筛板精馏塔设计电子教案

化工原理课程设计任务书设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。

2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。

因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。

4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。

5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。

6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min。

设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。

指导教师：时间1设计任务1.1 任务1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。

2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。

因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。

4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％(质量分率)。

5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。

6．操作回流比R=(1.1—2.0)R。

min1.1.3 设计任务1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。

1.2 设计方案论证及确定1.2.1 生产时日设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。

河西学院Hｅxi Ｕniｖersiｔy化工原理课程设计题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺学号:姓名:指导教师：2014年１２月6日目录化工原理课程设计任务书1．概述 (5)1.1序言 ....................................................................................................................... ５1.2再沸器ﻩ51.3冷凝器ﻩ52．方案的选择及流程说明ﻩ63.塔的工艺计算ﻩ63.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率ﻩ７3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7)3．3物料衡算ﻩ74．塔板数的确定 (7)4.1理论塔板数T N (7)4.2最小回流比及操作回流比ﻩ8４.３精馏塔的气、液相负荷ﻩ８4.4操作线方程 .............................................................................. 错误!未定义书签。

4．５图解法求理论塔板数 (9)4.6实际板层数ﻩ95.精馏塔的工艺条件及有关物性数据................................................. 错误!未定义书签。

5.1操作压力ﻩ95．２操作温度ﻩ１010５.３平军摩尔质量ﻩ5.4平均密度ﻩ１1５.5液体平均表面张力 ........................................................................................... 1２5.6液体平均黏度 ..................................................................................................... 1２13６.精馏塔的塔体工艺尺寸ﻩ6.1塔径 (13)6.2空塔气速 (13)6.3实际空塔气速 (14)6．４精馏塔有效高度ﻩ错误!未定义书签。

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。

筛板式乙醇精馏塔的设计-课程设计目录摘要 (1)Abstract (2)1概述 (3)1.1设计的背景 (3)1.2设计的意义和要求 (3)1.3筛板塔的特点 (4)1.4筛板塔的发展及使用情况 (5)1.5设计步骤及内容 (5)2设计方案的确定 (7)2.1操作压力 (7)2.2进料热状态 (7)2.3加热方式 (7)2.4冷却方式 (7)2.5回流比的选择 (8)3精馏工艺的计算 (9)3.1设计条件的重述与分析 (9)3.2理论板数的计算 (10)3.3物料衡算 (14)3.4塔板总效率的估算 (15)3.5实际板数的计算 (16)3.6热量恒算 (16)4塔板和塔的主要尺寸设计 (20)4.1板间距的初选 (20)4.2塔径的计算 (20)4.3塔板详细设计 (23)4.3.1塔板上的流型选择 (23)4.3.2溢流装置 (23)4.3.3鼓泡区筛孔安排 (28)4.3.4塔板布置 (29)5塔板的流体力学验算及设计评述 (32)5.1塔板的流体力学验算 (32)5.2设计评述 (40)6设计成果 (42)7.主要符号一览表 (45)参考文献 (46)致谢 (47)筛板式乙醇精馏塔的设计摘要：化工生产中，常需要进行液体混合物的分离，以达到提纯或回收有用组分的目的。

精馏因为有很多的优点，所以经常被优先考虑。

长期以来精馏被误以为操作范围狭窄，筛孔容易堵塞而遭受冷遇。

本次设计对其进行了重新的研究，结果表明：造成筛板操作范围狭窄的原因是设计不良，筛孔易堵塞的问题，可采用大孔径筛板予以解决。

本次对筛板式乙醇精馏塔的设计首先确定设计方案，再对精馏塔工艺各个环节进行计算，从而设计出塔板和塔的主要工艺尺寸，最后对塔板的流体力学验。

关键词：乙醇；精馏塔；尺寸设计；塔板Design of Sieve the distillation of ethanolStudent majoring in biological Engineering Cui HaichaoTutor Zhang YanAbstract: In the chemical production. The Liquid mixture were separated frequently. In order to purify or retrieve useful components. Distillation was choosed first of all, because distillation has a lot of advantages. Distillation was considered that scope of operation was narrow and sieve hole was jammed easily. Therefore, It was disesteemed. This design researched it again. Results indicate that the narrow scope of operation, because of the bad design, and using big sieve hole solved the problem of sieve was jammed easily. In the design. First of all, design plans were confirmed ,and all kinds of distillation processes were calculated. Then, the mian sizes of column plate and tower were designed. In the end, the Fluid mechanics of vcolumn plate was checked. Keywords: ethanol, distillation, dimension design, tray1.概述1.1设计的背景精馏塔是石化工业中最为常见和能耗较大的设备之一。

课程名称：化工原理课程设计设计内容：筛板式精馏塔设计年级：年级姓名：姓名日期：日期目录一、前言.......................................................... (4)1、塔设备在化工生产中的作用与地位 (4)2、塔设备的分类 (4)3、板式塔 (4)3.1、筛板塔 (4)4 、乙醇和水体系 (4)二、计算说明书 (5)1 设计单元操作方案简介 (5)2 筛板塔设计须知 (5)3 筛板塔的设计程序 (6)三、设计计算书........................................... ...... (6)1、已知参数 (6)1.1设计条件 (6)1.2设计要求 (6)2、精馏流程的确定 (6)3、塔的物料衡算 (7)4、塔板数的确定 (7)4.1、理论塔板数T N的求取 (7)4.2全塔效率T E估算 (10)4.3实际塔板数 (10)5、工艺计算和物性 (10)5.1全塔的平均温度 (12)5.2操作压强Pm (12)5.3、平均摩尔质量Mm (12)ρ (13)5.4、平均密度mσ (14)5.5、液体表面张力m5.6、负荷计算 (14)6、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15)6.1、塔径D (15)6.2、溢流装置 (16)l (17)6.2.1、溢流堰长Wh (17)6.2.2、出口堰高w6.2.3、管滴宽度dW 与降液管滴面积fA (17)6.2.4.降液管底隙高度oh (18)6.3、塔板布置...........................................................................18 6.4、筛孔数n 与开孔率 ............................................................20 6.5、塔有效高度Z ..................................................................21 6.6、塔高计算...........................................................................21 7、筛板的流体力学验算 (22)7.1气体通过筛板压强降的液柱高度ph (22)7.2、雾沫夹带量Ve 的验算 (23)7.3、漏液的验算........................................................................24 7.4、液泛的验算........................................................................24 8、塔板负荷性能图 (24)8.1、过量液沫夹带线..................................................................24 8.2、液泛线..............................................................................26 8.3、液相负荷上限线..................................................................27 8.4、漏液线..............................................................................27 8.5、液相负荷下限线..................................................................27 8.6、操作弹性...........................................................................28 9、筛板塔设计计算结果汇总............................................................29 10、附属设备和接管尺寸 (30)10.1、塔顶全凝器计算与选型的 (30)10.1.1、冷凝器的形式。

化工原理课程设计说明书筛板式精馏塔设计系别：化学工程系班级：水净化1001学号：0903100108 姓名：张泽于指导老师；黄秋颖目录第一部分概述 (4)一、设计目标 (4)二、设计任务 (4)三、设计条件 (4)四、设计内容 (4)五、工艺流程图 (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 (6)三、塔板数的确定 (7)1.理论板层数T N的求取 (7)2.全塔效率T E (8)3.实际板层数的求取 (8)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)1.操作压强计算 (9)2.操作温度计算 (9)3.平均摩尔质量计算 (9)5.液相平均表面张力计算 (10)6.液相平均粘度计算 (11)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)1.塔径的计算 (11)2.精馏塔的有效高度的计算 (12)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (13)1.溢流装置计算 (13)2.塔板布置 (14)3.筛孔数n与开孔率 (15)七、筛板的流体力学验算 (15)1.气体通过筛板压降相当的液柱高度P h (15)2.雾沫夹带量V e的验算 (16)3.漏液的验算 (17)4.液泛验算 (17)八、塔板负荷性能图 (17)1.漏液线 (17)2.雾沫夹带线 (18)3.液相负荷下限线 (19)4.液相负荷上限线 (19)5.液泛线 (20)6. 操作线 (21)十、操作方案的说明： (23)附表 (24)总结 (26)参考文献 (26)第一部分概述一、设计目标分离苯—甲苯混合液的筛板式精馏塔设计二、设计任务试设计分离苯-甲苯混合物的筛板精馏塔。

已知原料液的处理量为9000kg/h，组成为0.49（苯的摩尔分数），要求塔顶馏出液的组成为0.93，塔底釜液的组成为0.02。

《化工原理课程设计》教案板式精馏塔的设计绪论................................................................................................... 错误!未定义书签。

第一节概述 (111.1精馏操作对塔设备的要求 (111.2板式塔类型 (111.2.1筛板塔 (121.2.2浮阀塔 (121.3精馏塔的设计步骤 (13第二节设计方案的确定 (142.1操作条件的确定 (142.1.1操作压力 (142.1.2 进料状态 (142.1.3加热方式 (142.1.4冷却剂与出口温度 (152.1.5热能的利用 (152.2确定设计方案的原则 (16第三节板式精馏塔的工艺计算 (173.1 物料衡算与操作线方程 (173.1.1 常规塔 (183.1.2 直接蒸汽加热 (19第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (21 4.1塔的有效高度和板间距的初选 (21 4.1.1塔的有效高度 (214.1.2板间距的初选 (214.2 塔径 (224.2.1初步计算塔径 (234.2.2塔径的圆整 (244.2.3 塔径的核算 (24第五节板式塔的结构 (255.1塔的总体结构 (255.2 塔体总高度 (255.2.1塔顶空间H D (265.2.2人孔数目 (265.2.3塔底空间H B (285.3塔板结构 (285.3.1整块式塔板结构 (28第六节精馏装置的附属设备 (296.1 回流冷凝器 (296.2管壳式换热器的设计与选型 (306.2.1流体流动阻力(压强降的计算 (306.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (316.3 再沸器 (316.4接管直径 (326.4加热蒸气鼓泡管 (336.5离心泵的选择 (33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。

荆楚理工学院化工原理课程设计题目：化工原理课程设计学生院系：化学工程与工艺学生姓名：吴俊杰学号： 2011402010224专业班级： 11级工艺（2）班指导老师：李巫山2013年12月4日目录一序言 ................................................................................... 错误！未定义书签。

二板式精馏塔设计任务书 ..................................................... 错误！未定义书签。

三设计计算 ............................................................................. 错误！未定义书签。

3.1 设计方案的选定及基础数据的搜集........................... 错误！未定义书签。

3.2 精馏塔的物料衡算....................................................... 错误！未定义书签。

3.3 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。

3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算................................ (14)错误！未定义书签。

3.5 塔板主要工艺尺寸的计算........................................... 错误！未定义书签。

3.6 筛板的流体力学验算............................................ (20)错误！未定义书签。

3.7 塔板负荷性能图.................................................... (24)错误！未定义书签。

中州大学化工原理课程设计设计题目：筛板式精馏塔设计学院：化工食物学院班级： 11级精化普招1班姓名：赵地学号： 0134小组成员：杨霞 0133王海静 0131穆文华 0132肖振然 0135指导教师：孙浩然2021年6月15日目录概述（前言）一、工艺计算二、塔高及塔径计算三、溢流装置设计四、塔板布置五、塔板校核六、塔板负荷性能图七、塔结构图八、计算结果列表参考文献跋文（小结）设计任务书体系：苯-甲苯学号：31-35年处置量：12万吨动工天数：300天塔顶组成质量比：塔底组成质量比：进料组成质量比：进料状况：泡点进料操作压力：常压概述一、筛板精馏塔的结构特点：筛板塔是扎板塔的一种，内装假设干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。

塔内气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下整体呈逆流流动。

筛板精馏塔的结构特点有：1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右。

2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%~40%。

3.塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮阀塔。

4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低30%左右。

二、操作要点：操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部份经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。

气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因此两相能够充分接触.三、应用中的优缺点：优势:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。

通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力使气体由下而上维持必然的压差以克服板间流动阻力。

缺点:1.小孔筛板以堵塞，不适宜处置脏的、黏性大的和带固体粒子的料液。

2.操作弹性较小（约2~3）。

四、精馏装置流程图1-原料液贮槽；2-加料泵；3-原料预热器；4-精馏塔；5-冷凝器；6-冷凝液贮槽；7-冷却器；8-观测罩；9-馏出液贮槽；10-残液贮槽；11-再沸器操作流程如下：如下图，用泵2将原料液从贮槽1送至原料预热器3中，加热至必然温度后进入精馏塔4的中部。

化学与化学工程学院《化工原理》专业课程设计设计题目常压甲醇－水筛板精馏塔设计姓名：潘永春班级：化工101学号：2010054052指导教师：朱宪荣课程设计时间2013、6、8——2013、6、20化工原理课程设计任务书专业：化学与化学工程学院：化工101 姓名：潘永春学号20100054052 指导教师朱宪荣设计日期：2013 年6月8日至2013年6月20日一、设计题目：甲醇－水精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：1、设计任务生产能力（进料）413.34Kmol/hr操作周期8000小时/年进料组成甲醇0.4634 水0.5366（质量分率下同）进料密度233.9Kg/m3 平均分子量22.65塔顶产品组成>99%塔底产品组成<0.04%2、操作条件操作压力 1.45bar （表压）进料热状态汽液混合物液相分率98%冷却水20℃直接蒸汽加热低压水蒸气塔顶为全凝器，中间汽液混合物进料，连续精馏。

3、设备形式筛板式或浮阀塔4、厂址齐齐哈尔地区三、图纸要求1、计算说明书（含草稿）2、精馏塔装配图（1号图，含草稿）一．前言 51.精馏与塔设备简介 52.体系介绍 53.筛板塔的特点 64.设计要求: 6二、设计说明书7三．设计计算书8 1.设计参数的确定81.1进料热状态 81.2加热方式81.3回流比（R）的选择 81.4 塔顶冷凝水的选择82.流程简介及流程图82.1流程简介83.理论塔板数的计算与实际板数的确定93.1理论板数计算93.1.1物料衡算93.1.2 q线方程93.1.3平衡线方程103.1.4 Rmin和R的确定103.1.5精馏段操作线方程的确定103.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定 103.1.7提馏段操作线方程的确定103.1.8逐板计算103.1.9图解法求解理论板数如下图: 123.2实际板层数的确定124精馏塔工艺条件计算124.1操作压强的选择124.2操作温度的计算134.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算134.3.1 密度及流量 134.3.2液相表面张力的确定：144.3.3 液体平均粘度计算154.4塔径的确定 154.4.1精馏段154.4.2提馏段174.5塔有效高度 174.6整体塔高175.塔板主要工艺参数确定185.1溢流装置185.1.1堰长lw 185.1.2出口堰高hw 185.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af 185.1.4降液管底隙高度h0195.2塔板布置及筛孔数目与排列 195.2.1塔板的分块195.2.2边缘区宽度确定 195.2.3开孔区面积Aa计算195.2.4筛孔计算及其排列206.筛板的力学检验206.1塔板压降206.1.1干板阻力h c计算206.1.2气体通过液层的阻力Hl计算216.1.4气体通过每层塔板的液柱高h p21 6.2 筛板塔液面落差可忽略 216.3液沫夹带216.4漏液226.5液泛227.塔板负荷性能图227.1漏液线227.2液沫夹带线 237.3液相负荷下限线247.4液相负荷上限线247.5液泛线247.6操作弹性258. 辅助设备及零件设计268.1塔顶冷凝器（列管式换热器）268.1.1方案Ⅰ：垂直管 268.1.2方案Ⅱ：水平管 298.2各种管尺寸的确定308.2.1进料管308.2.2釜残液出料管308.2.3回流液管318.2.4再沸器蒸汽进口管318.2.5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管318.2.6冷凝水管328.3冷凝水泵329.设计结果汇总3310. 参考文献及设计手册35四．设计感想35一．前言1.精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。

苯－甲苯（苯－氯苯）二元体系筛板精馏塔设计1 前言（每人不能相同）1.1 设计目的/意义1.2 塔设备简介2设计说明书2.1 流程简介图1-1 精馏过程流程图2.2 工艺参数选择3 工艺计算 3.1 物料衡算F=D+WFX F =DX D +WX W DX D /FX F =η得：D= Kmol/hW= Kmol/h X W =3.2 理论塔板数的计算3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据苯－甲苯气液相平衡见《化工原理》P483附表20（2）苯－氯苯汽液相平衡数据见附录 3.2.2 平衡线方程： 理想体系：计算每一点的α，取平均值NN αααα....21=平衡线方程：y=αx/[1+(α-1)x] 非理想体系分段计算平均α 用作图法 3.2.3 q 线方程 ● 泡点进料：q=1 ● 16℃进料： 查物性数据：（查物理化学手册或化工原理附录） 易挥发组分比热c 1＝ kJ/kgK 难挥发组分比热c 2＝ kJ/kgK 易挥发组分汽化潜热r 1＝ kJ/kgK 难挥发组分汽化潜热2＝ kJ/kgK 进料温度t 1＝ ℃进料组成对应的泡点温度t 2＝ ℃（根据进料组成查平衡数据） ∴平均r =z f r 1*分子量M轻组分+(1- z f ) r 2*分子量M 重组分= kJ/mol平均c p = z f c 1*分子量M 轻组分+(1- z f ) c 2*分子量M 重组分= kJ/KmolKq= （参考p310习题11） 计算q 线方程：11---=q x x q qy F 3.2.4 回流比取R=（1.1-1.8）R min 最小回流比R min ＝ 回流比R=3.2.5 操作线方程精馏段操作线方程为: 1111n n D R y x x R R +=+++ 提馏段操作线方程为: W m m x WqF L W x W qF L qF L y -+--++=+''13.2.6 理论板数的计算（逐板计算或作图法）精馏段理论板数= ，第 块为进料板 提馏段=总理论板数N T =3.3 实际塔板数的计算3.3.1全塔效率E T由O’connel关联图查得全塔效率E T，见《化工原理》P347，图8-32平均粘度的计算：各组分在平均塔温下的粘度线性加和得到μav= μ1x F1+ μ2（1－x F1）3.3.2实际板数N E N E=N T/E T4塔的结构计算板式塔主要尺寸的设计计算，包括塔高、塔径的设计计算，板上液流形式的选择、溢流装置的设计，塔板布置、气体通道的设计等工艺计算。