类；4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；5. 塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；三、设备强度及稳定性校核计算1. 选材说明已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100m m ，保温层密度ρ2=3503m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900m m ，高度为1200m m ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ︒；壳3m m ，裙座厚度附加量2m m ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。
通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。
对该塔进行强度和稳定计算。
2. 主要受压元件壁厚计算本部分应包括常压塔的主要筒体及椭圆封头等重要受压元件的壁厚计算，裙座厚度先按经验值取。
l塔壳和封头材料选用Q345R[MPa 185][,325)(t.20p eL ==σR R (16<≤δ36)] 直径mm 2000=i D 段圆筒及封头： 圆筒：15.12mm 36.285.01852200036.2][2ci c =-⨯⨯⨯=-=p D p tφσδ 封头：mm 06.1536.25.085.018521200036.25.0][2ci c h =⨯-⨯⨯⨯⨯=-=p K D p tφσδ 经圆整后，塔壳厚度取为22m m ，封头厚度取为24m m ，裙座壳厚度取为18m m 。
《化工设备设计基础》课程设计计算说明书学生姓名：学号：所在学院：专业：设计题目：指导教师：2015年月日目录一.设计任务书 (2)二.设计参数与结构简图 (4)三.设备的总体设计及结构设计 (5)四.强度计算 (7)五.设计小结 (13)六.参考文献 (14)一、设计任务书1、设计题目根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。
设计题目：各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。
例：精馏塔（DN1800）设计2、设计任务书2.1设备的总体设计与结构设计（1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。
2.2设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算。
（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。
（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。
（4）裙式支座的设计验算。
（5）水压试验应力校核。
2.3完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、原始资料3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。
3.2参考资料：[1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2010.3.[2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]．[3] GB150.压力容器[S]．[4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002.[5] NB/T47041-2014.塔式容器[S]．4、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果1、提交设计说明书一份;2、提交塔设备(填料塔、板式塔)草图一张(A3);2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)。
（精馏塔设计例题）(以下手写)二. 设计参数与结构简图1、设计参数精馏塔设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得。
工作温度°C：120 设计温度°C：150 工作压力MPa：0.1 设计压力MPa：0.11 塔体内径mm：1800 塔板数块：38 介质：苯-甲苯混合物2、结构简图（见NH-13班号学号-CT)图1 精馏塔结构简图三. 精馏塔的总体设计及结构设计1、根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)。
本设计的精馏塔型式为板式塔2、根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)。
由化工工艺计算塔板数目为30块3、根据介质条件的不同，拟定管口方位。
管口表LIST OF NOZZLE（见NH-13班号学号-CT)4、结构设计，设备法兰的型式及尺寸选用，管法兰等零部件选型。
1）零部件材料的选取根据精馏塔工艺条件（介质的腐蚀性、设计压力、设计温度）、材料的焊接性能、零件的制造工艺及经济合理性进行选材：塔体：16MnR （现改为Q345R）封头：16MnR （现改为Q345R）接管：20 塔盘、底座：Q235B容器法兰：16MnR（现改为Q345R）管法兰：16MnII（材料的许用应力按照《化工设备机械基础》表8-7查并列表）（MPa）材料许用应力[]tQ345R(16MnR) 170Q235B 11316MnII 17020 1332）塔盘结构根据工艺条件、塔体直径，塔盘结构选为单液流分块式塔盘，具体塔盘结构及尺寸的选取第十七章第三节（p499）。
（自选）3）工艺接管接管的选取根据介质流量，参照GB12771-91，接管的选取如下表： 4 ）压力容器法兰和接管法兰(是否有？）压力容器法兰的选取按照《化工设备机械基础》选JB/T4700～4707-2000标准。
（按照《化工设备机械基础》（p292）写出选取过程）设计条件 ：工作温度 °C ： 120 设计温度 °C ： 150 工作压力 MPa ： 0.1 设计压力 MPa ： 0.11 塔体内径 mm ： 1800 介质： 苯-甲苯混合物（a ）法兰类型 DN=1800，p=0.11MPa ，表10-1选甲型平焊； （b ）p=0.11MPa ，t=150℃，查表10-10材料为16MnR ，定PN=0.25MPa ，150℃时名称进料管塔顶回流管 塔底出料管 塔顶蒸汽管 再沸器回流管 公称直径（mm ）80 8080450500允许[p]=0.25MPa>p，所以PN=0.25MPa。
（c）确定结构尺寸（p254）。
（d）法兰标记法兰－RF 1800－0.25 JB/T4701-2000选取结果如下表：管法兰选取结果汇总：5）法兰密封垫片的选取法兰密封垫片的选取参照《化工设备机械基础》表10-30法兰密封垫片选非金属软垫片PN=0.25MPa （JB/T4704-2000）P294垫片1800-0.25 JB/T4704-20006）裙座选取裙座的选取根据参照《化工设备机械基础》图17-21确定裙座各尺寸。
支座选取裙式支座7）人孔设置人孔的选取根据筒体直径和公称压力参照《化工设备机械基础》p353.本设计中选用带颈平焊法兰人孔，公称压力1.0MPa，公称直径500 mm，标准号为HG21520-2005。
8）手孔设置手孔选取同上，本设计中选用不锈钢板式平焊人孔（仅限凸面），公称压力0.6MPa，公称直径150mm，标准号为HG21529-2005。
9）视镜和液位计的选取视镜和液位计的选取根据《化工设备机械基础》P377选取 10） 焊接接头形式和和焊接材料的选取焊接接头形式的选取参照《化工设备机械基础》第十四章第二节（p431/P438），焊接接头形式按HG/T20583-2011，A 、B 类焊接接头按照HG/T20583-2011中DU4，D 类焊接接头按照HG/T20583-2011中G2，带补强圈D 类焊接接头按照JB/T4736-2002中C ，焊接材料的选取参照第十四章《化工设备机械基础》第四节，标准GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95焊接接头的检验《化工设备机械基础》第十四章第三节 11）压力容器类别的划分压力容器类别的划分按《固定式压力容器安全技术监察规程》，《化工设备机械基础》p453本设计塔器为低压分离设备，介质为易燃、中毒危害介质，故划分为一类压力容器。
四、强度计算1、塔体壁厚计算（筒体的设计参照第八章第二节p210）。
塔体圆筒体壁厚计算按照GB150-2011《压力容器》式5-1 计算壁厚： 2[]c itcp D p δσϕ=- （4-1） 式中 δ：塔体的理论计算壁厚，mmp c ：塔体的计算压力，MPa D i ：塔体内径，mm[]t σ：钢板在设计温度下的许用应力，MPaϕ：焊接接头系数；名义厚度： n C δδ=++∆； （4-2）12C C C =+；e n C δδ=-；式中 n δ：名义厚度；C 1：腐蚀裕量；C 2：钢板负偏差；∆：圆整量；e δ：有效厚度；查表《化工设备机械基础》表8-7[]t σ=170 MPap c ：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，局部射线检测，ϕ=0.85代入数据到式（4-1）得：2[]c i t c p D p δσϕ=-= 0.11180021700.850.11⨯⨯⨯-=0.69 mm C 1 =1 mmC 2 =0 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度： n C δδ=++∆= 2 mm按最小厚度δmin 要求 取 n δ= 6 mm2) 封头的强度计算（封头的设计参照第八章第二节p213）。
塔体封头壁厚计算按照GB150《压力容器》式7-1计算壁厚： 2[]0.5c i t c p D p δσϕ=- （4-3） 式中 δ：塔体封头的理论计算壁厚，mmp c ：塔体的计算压力，MPaD i ：塔体内径，mm[]t σ：钢板在设计温度下的许用应力，MPaϕ：焊接接头系数；名义厚度： n C δδ=++∆；12C C C =+；e n C δδ=-；式中 n δ：名义厚度；C 1：腐蚀裕量；C 2：钢板负偏差；∆：圆整量；e δ：有效厚度；查表《化工设备机械基础》表8-7[]t σ=170 MPap c ：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，100%射线检测，取ϕ=1代入数据到式（4-3）得： 2[]0.5c i t c p D p δσϕ=- =0.111800217010.50.11⨯⨯⨯-⨯=0.59 mm C 1 =1 mmC 2 =0 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度： n C δδ=++∆= 2 mm按标准椭圆封头最小厚度δmin 〉0.15%D i 要求 取 n δ= 6 mm查《化工设备机械基础》(p196)选标准椭圆形封头JB/T4746-2002封头直边高度h 0取25mm封头高度h 取450mm3)开孔补强计算开孔补强结构选用JB/T4736-2002补强圈结构，补强圈尺寸按照《化工设备机械基础》p387（列出所选尺寸），焊接坡口尺寸选《化工设备机械基础》第十四章第二节C 型。
开孔补强计算采用等面积补强法，其公式参照第十二章（p388）。
例：人孔开孔补强计算：人孔选公称压力1.0MPa ，公称直径500 mm ，标准号为HG20594-95接管￠530⨯8(p302) 材料：20a. 开孔所需补强面积 ；A=d δ+2δδet(1-r f ) （4-4）式中 r f ：强度削弱系数d ：开孔直径 mmδ：塔体的计算壁厚mmδet ：接管的有效厚度mmd=di+2Ct=(530-16)+2(1+0)=518 mmδet=δnt- Ct=8-1=7 mm塔体材料：16MnR []t σ =170 MPa接管材料：20 []t σt=130 MPa[][]t t r t f σσ==130170=0.78 代入式（4-4） A=d δ+2δδet(1-r f )=5180.69⨯+2⨯0.69⨯7(1-0.78)= 359.5 mm 2b. 有效补强范围内的补强面积：①有效补强范围有效宽度： B=2d=2⨯518=1036 mm外伸高度：h 1内伸高度：h 2= 0 mm②壳体多余截面积A1=(B-d)( e δ-δ)-2δet ( e δ-δ)(1-r f ) （4-5）代入式（4-5）A1=(1036-518)(7-0.69)-2⨯7(7-0.69)(1-0.78)= 1211.2 mm 2③接管多余截面积A2=2h 1(δet-δt) r f +2h 2(δet-C2) r f （4-6）接管计算厚度δt=2[]c i t c p d p δσϕ=-= 0.11514213010.11⨯⨯⨯-=0.22 mm 式中 di ：接管内直径 mm di=530-16=514 mm代入式（4-6） A2=2h 1(δet-δt) r f +2h 2(δet-C2) r f=2⨯64.4(7-0.22)0.78=681 mm 2④焊缝金属截面积A3=6⨯6=36 mm 2A1+A2+A3>A 满足不另行补强条件，所以不需补强。
