化工原理塔设计

化工原理课程设计任务书精馏塔本篇文档主要介绍化工原理课程设计任务书中关于精馏塔的要求和内容。

一、设计任务设计一座丙酮-甲醇精馏塔，要求：1. 产品：A级丙酮、B级丙酮、水、甲醇2. 输入流量：1000kg/h，A级丙酮50%，B级丙酮50%3. 操作压力：常压4. 输出流量：1000kg/h，A级丙酮90%，B级丙酮10%5. 设计基准：精馏32个板层二、设计步骤1. 精馏塔的结构设计(1) 塔的类型：管式塔(2) 塔的高度：设定32个板层，按传质条件设计最小高度(3) 填料类型：采用网格填料(4) 塔的直径：根据输入流量、精馏塔高度和填料设计(5) 塔的材质：不锈钢(6) 填料厚度：1.5cm2. 精馏塔的操作参数及控制(1) 操作压力：常压(2) 丙酮的重心温度：58℃(3) 甲醇的重心温度：52℃(4) 塔顶压力：1atm(5) 塔底压力：1atm(6) 板间压力降：0.015atm(7) 蒸汽进口管直径：50mm(8) 汽液分离器直径：100mm(9) 泵的扬程：15m3. 精馏塔的热力学计算(1) 设定板层数：32(2) 输入流量：1000kg/h，A级丙酮50%，B级丙酮50%(3) 设定塔顶压力：1atm(4) 设定塔底压力：1atm(5) 设定塔板温度，参考数值文献或软件计算(6) 根据塔板温度确定物质的蒸汽压(7) 根据物质的蒸汽压计算物质的分馏、回流比等参数4. 精馏塔的动力学模拟(1) 建立模型：使用MATLAB或其他模拟软件建立动力学模型(2) 确定控制方案：根据设定的输出要求，确定控制方案(3) 模拟仿真：进行塔的动态仿真，查找可能的故障及出现的问题(4) 评价：对模拟结果进行评价，并应对出现的问题进行处理三、设计成果1. 绘制精馏塔的结构图：包含填料、板层、进口出口等2. 绘制精馏塔的液相、气相平衡图3. 计算精馏塔流程图：包括输入和输出物质流量、温度、压力等参数4. 编写精馏塔的操作说明：包括操作控制、参数设定、操作步骤等5. 输出精馏塔的动态模拟成果：包括MATLAB或其他模拟软件的代码和仿真结果以上是化工原理课程设计的精馏塔任务书的要求和内容，本文档中介绍了设计步骤和要求，设计成果等部分，可以为读者提供一定帮助，同时也展示了精馏塔设计工作的一般流程和方法。

化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔本文将针对化工原理课程设计，探讨苯与甲苯精馏塔的工艺设计。

一、工艺流程苯与甲苯精馏塔的工艺流程如下：苯与甲苯混合物在进入塔后，首先通过反应塔抽收制冷剂进行冷却，从而达到冷却效果，然后通过塔顶进入预分离器进行处理，将其中的气相成分与液相成分分离，剩余的液相通过进料口进入塔体，反复上升和下降，与上部的气相进行平衡沸腾，不断提高纯度，最后在顶部凝结出高纯度的甲苯。

二、设计考虑因素1.塔型塔型应根据生产规模和成本考虑。

一般而言，小型的塔型适合处理小流量、高品质的混合物，而大型的塔型则适合处理大流量、低品质的混合物。

2.动力学参数在设计苯与甲苯精馏塔时，要考虑动力学参数，如液相和气相的流速、物料的热量传递效应等等。

这些参数将直接影响塔的效率和产品品质。

3.填料和操作条件由于苯与甲苯混合物具有一定的粘度和密度差异，因此应在填料和操作条件上进行制约，以避免不同成分之间发生混合或分离出现问题。

三、设计基础1.填料设计填料是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分，是决定塔效率和塔高的关键因素。

填料材料应具有良好的性能，如高效的传质、良好的气体液体接触、稳定的抗攻击性等等。

常见的填料材料有氧化铝、陶瓷、合金等。

2.除塔器设计除塔器是苯与甲苯精馏塔的一个重要设计组成部分。

它的主要作用是在塔底处收集返回的液相，防止溢出和保持塔内的可控性。

除塔器的设计应根据填料类型、流量、操作温度和压力等多个因素进行综合考虑，以确保塔的正常运行。

3.塔底设计塔底是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分，主要用于收集精馏出的液态产品。

由于反应塔存在高温、高压等因素，因此需要考虑塔底的材料和设计。

常见的材料有碳钢、不锈钢、合金等。

此外，塔底还应配备可靠的排放和泄压装置，以确保塔的安全性。

四、结论苯与甲苯精馏塔是一种常见的化工装置，其设计应考虑多种因素，如塔型、填料、动力学参数等等。

从而确保塔的高效、稳定和可靠性。

化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)1000字氨气填料吸收塔是一种常见的化工工艺设备，用于从氨气等气体中去除二氧化碳等有害成分。

在这篇课程设计中，我们将重点讨论氨气填料吸收塔的设计原理和实现方法。

一、设计原理氨气填料吸收塔的设计原理基于物理吸收法，它通过填充物（如泡沫塑料、陶瓷、金属等）将气相物质传递到液相解吸剂中，以达到去除气体中有害成分的目的。

其中，填充物的种类、形状和大小会影响到吸收效率和压力损失。

塔顶设置进口气流分布器，塔底设置液体分布器，使操作稳定，保证吸收效果。

二、实现方法1. 确定设计参数氨气填料吸收塔的设计需要涉及到多项因素，包括：（1）吸收剂的化学性质：吸收剂的化学性质会影响到塔内化学反应的速率和吸收效率。

因此，需要选择合适的吸收剂，并对其进行物性参数测定。

（2）气体流量：气体流量会影响到塔内的混合程度和扩散速率。

因此，需要确定气体流量范围和变化规律。

（3）操作温度和压力：操作温度和压力会直接影响到化学反应的速率和吸收效率。

因此，需要选择合适的操作温度和压力，并对其进行测定。

（4）塔体高度和直径：塔体高度和直径会影响到填充物的分布、气液流动情况和压降。

因此，需要按照实际需要确定塔的高度和直径。

（5）填充物种类和数量：填充物的种类和数量对吸收效率和压力损失有较大影响。

因此，需要选择合适的填充物，并确定填充层数和填充物粒径。

2. 填充物选型填充物的种类是影响氨气填料吸收塔吸收效率和压力损失的一个关键因素。

选用填充物时需要考虑以下方面：（1）物理性能：填充物的物理性能直接影响其在吸收塔内的分布、气液流动情况和压降。

因此，需要选择合适的物理性能（如比表面积、孔隙率、容重等）的填充物。

（2）化学特性：填充物的化学特性对气液反应速率和吸收效率有较大影响。

因此，需要选择符合需要的化学特性的填充物。

（3）成本和耐久性：填充物的成本和耐久性也是选型时需要考虑的因素，以确保经济可行和长期稳定运行。

化⼯原理板式塔设计⽬录第⼀章板式精馏塔的设计1.1概述 (1)1.2板式精馏塔的设计原则与步骤 (1)1.3理论塔板数的确定 (3)1.4塔板效率和实际塔板数 (7)1.5板式精馏塔的结构设计 (8)1.6 板式精馏塔⾼度及其辅助设备 (27)1.7 板式精馏塔的计算机设计 (31)第⼆章板式精馏塔设计举例2.1苯－甲苯板式精馏塔设计 (33)2.2⼄醇—⽔板式精馏塔设计 (47)2.3 甲醇—⽔板式精馏塔设计 (66)第三章塔设备的机械计算3.1 塔体及裙座的强度计算 (86)3.2 塔盘板及其⽀撑梁的强度、挠度计算 (104)3.3 塔盘技术条件 (105)3.4 塔盘⽀撑件的尺⼨公差 (109)附录 (111)第⼀章板式精馏塔的设计1.1概述蒸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部分冷凝达到轻重组分分离的⽅法。

蒸馏操作在化⼯、⽯油化⼯、轻⼯等⼯业⽣产中中占有重要的地位。

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。

蒸馏过程按操作⽅式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。

间歇蒸馏是⼀种不稳态操作，主要应⽤于批量⽣产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化⼯⽣产常⽤的⽅法。

蒸馏过程按蒸馏⽅式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。

简单蒸馏是⼀种单级蒸馏操作，常以间歇⽅式进⾏。

平衡蒸馏⼜称闪蒸，也是⼀种单级蒸馏操作，常以连续⽅式进⾏。

简单蒸馏和平衡蒸馏⼀般⽤于较易分离的体系或分离要求不⾼的体系。

对于较难分离的体系可采⽤精馏，⽤普通精馏不能分离体系则可采⽤特殊精馏。

特殊精馏是在物系中加⼊第三组分，改变被分离组分的活度系数，增⼤组分间的相对挥发度，达到有效分离的⽬的。

特殊精馏有萃取精馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。

精馏过程按操作压强可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。

⼀般说来，当总压强增⼤时，平衡时⽓相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对在常压下为⽓态的混合物，可采⽤加压精馏；沸点⾼⼜是热敏性的混合液，可采⽤减压精馏。

化工原理课程设计一、塔设备简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工与制药等生产中广泛应用的气液传质设备。

根据塔内气液接触的部件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

板式塔内置一定数量的塔板，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，气体逆流向上与液体接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。

二、板式精馏塔的设计板式塔种类很多，但其设计原则基本相同，通常按如下的步骤进行设计：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案；（2）确定塔高，塔径等工艺尺寸；（3）确定塔板类型，设计塔板工艺尺寸（溢流装置，塔板布置，升气道排列等）；（4）进行流体力学验算，绘制负荷性能图；（5）附属设备及管道的计算与选型。

三、设计题目：酒精生产过程精馏塔的设计四、原始数据及条件生产能力：年处理量乙醇—水混合液18500吨（按7200小时计算）原料：乙醇含量为55%（质量分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于91.5%塔底乙醇含量不高于1%化工原理设计过程一、精馏塔全塔物料衡算: 原料组成（摩尔分数，下同）F: 进料量（kmol/s）D: 塔顶产品流量（kmol/s）W:塔底残夜流量（kmol/s）原料乙醇组成:塔顶组成：塔底组成：=3600)=0.02638 物料衡算式：F=D+WF =D +W联立解得W=0.01590（kmol/s）D=0.01048（kmol/s）二、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插入法可求得、=解得=81.4℃=解得℃=解得℃2、密度已知：混合液的密度：=+(为平均相对分子质量)混合气体密度：①塔顶温度℃气相组成=解得=82.54%②进料温度=81.4℃气相组成= 解得=58.45%③（1）精馏段液相组成：==0.5658气相组成:==70.50%所以=46kg/kmol=46kg/kmol（2）提馏段液相组成: = =16.37%kg/kmol气相组成:= =31.49%所以kg/kmol=46kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度可求得、的乙醇和水的密度（单位：kg/）塔顶温度℃=733.6=970.90+=824.26塔顶温度℃W=736.79=972.78+=952.30=717.01p ww=959.27+p w=956.04因为===888.28===890.15======33.85kg/kmol===22.59kg/kmol==45kg/kmol====37.33kg/kmol==26.41kg/kmol==1.33==1.85==0.751V ρ==1.592V ρ==1.043、 混合液体的表面张力二元有机物-水溶液表面张力可用下列公式计算以下公式中，下角标w,0,s 分别代表水，有机物及表面积部分；w x 、0x 指主体部分的分子数，w v 、0v 指主体部分的分子体积；w σ、0σ为纯水、有机物的表面张力；对乙醇q=2.cDccD m V ρ===62.43cWccW m V ρ===64.15ml==cFccF m Vρ=62.70ml==wFwwF m Vρ=18.54ml==wWwwW m Vρ=18.76ml由不同温度下的乙醇和水的表面张力，求得wF Dt t t ,,下的乙醇和水的便面张力（单位：N/m ）乙醇表面张力=cFσ=17.02=cD σ=17.29=cW σ=15.33（1）水的表面张力=wF σ=62.33= wD σ=62.88=wW σ=59.04（2）塔顶表面张力cD D wD D cD D wD D V x V x V x V x +--=)1[(])1[(cD2wD ϕϕ==4.626)log(cD2wD ϕϕ=B =log (4.626) =-2.3348])[(441.03/23/2wDwD cDcD V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-62.88]=- 0.7622Q B A +==-2.3348- 0.7622=-3.0970联立方程组),log(cD2wD ϕϕ=A 1scD swD =+ϕϕ解得=scDϕ0.9721，swD ϕ=0.02794/1Dσ=0.0279+0.9721=2.0608 D σ=18.0369（3）原料表面张力cF2wF ϕϕ=cFF wF F cF F wF F V x V x V x V x +--)1[(])1[(==0.2363)log(cF2wF ϕϕ=B =log (0.2363)=-0.6265])[(441.03/23/2wFwF cFcF V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-62.33]=-0.7520Q B A +==-0.6265-0.7520=-1.3786联立方程组)log(scF2swF ϕϕ=A ,1scF swF =+ϕϕ解得swF ϕ=0.1847sc Fϕ=0.81534/1Fσ=0.1847+0.8153=2.1750 F σ=22.3788（4）塔底表面张力：scW2swW ϕϕ=cWW wW W cW W wW W V x V x V x V x +--)1[(])1[(==73.0007cW2wW log(ϕϕ=B ）=l og (73.0007) =1.8633])[(441.03/23/2wWwWcWcW V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-59.04]= -0.6973Q B A +==1.8633 -0.6973=1.1660联立方程组 1),log(scW swW ScW2SwW =+=ϕϕϕϕA解得swWϕ=0.9397 scW ϕ=0.060264/1wσ=0.9397+0.=2.724w σ=55.0590(一) 精馏段的平均表面张力1σ==20.7079(二) 提馏段的平均表面张力2σ==38.71894、 混合物的黏度1t =79.89查表水μ=0. 3556mPa.s 醇μ=1.11mPa.s2t =90.07查表45.90 .31480==’’醇水μμ 精馏段黏度：=+=)-1111x x （水醇μμμ1.11mPa.s提馏段的黏度：=+=)-1''222x x （水醇μμμ0.9450.4180mPa.s5、 相对挥发度由F x =0.3235，F y =0.5845得F α==2.9418由D x =0.8081，D y =0.8254D α==1.1226由Wx =0.003937 , W y =0.04539W α===12.0297精馏段的平均相对挥发度： 1α==2.0322提馏段的平均相对挥发度： 2α==7.48586、 气液相体积流量计算根据x-y图查图计算或由解析法求得=0.5352min R =1.15取R=2min R =2.30精馏段 L=RD=2.30=0.02410kmol/s V=(R+1)D=(2.30+1)=0.03458kmol/s 已知1L M =33.85kg/kmol,=37.33kg/kmol1L ρ =888.28kg/,1V ρ=1.59 kg/则质量流：L1=∙L=33.84×0.02410=0.8155 kg/sV1=∙V=0.37.74×0.03458=1.3050 kg/s体积流量：LS1=L1/PL1=0.8155/888.28=9.1807×10-4 m3/sVs1=V1/Pv1=1.3050/1.59=0.8208 m3/s（1） 提馏段，因本设计为饱点液体进料 q=1L ’=L+qF=0.02410+1×0.02638=0.05048 kmol/s V’=V+(q-1)F=0.03458 kmol/s已知：=22.59kg/kmol,=26.41kg/kmo,=890.15 kg/,ρ v 2 =1.04 kg/则质量流：L2=∙L’=22.59×0.05408=1.1403 kg/sV2=∙V ’=26.41×0.03458=0.9133/s体积流量：LS2=L2/PL2=1.1403/890.15=1.281×10-3 m3/sVs2=V2/Pv2=0.9133/1.04=0.8782 m3/s三、 理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液相平衡，而且塔板上液相组成均匀。

化工原理课程设计精馏塔
在化工原理课程设计中，精馏塔是一个非常重要的主题。

精馏塔是化工生产中
用来进行精馏分离的装置，其原理和设计对于化工工程师来说至关重要。

本文将对精馏塔的原理、结构和设计进行详细介绍，希望能对化工原理课程设计有所帮助。

首先，我们来介绍一下精馏塔的原理。

精馏塔利用不同组分的沸点差异来进行
分离，通过在塔内加热并在塔顶冷凝，使得液体沸腾蒸发，然后在塔顶冷凝成液体，从而实现组分的分离。

在精馏塔内，通常会设置填料或塔板，增加塔内表面积，促进传质和传热，提高分离效率。

其次，我们将介绍精馏塔的结构。

精馏塔通常由塔底、塔体和塔顶三部分组成。

塔底主要用来加热液体，使其蒸发；塔体内设置填料或塔板，用来增加接触面积；塔顶则用来冷凝蒸发的液体，使其凝结成液体。

此外，精馏塔还包括进料口、顶部产品出口和底部残液出口等部件。

最后，我们将讨论精馏塔的设计。

精馏塔的设计需要考虑诸多因素，如进料组分、产品要求、操作压力和温度等。

在设计精馏塔时，需要进行热力学计算和传质计算，确定塔板或填料的高度和类型，保证塔内的传热和传质效果。

此外，还需要考虑塔底加热方式、塔顶冷凝方式以及塔内液体分布等问题，确保精馏塔能够稳定、高效地进行分离操作。

总之，精馏塔作为化工生产中常用的分离设备，其原理、结构和设计都是化工
工程师需要掌握的重要知识。

通过本文的介绍，相信读者对精馏塔有了更深入的了解，希望能够对化工原理课程设计有所帮助。

《化工原理》电子教案板式塔及其工艺设计计算一、教学目标1. 理解板式塔的基本概念和工作原理。

2. 掌握板式塔的工艺设计计算方法。

3. 能够应用板式塔的设计计算方法解决实际工程问题。

二、教学内容1. 板式塔的分类和结构填料塔、板式塔的分类塔盘的结构和工作原理2. 板式塔的性能评价塔盘效率的计算塔盘压降的计算3. 板式塔的工艺设计计算设计计算的基本步骤设计计算的参数选择设计计算的公式和计算方法4. 板式塔的优化设计塔盘类型的选择塔盘布置的优化5. 板式塔的设计计算案例分析案例一：简单蒸馏塔的设计计算案例二：吸收塔的设计计算三、教学方法1. 讲授法：讲解板式塔的基本概念、工作原理和设计计算方法。

2. 案例分析法：分析实际工程案例，加深学生对板式塔设计计算的理解。

3. 互动教学法：引导学生提问和讨论，提高学生的参与度和思考能力。

四、教学资源1. 教材：《化工原理》相关章节。

2. 课件：板式塔的图片、示意图和设计计算公式。

3. 案例资料：实际工程案例的数据和计算结果。

五、教学评价1. 课堂参与度：学生提问、回答问题和参与讨论的情况。

2. 作业完成情况：学生完成作业的正确率和完整性。

3. 考核成绩：学生的考试成绩和设计计算案例的分析能力。

六、教学重点与难点1. 教学重点：板式塔的分类和结构特点板式塔的性能评价方法板式塔的工艺设计计算流程板式塔的优化设计方法2. 教学难点：板式塔设计计算公式的推导和应用板式塔优化设计中的参数选择和分析实际工程案例中板式塔设计计算的灵活运用七、教学进程安排1. 第一课时：板式塔的分类和结构介绍，理解填料塔与板式塔的区别。

2. 第二课时：板式塔的性能评价方法讲解，学习塔盘效率和压降的计算。

3. 第三课时：板式塔的工艺设计计算流程学习，了解设计计算的基本步骤。

4. 第四课时：板式塔优化设计的内容讲解，学习塔盘类型选择和布置优化。

5. 第五课时：板式塔设计计算案例分析，通过案例一和案例二加深理解。