浮阀精馏塔的设计 (2)

化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下：原料加料量 F＝100kmol/h＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。

三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录3.3.3.204参考文献 (30)摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。

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乙醇－－水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。

通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。

通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

本次设计过程正常，操作合适。

关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第1章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。

精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。

精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。

1.2精馏塔对塔设备的要求精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。

常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：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。

目录一、毕业设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1二、设计题目及原始条件- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - 2三、前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3四、物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4五、热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4六、塔板工艺尺寸计算(精馏段)- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -61、塔径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - -72、溢流装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -73、塔板布置及浮阀数目与排列- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7七、塔板流体力学验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -81、气相通过浮阀塔板的压强降- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -82、淹塔- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -83、雾沫夹带- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8八、塔板负荷性能图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -81、雾沫夹带线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 82、液泛线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 93、液相负荷上限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 94、漏液线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -95、液相负荷下限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9九、计算结果十、塔板工艺尺寸，流体力学验算，负荷性能图(提馏段) - - - - - -10 十一、参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - 13课程设计任务书题目：设计一个分离苯－乙苯双组分均相混合液的常压连续浮阀精馏塔。

化工原理课程设计––––浮阀式精馏塔的设计学校：班级：姓名：学号：指导教师：时间：课程设计任务书一、设计题目：分离苯—甲苯混合液的浮阀式精馏塔二、设计的原始数据及分离要求1、原料的规格及分离要求：（1）、生产能力：年处理苯—甲苯混合液6.0万吨（2）、年开工率：8000小时（3）、原料组成：苯含量45%（质量分率）（4）、进料热状况:饱和液体（5）、分离要求：塔顶苯含量不低于95%（质量分率）塔底苯含量不高于5%（质量分率）2、生产条件：（1）操作条件：常压（2）操作温度：原料和产品均为常温（25℃）（3）塔顶冷凝器：用循环水冷却（进口温度28℃）（4）塔底在沸器：用饱和水蒸气加热（5）回流比：取最小回流比的1.4倍三、设计要求：1、编制设计说明书（1）流程的确定及说明（2）精馏塔的设计计算（3）浮阀塔盘结构设计和计算（4）对设计结果讨论（5）参考文献2、绘制精馏系统工艺流程图四、指导教师：李英杰五、设计时间：2011年12月目录前言---------------------------------------------------------------------------------4 1.精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------------------5 1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率---------------------------------------5 1.2．原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量--------------------------------51.3．物料衡算-------------------------------------------------------------------52.塔板数的确定---------------------------------------------------------------------5 2.1．理论板层数NT的求取-----------------------------------------------------5 2.2最小回流比及操作回流比----------------------------------------------------5 2.3精馏塔的气、液相负荷-------------------------------------------------------6 2.4操作线方程-------------------------------------------------------------------62.5塔的有效高度-----------------------------------------------------------------63.精馏塔的塔体工艺尺寸计算------------------------------------------------------73.1精流段塔体工艺尺寸计算---------------------------------------------------73.2塔经的计算------------------------------------------------------------------73.3 溢流装置-----------------------------------------------------------------------------------84.塔板负荷性计算--------------------------------------------------------------------------------114.1. 雾沫夹带线----------------------------------------------------------------------------114.2漏液线------------------------------------------------------------------------------------124.3液相负荷上限线-------------------------------------------------------------------------124.4液相负荷下限线-------------------------------------------------------------------------12 参考目录----------------------------------------------------------------------------14前言在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。

XX大学化学工程学院化工原理课程设计——分离甲醇—水混合液的浮阀精馏塔设计者: 贺水流学号：1043082025班级：过控一班：： 286409969qq..指导教师：夏素兰设计时间：2013.1.5—2013.2.20XX大学化学工程学院Sichuan Institute of Chemical Technology一、设计任务设计题目：分离甲醇—水混合液的浮阀精馏塔原料液：组成：甲醇45% 水55%处理量：4000kg/h温度：30˚C馏出液：组成：甲醇99.5%残液：组成：甲醇1.5%（均为质量百分数）操作压力：常压连续操作二、背景介绍1 . 精馏原理精馏过程的基础是混合液组分间挥发度的差异，而塔内的气、液“回流”则是沿塔高不断进行气、液传质实现精馏的必要条件。

沿塔流动的气、液相每经过一块塔板都将发生一次气相的部分冷凝和液相的部分气化，气、液相组成随之发生一次改变，使气相中轻组分得到一次增浓，液相中重组分得到一次增浓。

其结果最终可在塔顶得到轻组分含量很高的蒸气相（馏出液）产品，而在塔底得到重组分含量很高的釜液产品，从而实现混合液体的高纯度分离。

利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。

该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。

其精馏塔如图3-1所示。

原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提留段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。

气、液相回流是精馏重要特点。

2 . 板式塔作用原理板式塔是在圆柱形壳体内按一定间距水平设置若干层塔板，液体靠重力作用自上而下流经各层板后从塔底排出，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动力下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。

化工原理课程设计任务书一 设计题目：苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计 二 任务要求设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯， 具体工艺参数如下：原料加料量 F=75kmol/h 进料组成 xf=0.41 馏出液组成 965.0=D x 釜液组成 035.0=W x 塔顶压力 k P a P 325.101=单板压降 0.7kPa ≤ 进料状态 965.0=q2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点回流。

三 主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高4、辅助设备选型与计算设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔设备条件图目录任务书 (1)目录 (Ⅱ)摘要 (1)第1 章绪论 (2)1.1 设计流程 (2)1.2 设计思路 (2)第2 章精馏塔的工艺设计 (4)2.1 产品浓度的计算 (4)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)2.3 物料衡算 (6)2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (7)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (7)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (8)第3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)3.1 物性数据计算 (8)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (11)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)3.4 塔板流体力学校核 (17)3.5 塔板符合性能图 (20)第4 章热量衡算 (24)4.1 热量衡算示意图 (24)4.2 热量衡算 (24)第5 章塔附属设备的计算 (29)5.1 筒体与封头 (29)5.2 除沫器 (29)5.3 裙座 (29)5.4 塔总体高度的设计 (30)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (30)5.6 进料管的设计 (32)5.7 泵的选型 (32)5.8 贮罐的计算 (33)第6 章结论 (35)6.1 结论 (35)6.2 主要数据结果总汇 (35)结束语 (36)参考文献 (31)附录1主要符号说明 (38)附录2 程序框图 (41)附录3 精馏塔工艺条件图 (43)附录4 生产工艺流程图 (44)教师评语.................................................................................................................... 错误！未定义书签。

浮阀式精馏塔课程设计
一、设计任务和要求
1.设计一个浮阀式精馏塔，以满足给定的分离要求。

2.根据给定的进料条件、产品要求和操作条件，确定合适的操作方式和工艺参数。

3.使用适当的设计软件进行模拟和优化，以确定最佳塔体尺寸和分离效果。

4.编写设计报告，包括塔体尺寸、分离流程、操作条件、经济效益等方面的分析。

二、设计步骤
1.确定设计任务和要求，明确进料条件、产品要求和操作条件。

2.进行物性分析和热力学分析，选择合适的精馏分离流程。

3.根据流程图和工艺参数，使用设计软件建立浮阀式精馏塔的模型。

4.进行模拟计算，优化塔体尺寸和分离效果。

5.根据模拟结果，确定塔体尺寸、填料和附件等参数。

6.编写设计报告，包括流程图、模拟结果、塔体尺寸、经济效益等方面的分析。

7.准备答辩材料，向老师和同学展示设计成果。

三、注意事项
1.在设计过程中，应充分考虑安全、环保和经济效益等方面的因素。

2.注意数据的准确性和可靠性，以确保设计的可行性和可靠性。

3.在答辩过程中，应注意表达清晰、逻辑严谨，回答问题时要准确、全面。

四、总结
本课程设计通过模拟和优化浮阀式精馏塔，使我们更深入地了解了精馏分离的原理和工艺参数，提高了我们的工程设计能力和实际操作能力。

同时，也使我们认识到了工程实践中的复杂性和多样性，培养了我们的创新思维和实践能力。

在未来的学习和工作中，我们将不断积累经验，提高自己的综合素质和能力水平。

《化工原理》课程设计说明书苯-苯乙烯分离过程浮阀精馏塔设计院系：化学与化工学院专业：化学工程与工艺班级：09化工2班学号：0906210201姓名：武金龙指导老师：李梅摘要本设计的任务是设计用于分离苯-苯乙烯的浮阀精馏塔。

精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。

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设备。

热量自塔釜输入，物料在塔内经多次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。

根据加热方式来决定塔底是否设置再沸器，塔底设置再沸器时为间接加热，这种加热方式适用于各种物系，且被广泛使用。

由于本设计设置了再沸器，故采用间接加热。

板式塔的种类繁多，本设计采用浮阀塔，它是在泡罩塔的基础上发展起来的。

浮阀塔被广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中，塔径从200mm到6400mm，使用效果较好。

它具有处理能力大，操作弹性大，塔板效率高，压强小，使用周期长等特点。

确定回流比有图解法和逐板计算法，本设计采用逐板计算法，虽然计算过程较为繁琐，但计算精度较高。

理论板确定后，计算实际板数，再设计塔和塔板中所有的参数，初选塔板间距并计算塔径，这些数据的计算都是以精馏段的数据为依据的。

设计中采用平直溢流堰，因为这样可以使得塔板上具有一定高度的均匀流动的液层。

浮阀塔的开孔率设计中要满足一定的要求，即要确定合适的浮阀数，浮阀的孔径是由所选浮阀的型号确定的，浮阀数通过上升蒸汽量、阀孔气速和孔径确定，阀孔的排列采用等腰三角形叉排。

最后是塔板负荷性能图中过量雾沫夹带线、液泛线、漏液线、液相负荷上、下限线的计算以及确定塔体结构。

目录第一部分概述 (5)一、设计目标 (5)二、设计任务 (5)三、设计条件 (5)四、设计内容 (5)第二部分工艺设计计算 (6)一、设计方案的确定 (6)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数 (6)3.物料衡算原料处理量 (7)三、塔板数的确定 (7)1.相对挥发度的求取 (7)2.进料状态参数的确定 (8)3.最小回流比的确定 (8)4.操作线方程的求取 (9)5.全塔效率的计算 (9)6.实际板层数的求取 (10)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)1.操作压强计算 (10)2.操作温度计算 (10)3.平均摩尔质量计算 (11)4.平均密度计算 (11)5.液相平均表面张力计算 (12)6.求精馏塔的气、液相负荷 (13)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)1.塔径的计算 (14)2.精馏塔的有效高度的计算 (15)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.溢流装置计算 (15)2.塔板布置 (18)3.浮阀数与开孔率 (19)七、塔板的流体力学验算 (20)1.气体通过干板的压降 (20)2.雾沫夹带量的验算 (21)3.液泛的验算 (21)4.漏液的验算 (22)八、塔板负荷性能图 (22)1.漏液线 (22)2.过量雾沫夹带线 (22)3.液相负荷下限线 (23)4.液相负荷上限线 (23)5.液泛线 (23)九、附属设备的设计 (25)1.接管尺寸 (25)2.回流管尺寸 (25)3.塔底进气管尺寸 (25)4.加料管尺寸 (25)5.料液排出管尺寸 (25)第三部分设计结果汇总 (26)一、设计结果一览表 (26)二、工艺流程图 (28)三、设计总结 (29)参考文献 (29)第一部分概述一、设计目标分离苯—苯乙烯混合液的浮阀式精馏塔设计二、设计任务试设计分离苯与苯乙烯混合物的浮阀精馏塔，年处理量为2.4万吨苯与苯乙烯混合液，要求气液混合进料。

吉林化工学院化工原理课程设计吉林化工学院化工原理课程设计题目苯-甲苯二元物系浮阀精馏塔设计吉林化工学院化工原理课程设计目录设计任务书 (1)摘要 (2)前言 (3)第一章工艺部分 (I)§1.1精馏塔物料衡算 (4)§1.2有关理论板的设计计算 (6)§1.3有关实际板的设计计算 (7)第二章板式塔主要工艺尺寸的设计计算 (9)§2.1物性及塔的工艺条件的设计 (9)§2.2塔和塔板主要工艺尺寸的计算....................................................错误！未定义书签。

§2.3塔板流体力学计算 (16)§2.4塔板负荷性能图 (18)第三章辅助设备及选型 (23)§3.1接管 (23)§3.2筒体与封头 (24)§3.3除沫器 (24)§3.4裙座 (24)§3.5人孔 (24)§3.6塔总高度的设计 (25)第四章辅助设备计算 ······················································································错误！未定义书签。

分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计苯和甲苯是两种常用的有机溶剂，它们通常通过精馏过程进行分离。

浮阀板式精馏塔是一种常用的精馏设备，具有高效、节能、操作方便等特点。

下面就对分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺进行设计。

1.工艺流程：分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺流程一般包括进料、初留、尾留和回流等环节，具体流程如下：1)进料：将苯和甲苯混合液进料到精馏塔的顶部。

进料包括苯和甲苯的混合物以及一部分回流。

2)初留：通过多个塔板的精馏，将苯分离出来，初留液位以下的液体为初馏液，初留液通过凝气冷却器冷却后分为初留顶部产品和初留底部回流。

3)尾留：在塔底通过降温器冷却后，即可得到尾液，尾留底部产品通常作为顶部产品的回流，以保证塔托和稳定操作。

4)回流：回流是为了提高塔板的效率，减小焦失和能耗。

可通过将一部分的顶部产品送回到塔顶部作为回流。

2.浮阀板式精馏塔的设计参数：在进行浮阀板式精馏塔的工艺设计时，需要考虑以下参数：1)塔高：塔高应根据塔板的数量和塔板高度来确定，总体来说，塔高越高，分馏效果越好，但是设备成本和能耗也会增加。

2)塔板数：塔板数的确定需要考虑到初留和尾留的要求，一般根据初留质量分数和尾留质量分数进行迭代计算。

3)流量：进料流量、回流流量以及所需的产品流量都需要根据需求和经验来确定，可通过仪表和流量控制阀来调节。

4)进料温度：进料温度一般在常温下进行，如果需要提高分离效率，可以适当降低进料温度。

5)塔底温度：塔底温度是通过冷凝器来冷却的，根据具体情况来确定冷凝器的设计参数。

3.优化调整：在实际工艺操作中，可能需要对工艺参数进行优化调整，以达到更好的分离效果和降低能耗。

具体调整方法如下：1)调整回流比：根据实际需要，调整回流比可以提高塔板的效率。

2)改变操作压力：通过改变操作压力，可以改变馏出物的温度和塔板的效果，进而实现优化调整。

3)塔板节流孔调整：通过调整塔板节流孔的大小，可以影响流体的分布和液体在塔板上的停留时间，从而达到更好的分离效果。

课程设计（论文）浮阀精馏塔的工艺设计说明书题目名称苯—甲苯溶液精馏装置精馏塔设计课程名称化工原理学生姓名雷素兰学号1040902009系专业生化系2010 级化学工程与工艺指导教师胡建明2012 年12 月25 日目录一、设计任务书 (3)二、概述 (4)三、设计方案的确定和流程说明 (4)四、物料衡算 (5)1.设计条件 (5)2.全塔物料衡算 (6)五、设备设计与选型 (7)1.精馏塔工艺设计 (7)2.塔内气液负荷 (11)3.计算塔径、确定板间距 (13)六、塔板结构设计 (14)1.溢流装置 (14)2.塔板布置 (15)七、浮阀塔流体力学验算 (17)1.塔板压降 (17)2.塔板负荷性能 (19)八、精馏塔结构尺寸设计 (23)九、参考文献 (26)十、总结 (27)十一、致谢 (27)十二、附工程图纸 (28)概述塔设备是化学工业，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。

课程设计（论文）浮阀精馏塔的工艺设计说明书题目名称苯—甲苯溶液精馏装置精馏塔设计课程名称化工原理学生姓名雷素兰学号**********系专业生化系2010级化学工程与工艺指导教师胡建明2012年12月25 日目录一、设计任务书 (3)二、概述 (4)三、设计方案的确定和流程说明 (4)四、物料衡算 (5)1.设计条件 (5)2．全塔物料衡算 (6)五、设备设计与选型 (7)1. 精馏塔工艺设计 (7)2.塔内气液负荷 (11)3.计算塔径、确定板间距 (13)六、塔板结构设计 (14)1.溢流装置 (14)2.塔板布置 (15)七、浮阀塔流体力学验算 (17)1.塔板压降 (17)2.塔板负荷性能 (19)八、精馏塔结构尺寸设计 (23)九、参考文献 (26)十、总结 (27)十一、致谢 (27)十二、附工程图纸 (28)概述塔设备是化学工业，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。

《化工设备选择与设计》课程设计（二）课程设计题目：F1型浮阀精馏塔设计学院名称：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工11-4姓名：沈杰学号11402010417任课教师：董明定稿日期：2014年6月10日期末课程设计任务书期末课程设计题目：F1型浮阀精馏塔设计一、设计条件拟建一浮阀塔（塔板数48层，其中提馏段16层，精馏段32层），用以分离乙醇和水的混合物，采用F1型浮阀（重阀），按以下条件对该浮阀塔进行设计计算。

1．蒸汽流量：1692 m3/h2．液体流量：2.3 m3/h3．蒸汽密度：1.32 kg/m34．液体密度：794 kg/m35．平均操作压强：1.013×105 Pa6．酒精表面张力：22.27 mN/m7．塔板间距：0.35m8．塔板上液层深度：0.05m9．塔板上降液管的液封高度：10mm二、计算内容及要求1．计算下表项目栏中各内容，写出计算过程，并将计算结果填入下表数值栏中。

表浮阀塔设计计算结果2．流体力学验算（1）单板流体阻力计算；（2）泄漏验算；（3）液泛的验算；（4）雾沫夹带的验算；（5）操作弹性计算。

3. 绘制负荷性能图（1）计算并列出雾沫夹带上限线表达式；（2）计算并列出液泛线表达式；（3）计算并列出液相负荷上限线表达式；（4）计算并列出气相负荷下限线表达式；（5）计算并列出液相负荷下限线表达式；（6）列出操作负荷线表达式；（7）将以上6条线绘制在直角坐标中（可用Excel绘图），给出性能负荷图。

4．以上课程设计须在两个星期内完成。

5. 完成的课程设计内容请用A4纸张打印、装订后交给学习委员或课代表；再由学习委员或课代表于6月23日（周一）下午2:00交给任课教师。

三、参考资料[1]刘道德等编著.化工设备的选择与设计（第三版，教材），p143-154；[2]化工原理教材中连续精馏内容及浮阀塔等相关内容；[3] 泛点负荷系数参考图：目 录目 录1 设计条件 ............................................................................................................. 1 2 塔径塔板 . (1)2.1 塔径估算 .......................................................................................................................... 1 2.2 塔板层数 .. (2)3 标准塔盘选择 (2)3.1 塔截面积T A ..................................................................................................................... 4 3.2 溢流管截面积f A 及溢流管宽度d W ............................................................................... 4 3.3 溢流堰高度W h ................................................................................................................. 4 3.4 溢流管底与塔盘间距离o h .............................................................................................. 4 3.5 验算液体在降液管内的停留时间 . (4)4 流体力学验算 (5)4.1 单板流体阻力p h ............................................................................................................. 5 4.2 泄露验算 .......................................................................................................................... 5 4.3 液泛的验算 ...................................................................................................................... 5 4.4 雾沫夹带的验算 .............................................................................................................. 6 4.5 操作弹性 .. (7)5 负荷性能图 (8)5.1 雾沫夹带上限线 .............................................................................................................. 8 5.2 液泛线 .............................................................................................................................. 8 5.3 液相负荷上限线 .............................................................................................................. 9 5.4 气相负荷下限线 .............................................................................................................. 9 5.5 液相负荷下限线 .............................................................................................................. 9 5.6 操作负荷线 . (9)6 设计结果 (11)宁波工程学院期末课程设计1 设计条件拟建一浮阀塔（塔板数48层，其中提馏段16层，精馏段32层），用以分离乙醇和水的混合物，采用F1型浮阀（重阀），按以下条件对该浮阀塔进行设计计算。

进料流量：F＝210kmol/h进料组成：X f=0.20（摩尔分率）进料热状态：泡点进料要求塔顶产品浓度X D=0.99易挥发组分回收率η≥0.99∴操作压强:P=1atm=0.1MPa=1.013×103KPa1.2 物料的进料热状态：进料热状态有五种。

原则上，在供热一定的情况下，热量应尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷也进料。

但为使塔的操作稳定，免受季节气温的影响，常采用泡点进料。

这样，塔内精馏段和提留段上升的气体量变化较小，可采用相同的塔径，便于设计和制造。

但将原料预热到泡点，就需要增设一个预热器，使设备费用增加。

综合考虑各方面因素，决定采用泡点进料，即q=1 。

1.3 回流比的确定：对于一定的分离任务，采用较大的回流比时，操作线的位置远离平衡线向下向对角线靠拢，在平衡线和操作线之间的直角阶梯的跨度增大,每层塔板的分离效率提高了，所以增大回流比所需的理论塔板数减少，反之理论塔板数增加。

但是随着回流比的增加，塔釜加热剂的消耗量和塔顶冷凝剂的消耗量液随之增加，操作费用增加，所以操作费用和设备费用总和最小时所对应的回流比为最佳回流比。

本次设计任务中，综合考虑各个因素，采用回流比为最小回流比的1.6倍。

即：R=1.6 Rmin3. 理论板数的确定3.1 物料衡算：∵η=DXDFXf∴D=ηFXf/XD=0.99×210×0.20/0.99=42 kmol/h∵F=D+W ∴W=F- D=210-42=168 kmol/h∵FXf = DXD+WXw∴Xw =(FXf-DXD)/W=(210×0.20-42×0.99)/168=0.00253.2 物系相平衡数据a. 基本物性数据b. 常压下甲醇和水的气液平衡表(t—x—y)3.3 确定回流比:根据甲醇—水气液平衡组成表和相对挥发度公式x 1y1xy --=α ，m a =求得：算得相对挥发度α=4.83 ∴平衡线方程为：y=αx1+(α-1)x=4.83x/(1+3.83x)因为泡点进料 所以 x e = X f =0.20 代入上式得 y e = 0.5470 ∴ R min =X D - y ey e - x e=(0.99-0.5470)/(0.5470-0.2)=1.2767∴ R=1.6 R min =1.6*1.2767=2.04273.4理论板数N T 的计算以及实际板数的确定 1）塔的汽、液相负荷L=RD=2.0427×42=85.792 kmol/hV=(R+1)D=(2.0427+1) ×42=127.79 kmol/hV ’=V=127.79 kmol/hL ’=L+F=85.792 kmol/h+210 kmol/h=295.792kmol/h 2）求操作线方程精馏段操作线方程： y=R R+1 x + X DR+1=0.6713x+0.3254提馏段操作线方程为:W X V WX V L y '''-==2.3147x-0.3)逐板计算法求理论板层数 精馏段理论板数：平衡线方程为：y=αx1+(α-1)x =4.83x/(1+3.83x)精馏段操作方程：y=R R+1 x + X DR+1=0.6713x+0.3254 由上而下逐板计算，自X 0=0.99开始到X i 首次超过X q =0.2时止 操作线上的点 平衡线上的点 （X 0=0.99,Y 1=0.99） (X 1=0.95, Y 1=0.99) （X 1=0.95,Y 2=0.97） （X 2=0.87,Y 2=0.97） （X 2=0.87,Y 3=0.91） （X 3=0.67,Y 1=0.91） （X 3=0.67,Y 4=0.78） （X 4=0.42,Y 4=0.78） （X 4=0.42,Y 5=0.61） （X 5=0.24,Y 5=0.61） （X 5=0.24,Y 6=0.49） （X 6=0.17,Y 6=0.49）因为X 6 时首次出现 X i <X q 故第6块理论版为加料版，精馏段共有5块理论板。

分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计2 原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液11.0万吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于95%塔底乙醇含量不高于0.2%建厂地址：海南3.4.2 塔板的工艺设计1 精馏塔全塔物料衡算F ：原料液流量（s kmol /） F x ：原料组成（摩尔分数，下同）D ：塔顶产品流量（s kmol /） D x ：塔顶组成W ：塔底残液流量（s kmol /） W x ：塔底组成原料乙醇组成： %91.818/8046/2046/20=+=F x塔顶组成： %14.8818/546/9546/95=+=D x塔底组成： %078.018/8.9946/2.046/2.0=+=W x进料量：()[]s mol F /k 2071.036002430018/2.0146/2.0101011/0.1134=⨯⨯-+⨯⨯⨯==年万吨物料衡算式： W D F +=W D F Wx Dx Fx +=联立代入求解：D s kmol /0208.0=， W s kmol /1863.0=2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1温度利用表中数据由拉格朗日插值可求得W D F t t t 、、①F t ：21.791.80.8966.921.77.860.89--=--F t F t ℃41.87=②D t ：43.8914.8815.7872.7443.8941.7815.78--=--Dt D t ℃17.78=③W t ：078.010090.105.95100--=--W t W t ℃82.99=④精馏段平均温度：79.82217.7841.8721=+=+=D F t t t ℃ ⑤提馏段平均温度：61.9322=+=WF t t t ℃ 2 密度已知：混合液密度：BBAALa a ρρρ+=1（a 为质量分数，M 为平均相对分子质量）混合气密度：004.22Tp p T v M=ρ⑴精馏段：℃79.821=t 液相组成()()()()%94.22,37.237.8279.8237.2361.167.821.84:111=--=--x x x气相组成()()()()%22.54,45.547.8279.8245.5489.507.821.84:111=--=--y y y所以()kmol kg M L /42.24182294.01462294.01=⨯-+⨯= ()kmol kg M V /18.33185422.015422.0461=⨯-+⨯=⑵提馏段℃61.932=t()()()()%44.3,21.70.8961.9321.790.10.895.95:222=--=--x x x 液相组成 气相组成()()()%37.23,91.380.8961.93)91.3800.17(0.895.95:222=--=--y y y 所以 ()kmol kg M L /96.180344.01180344.0462=-⨯+⨯=()kmol kg M V /54.242337.01182337.0462=-⨯+⨯=85 730 968．6 90 724 965．3 95 720 961．85 100716958．4求得在t 1与t 2下的乙醇和水的密度（单位：3-⋅m kg ）。