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精馏塔设计书精馏塔是化学和石油工业中常用的一种分离设备，其设计非常重要。
本文将从精馏塔的结构、操作条件、材料选择等方面进行详细介绍和建议，以帮助读者更好地进行精馏塔的设计。
一、结构设计1.1 塔体结构精馏塔的塔体一般分为直立式和横卧式两种类型。
直立式适合于处理高粘度、高沸点和易结晶的物料，横卧式适合于处理低粘度、低沸点和易挥发的物料。
在塔体的结构设计上，需要根据具体的工艺要求，确定塔的高度、直径和壁厚等参数，保证其能够在长期运行中保持稳定的分离效果。
1.2 塔盘结构塔盘是精馏塔的关键部件，其结构应该符合两相流动的要求，在连续计量流量的同时，实现物料的良好分离。
在设计塔盘时，需考虑填料的种类、布置和高度等因素，以保证塔盘的稳定性和分离效率。
二、操作条件2.1 进料方式精馏塔的进料方式有顶进、底进、侧进等多种方式，需根据具体的物料性质、流量和工艺特点等因素来选择。
在进料过程中，需控制进料速度和温度，避免液位过高和温度变化过大导致塔内压力波动，影响精馏效果。
2.2 温度和压力控制精馏塔的温度和压力是影响精馏效果的重要因素。
在运行过程中，需控制塔底温度和塔顶温度，避免出现气液两相不均匀、突然变化和温度不足等现象。
同时，还需控制塔内的压力，保证物料能够在塔内正常流动，达到良好的分离效果。
三、材料选择3.1 塔体材料精馏塔的塔体材料应该根据物料的性质和使用环境等因素选用。
常用的材料有碳钢、不锈钢、玻璃钢和聚合物等。
在选择材料时，需考虑其耐腐蚀性、强度和可焊性等因素，以保证塔体的稳定性和可靠性。
3.2 塔盘材料对于均相物料的精馏，塔盘一般选用不锈钢、有机玻璃或塑料等材料；对于非均相物料的精馏，塔盘则需选用更耐磨、更耐腐蚀的材料，如钛合金和镍基合金等。
总之，精馏塔的设计需要考虑多方面的因素，包括结构、操作条件和材料选择等，以保证其达到良好的分离效果和稳定性能。
通过科学、合理的设计，可实现更加高效、节能的生产过程，大大提高生产效率和质量，为工业生产带来更大的经济效益。
塔板式精馏塔设计(图文表)（一）设计方案的确定本设计任务为乙醇-水混合物。
设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。
物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。
本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。
此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。
塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。
筛板塔的突出优点是结构简单造价低，合理的设计和适当的操作能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其1.5倍。
设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmolx F =18/65.046/35.046/35.0+=0.174x D =18/1.046/9.046/9.0+=0.779x W =46/995.018/005.018/005.0+=0.0022.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.174×46＋18×(1-0.174)= 22.872 kg/kmol M D =0.779×46＋18×(1-0.779)= 39.812 kg/kmol M W =0.002×46＋18×(1-0.002)= 18.056 kg/kmol3.物料衡算 D=30024812.3948000000⨯⨯=167.454 kmol/hF=D+WF ·x F =D ·x D +W ·x W解得 F=756.464 kmol/h W=589.01 kmol/h｛（三）塔板数的确定1.回流比的选择由任务书提供的乙醇-水物系的气液平衡数据绘出x-y 图；由于设计中选用泡点式进料，q=1，故在图中对角线上自点a（x D,x D）作垂线，与Y轴截距oa=x D/(R min+1)=0.415 即最小回流比R min=x D/oa-1=0.877取比例系数为1.5，故操作回流比R为R=1.5×0.877=1.3162.精馏塔的气液相负荷的计算L=RD=1.316×167.454=220.369 kmol/hV=L+D=(R+1)D=2.316×167.454=387.823 kmol/h L ’=L+qF=220.369+756.464=976.833 kmol/h V ’=V+(q-1)F=V=387.823 kmol/h3.操作线方程精馏段操作线方程为 y=1+R R x+11+R x D =1316.1316.1+x+11.3161+×0.779即：y=0.568x+0.336提馏段操作线方程为y=F q D R qF RD )1()1(--++x-F q D R DF )1()1(--+-x W=1.316*167.454+1*756.464(1.316+1)*167.454x-756.464167.454(1.3161)*167.454-+×0.002 即：y=2.519x-0.0034.采用图解法求理论塔板数塔顶操作压力P D=101.3 KPa单板压降△P=0.7 kPa进料板压力P F=0.7×18+101.3=113.9 kPa塔底操作压力P W=101.3+0.7×26=119.5 kPa精馏段平均压力P m=(101.3+113.9)/2=107.6 kPa 压力P m=(113.9+119.5)/2=116.7 kPa2.操作温度计算计算全塔效率时已知塔顶温度t D=78.43 o C进料板温度 t F=83.75 o C塔底温度t W=99.53 o C精馏段平均温度t m=(t D+t F)/2=(78.43+83.75)/2=81.09 o C提馏段平均温度t m=(t W+t F)/2=(99.53+83.75)/2=91.64 o C3.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由x D=y1=0.779 查上图可得x1=0.741M VDm=0.779×46+(1-0.779)×18=39.812 g/molM LDm=0.741×46+(1-0.741)×18=38.748 g/mol进料板平均摩尔质量计算 t f=83.74 o C由y F=0.518 查上图可得x F=0.183M VFm =0.518×46+(1-0.518)×18=32.504 g/mol M LFm =0.183×46+(1-0.183)×18=23.124 g/mol 精馏平均摩尔质量M Vm =( M VDm + M VFm )/2=36.158 g/molM Lm =( M LDm + M LFm )/2=30.936 g/mol4.平均密度计算气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即ρVm =RT PMv =)15.27309.81(314.8158.366.107+⨯⨯=1.321 kg/m 3 液相平均密度计算液相平均密度依1/ρLm =∑αi /ρi 计算 塔顶液相平均密度计算t D =78.43 o C 时 ρ乙醇=740 kg/m 3 ρ水=972.742 kg/m 3ρLDm =)742.972/1.0740/9.0(1+=758.14 kg/m 3进料板液相平均密度计算t F =83.75 o C 时 ρ乙醇=735 kg/m 3 ρ水=969.363 kg/m 3ρLFm =)363.969/636.0735/364.0(1+=868.554 kg/m 3塔底液相平均密度计算t W =99.53 o C 时 ρ乙醇=720 kg/m 3 ρ水=958.724 kg/m 3ρLWm =)724.958/995.0720/005.0(1 =957.137 kg/m 3精馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLDm )/2=(758.14+868.554)/2=813.347 kg/m 3提馏段液相平均密度计算ρLm =(ρLFm +ρLWm ）/2=(957.137+868.554)/2=912.846 kg/m 35.液体平均表面张力计算液体平均表面张力依σLm =∑x i σi 计算塔顶液相平均表面张力计算t D =78.43时 σ乙醇=62.866 mN/m σ水=17.8 mN/m σLDm =0.779×17.8+0.221×62.886=84.446 mN/m 进料板液相平均表面张力计算t F =83.75时 σ乙醇=61.889 mN/m σ水=17.3 mN/m σLFm =0.183×17.3+0.817×61.889=53.729 mN/m 塔底液相平均表面张力计算t W =99.53时 σ乙醇=58.947 mN/m σ水=15.9 mN/m σLWm =0.005×15.9+0.995×58.947=58.732 mN/m 精馏段液相平均表面张力计算σLm =(84.446+53.729)/2=69.088 mN/m 提馏段液相平均表面张力计算σLm =(58.732+53.729)/2=56.231 mN/m6.液体平均粘度计算液体平均粘度依lgμLm=∑x i lgμi计算塔顶液相平均粘度计算t D=78.43o C时μ乙醇=0.364mPa·s μ水=0.455 mPa·slgμLDm=0.779lg(0.455)+0.221lg(0.364)=-0.363μLDm =0.436 mPa·s进料液相平均粘度计算t F=83.75 o C时μ乙醇=0.341mPa·s μ水=0.415 mPa·slgμLFm=0.183lg(0.415)+0.817lg(0.341)=-0.452μLFm=0.353 mPa·s塔底液相平均粘度计算t W=99.53 o C时μ乙醇=0.285mPa·s μ水=0.335 mPa·slgμLWm=0.002lg(0.335)+0.998lg(0.285)=-0.544μLWm=0.285 mPa·s精馏段液相平均粘度计算μLm=(0.436+0.353)/2=0.395 mPa·s提馏段液相平均粘度计算μLm=(0.285+0.353)/2=0.319 mPa·s（五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算精馏段的气液相体积流率为V S =ρ3600VM =2.949 m 3/s L S =ρ3600LM =0.0023 m 3/s 查史密斯关联图，横坐标为Vh Lh (vlρρ)21=949.20023.0(321.1347.813) 1/2=0.0196取板间距H T =0.45m ，板上液层高度h L =0.06m ， 则H T -h L =0.39m 查图可得C 20=0.08 由C=C 20(20L σ)0.2=0.08(69.088/20)0.2=0.103u max =C (ρL -ρV )/ ρV =2.554 m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为 u=0.7u max =1.788 m/sD=4V s /πu=788.1/14.3/949.2*4=1.39 m 按标准塔径元整后 D=1.4 m 塔截面积A T =(π/4)×1.42=1.539 ㎡ 实际空塔气速为 u=2.717/1.539=1.765 m/s 2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为Z 精=（N 精-1）H T =7.65 m 提馏段有效高度为Z 提=（N 提-1）H T =3.15 m在进料板上方开一人孔，其高度为 1m 故精馏塔的有效高度为 Z=Z 精+Z 提+1=7.65+3.15+1=11.8 m（六）塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置计算因塔径D=1.4 m ，可选用单溢流弓形降液管 堰长l W =0.7×1.4=0.98 m 2.溢流强度i 的校核i=L h /l W =0.0023×3600/0.98=8.449≤100~130m 3/h ·m 故堰长符合标准 3.溢流堰高度h W平直堰堰上液层高度h ow =100084.2E （L h /l W ）2/3由于L h 不大，通过液流收缩系数计算图可知E 近似可取E=1h ow =100084.2×1×（L h /l W ）2/3=0.0119 mh W =h L -h ow =0.06-0.0119=0.0481 m 4.降液管尺寸计算查弓形降液管参数图，横坐标l W /D=0.7 可查得A f /A T =0.093 W d /D=0.151 故 A f =0.093A T =0.143 ㎡ W d =0.151W d =0.211 ㎡留管时间θ=3600A T H T /L H =27.64 s ＞5 s 符合设计要求5.降液管底隙高度h oh O =L h /3600l W u 0’=0.0023/0.98×0.08=0.03 m h W -h O =0.0481-0.03=0.0181 m ＞0.006 m 6.塔板布置塔板的分块 D=1400 mm ＞800 mm ，故塔板采用分块式。
三元精馏塔的设计三元精馏塔是一种常用的化工设备，用于分离混合物中的三种组分。
以下是三元精馏塔的详细设计：1. 确定物料和组分：首先需要确定待分离的混合物的物料和组分。
根据混合物的性质和要求，选择适当的溶剂和塔内组分。
2. 确定塔的类型：根据混合物的性质和要求，选择适当的塔类型。
常见的三元精馏塔类型包括平板塔和填料塔。
3. 确定塔的尺寸：根据混合物的性质和要求，确定塔的尺寸。
主要包括塔的直径、高度、塔板或填料层数等。
4. 确定塔的操作参数：根据混合物的性质和要求，确定塔的操作参数。
主要包括进料温度、进料流量、塔顶温度、塔底温度等。
5. 确定塔的热力参数：根据混合物的性质和要求，确定塔的热力参数。
主要包括塔顶压力、塔底压力、冷凝器和加热器的热负荷等。
6. 设计塔的内部结构：根据塔的类型和尺寸，设计塔的内部结构。
对于平板塔，需要确定塔板的类型和布置；对于填料塔，需要选择合适的填料材料和填料形状。
7. 进行热力计算：根据塔的操作参数和热力参数，进行热力计算。
主要包括塔板或填料层的传热和传质计算，以及冷凝器和加热器的热负荷计算。
8. 进行传质计算：根据塔的操作参数和物料性质，进行传质计算。
主要包括塔板或填料层的传质计算，以及塔顶和塔底的组分浓度计算。
9. 进行塔的结构设计：根据塔的类型和尺寸，进行塔的结构设计。
主要包括塔的支撑结构、塔板或填料层的支撑结构等。
10. 进行塔的安全设计：根据塔的操作参数和物料性质，进行塔的安全设计。
主要包括塔的防火、防爆、防腐等措施。
11. 进行塔的控制设计：根据塔的操作参数和物料性质，进行塔的控制设计。
主要包括塔的进料控制、温度控制、压力控制等。
12. 进行塔的经济评价：根据塔的设计参数和物料性质，进行塔的经济评价。
主要包括塔的投资、运行成本、能耗等评估。
以上是三元精馏塔的详细设计步骤。
在实际设计过程中，还需要考虑安全性、可操作性、可维护性等因素，并根据具体情况进行调整和优化。
乙醇_水精馏塔设计说明
1.设备选型
2.工艺流程
(1)加热阶段：将乙醇_水混合物加热到沸点，使其部分汽化，进入下一个阶段。
(2)蒸馏阶段：乙醇和水在塔内进行汽液两相的分离，高纯度的乙醇向上升腾，低纯度的水向下流动。
(3)冷凝阶段：将高纯度的乙醇气体冷凝成液体，便于收集和储存。
(4)分离阶段：将冷凝后的液体进一步分离，得到纯度较高的乙醇和水。
3.操作参数
(1)温度控制：加热阶段需要将混合物加热到适当的沸点，通常控制在80-100摄氏度。
而在蒸馏阶段，控制塔顶和塔底的温度差异，有助于提高分离效果。
(2)压力控制：塔的进料和出料口通常需要控制一定的压力，以保证流量的稳定。
(3)流量控制：塔内液体的流速对塔的操作效果有较大影响，需保持适当的流速，通常通过调节塔顶和塔底的流量或液位来实现。
4.塔的结构及内件设计
乙醇_水精馏塔的结构包括塔壳、进料装置、分离器、冷凝器、再沸器、集液器等。
其中，塔内需要配置一些内件，如填料和板式塔板等，以
提高传质和传热效果。
填料可采用金属或塑料材料，板式塔板可选用槽式、波纹式等不同形式。
通过合理配置和设计这些内件，提高乙醇_水分离效果。
综上，乙醇_水精馏塔的设计需要综合考虑设备选型、工艺流程、操
作参数以及塔的内部结构等因素。
通过合理的设计和选择，可以实现高效
分离乙醇和水的目的。
精馏塔课程设计总结精馏塔是一种常见的化工设备，广泛应用于石油、化工、制药等领域。
本文将从精馏塔的基本原理、设计要点以及常见问题等方面进行总结。
一、精馏塔的基本原理精馏塔是通过将混合物加热至沸点，利用不同组分的沸点差异来实现分离的设备。
在精馏塔中，混合物首先进入塔底，经过加热后产生蒸汽，然后在塔内与下降的液相进行传质传热，并在不同的塔板上逐渐分离。
较轻的组分会向上升蒸汽相移动，而较重的组分则会沉入下降的液相中。
经过多个塔板的作用，最终实现了组分的分离。
二、精馏塔的设计要点1. 塔板：精馏塔中的塔板是实现传质传热的关键部件。
塔板的设计应考虑到液相和蒸汽相之间的传质传热效率，通常采用带孔的金属板或填料来增加有效传质传热面积。
2. 进料位置：进料在精馏塔中的位置对分离效果有重要影响。
通常情况下，进料应置于塔顶或塔底位置，以便实现较好的分离效果。
3. 温度梯度：精馏塔中应保持适当的温度梯度，以促进组分的分离。
一般情况下，塔底温度较高，逐渐向塔顶降低。
4. 塔顶冷凝器：塔顶冷凝器用于将蒸汽相中的组分冷凝为液相，以便进行收集或回流。
冷凝器的设计应考虑到冷却效果和液相回流的控制。
5. 塔底加热器：塔底加热器用于提供塔底的热量，使混合物达到沸点并产生蒸汽。
加热器的设计应考虑到热量传递效率和能源消耗等因素。
三、常见问题及解决方法1. 塔板堵塞：由于操作不当或不良的进料质量，塔板可能会堵塞。
解决方法包括清洗塔板、优化进料质量等。
2. 分离效果不理想：分离效果不理想可能是由于设计不合理或操作不当导致的。
可以通过调整温度、压力或增加塔板数目等方式来改善分离效果。
3. 能耗过高：能耗过高可能是由于加热器设计不合理或操作不当导致的。
可以通过优化加热器结构、调整进料位置或改善冷凝器效果等方式来减少能耗。
精馏塔的设计需要考虑塔板、进料位置、温度梯度、塔顶冷凝器和塔底加热器等要点。
在实际操作中，还需注意解决常见的问题，如塔板堵塞、分离效果不理想和能耗过高等。
精馏塔工艺设计1.精馏塔的基本原理精馏塔是一种常用于物质分离和纯化的设备，其基本原理是利用物质在不同温度下的沸点差异，将混合物分解为不同组分，并通过塔内的填料或板式结构增大接触面积，加强挥发与冷凝过程，从而使得不同组分得以分离。
2.精馏塔的主要组成部分精馏塔主要由塔本体、塔底、塔顶、塔盘（或填料层）和适当的分离器等组成。
其中，塔本体是由塔筒、塔筒下口和塔筒上口组成的，分别连接塔底和塔顶；塔底用于收集和排出产物，在塔底上通常设置有塔底泵和塔下热交换器；塔顶用于收集和排出残留溶剂，在塔顶上通常设置有塔顶泵和塔上热交换器；塔盘是精馏塔中最重要的结构部分之一，可以通过安装适当数量和类型的塔盘来实现物质的分离和纯化。
3.精馏塔工艺设计的步骤(1)确定物料和产品的性质，包括物料的组分、沸点、密度等参数。
(2)确定精馏塔的结构参数，包括塔筒的高度、直径，塔盘或填料的类型和数量等。
(3)选择塔盘或填料层的类型，常用的塔盘有平板、筛板和高效塔盘等，填料常用的有多孔球状填料、环形填料等。
(4)进行物料的传热计算和传质计算，确定加热和冷凝负责的供热、供冷条件。
(5)进行模拟计算和优化设计，通过模拟计算不同操作条件的分离效果，优化设计以达到预期的纯化效果。
(6)确定塔盘或填料层的布置方式和间距。
(7)进行适当的增塔试验或小型试验，验证设计方案的可行性。
(8)绘制工艺流程图和设备布置图，编写相关设计报告。
4.精馏塔工艺设计的注意事项(1)需要确保精馏塔结构的合理性，根据物料的性质选择合适的处理方式以提高分离效果。
(2)需要根据物料的特性选择合适的塔盘或填料材料，以提高传质传热效率。
(3)需要考虑塔顶和塔底的设计，确保能够有效收集和排出产物。
(4)需要进行适当的模拟计算和小型试验，以验证设计方案的可行性。
(5)需要综合考虑工艺的安全性、经济性和环境友好性，选择合适的操作条件和设备配置。
综上所述，精馏塔工艺设计是一项复杂的工作，需要综合考虑物料的性质、塔盘或填料的选择、传质传热条件的计算、设计方案的模拟计算和试验验证等多个因素，以实现物质的分离和纯化。
丙烯—丙烷板式精馏塔设计丙烯-丙烷分离是石油炼制过程中的重要操作之一、丙烯-丙烷板式精馏塔是进行该分离的常见设备之一、本文将介绍丙烯-丙烷板式精馏塔的设计。
一、塔内结构设计1.塔径和塔高：根据丙烯-丙烷的物理性质和进出料的要求，决定塔径和塔高。
一般来说，塔径选择在0.5到2.5米范围内，塔高选择在20到30米范围内。
2.装塔板设计：为了提高分离效率，常采用板式结构。
根据工艺要求和流体性质，确定装塔板的类型、布置和数量。
常用的板式结构有筛板和壳程板。
筛板形状为圆形孔，使得流体分布更均匀；壳程板则是在板上装置隔流器，使流体分配均匀。
塔板的数量根据物料组分和分离要求确定。
3.塔壳设计：塔壳一般采用圆筒形结构，确保塔内压力稳定。
根据设计要求和工艺条件，确定壳体材料和厚度。
二、热量平衡设计1.进料和出料的热量平衡计算：根据进出料的温度和流量，计算出料的焓值，从而得到进出料之间的热量差。
2.塔板的热量平衡计算：根据进出料的温度和流量，在塔板上进行热量平衡计算，以确定塔板上液体和气体的温度和流量。
3.塔壳的热量平衡计算：根据进出料的温度和流量，在塔壳内进行热量平衡计算，以确定塔壳内的温度和流量。
三、物料平衡设计1.塔板的物料平衡计算：根据塔板上液体和气体的温度和流量，计算塔板上液体和气体的物料平衡，以确定各组分的质量分数。
2.塔壳的物料平衡计算：根据塔壳内的温度和流量，计算塔壳内的物料平衡，以确定各组分的质量分数。
四、压力平衡设计1.压力损失计算：根据装塔板和塔壳的结构参数，计算出塔板和塔壳内的压力损失，以确定塔板和塔壳的工作压力。
2.压力平衡设计：根据丙烯-丙烷的物理性质和工艺要求，确定塔板和塔壳的工作压力，从而确保各部分之间的流体压力平衡。
五、其他设计考虑因素1.材料的选择：根据工艺要求和流体性质，选择适当的材料，以确保设备的耐腐蚀性和机械性能。
2.设备的安全性和可靠性：考虑设备的安全性和可靠性，采取必要的安全措施，如设置安全阀、温度传感器等。
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和提馏段塔径基本相等，制造方便。
故本设计采用泡点进料。
4. 塔顶冷凝方式苯和甲苯不反应，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。
精馏塔设计与优化精馏塔的设计与优化1.精馏塔的设计精馏塔的设计牵涉到众多的参数：产品组成、产品的流量、操作压力、塔板数、进料位置、回流比、再沸器热负荷、冷凝器冷却负荷、塔径、塔高。
精馏塔设计中常见的情况是已知进料条件，即进料物流的流量F、组成z i、温度T F、压力P F。
通常也会指定塔顶产品的中轻关键组分浓度x D,LK和塔底产品的重关键组分浓度x B,HK[1]。
因此，设计的问题就在于确立精馏塔的操作压力，塔板数，进料位置，回流比，以得到期望纯度的产品。
当确定了操作压力、塔板数、进料位置、回流比以及期望的产品纯度，则相应的再沸器热负荷、冷凝器冷却负荷、塔顶及塔底流量、塔径、塔高也即为定值（具体的塔板类型及换热器结构不在讨论范围之内）。
计算机编程能够精确的求解MESH方程组，但是简捷计算法仍被用于设计任务的初期，并且在界定问题上作为计算机的辅助手段，具有智能指导性的简捷计算法可以减少计算机的耗时和费用[2]。
1.1.操作压力的确定对于绝大多数精馏塔的设计问题而言，选择独立操作塔（即与过程中其余部分无能量集成的塔）的操作压力是一项相对简单的，直截了当的任务，考虑的重点只是塔顶馏出物的冷凝温度，使其能够在炎热的夏季也能用自来水将蒸汽冷凝下来[3]。
1.2.塔板数与回流比的计算在多组分精馏中，由于产品浓度不能完全确定，二元精馏中十分有效的逐板计算法在多元精馏中遇到了困难，多元精馏的设计计算至今尚无通用有效的方法，只能应用核算型算法经多方案试算比较，得到合适的设计结果[4]。
图解法（即McCabe-Thiele法）能很好地图示出VLE、回流比、塔板数，但该方法仅限于二元体系。
随着组分数的增多，图解法也无法应用了。
在多组分精馏中，对于有恒定α的多组分系统，可以用Underwood法求得最小回流比的精确解，其方程式为：n j F,jj=1j n j D,j m j=1j αx =1-qα-θαx R +1=α-θ∑∑ (1)经验表明，最佳回流比的值往往处在1.03<="" m="" p="" r="" 和malone="" 方程的表达式[3]：="" 等于="" 给出了可以用来代替underwood="">BC AF AC AF BF AF CF a (x +x )x A/BC: Rm = + fx (a -a )fx (a -1)1f=1+x 100(x +x )/(a -1)+x /(a -1)AB/C Rm=(x +x )(1+x x )式中，： (2) 在多组分精馏中，对于有恒定α的多组分系统，Fenske 导出了全回流条件下的最小塔板数的表达式：,,,,,lg[()()]lg D lk B hk D hk B lk m lk hk x x x x N α= (3) 式中αlk,hk 是轻关键组分对重关键组分的相对挥发度，下标lk 指轻关键组分，hk 指重关键组分。
工程精馏塔方案设计一、引言精馏是一种利用物质在不同温度下汽化和冷凝的性质分离复杂混合物的过程。
工程精馏塔是将混合物加热至汽化，然后在塔内冷凝成液体，使得混合物中的不同成分以不同速度沿着塔的高度分离出来的装置。
在化工行业中，精馏塔被广泛应用于炼油、石化、化肥、精细化工等领域。
本文将对工程精馏塔的方案设计进行详细描述。
二、塔的基本结构1. 塔的整体结构工程精馏塔一般由进料系统、塔体、塔盘、提馏器、冷凝器、产品收集系统等部分组成。
其中，塔体是精馏塔的主体部分，通常为圆筒形，具有一定的高度。
在塔内还会设置多个塔盘，用于提供表面积，增加塔内混合物的接触，增强分离效果。
提馏器用于将混合物加热至汽化，而冷凝器则用于将汽化后的混合物冷凝成液体。
产品收集系统则用于收集不同组分的产品。
2. 塔的材质工程精馏塔通常采用不锈钢、碳钢等金属材质制作。
在选择材质时，需要考虑塔内物料的腐蚀性、温度、压力等因素，以保证塔的安全运行和长期使用。
三、塔的工艺参数1. 操作压力工程精馏塔的操作压力取决于混合物的成分、馏出物的温度要求等因素。
一般来说，操作压力在1-10 MPa之间。
2. 操作温度操作温度是工程精馏塔设计中的重要参数。
根据混合物的成分和相对挥发度不同，操作温度会有所不同。
通常，操作温度在-50℃至350℃之间。
3. 塔盘位数塔盘的设置数量根据原料和产品的成分要求来确定，一般选择7-40个塔盘。
4. 塔内液体流速塔内流体的速度对提高分离效果至关重要。
一般来说，在塔盘上游和下游的液体流速分别为0.1-0.6 m/s。
5. 塔内填料填料直接影响精馏的分离效果，一般选择比表面积大、孔隙率适中的填料。
6. 塔的冷却介质冷却介质一般为水或其他冷却液体，用于冷却冷凝器，使得汽化的混合物冷凝成液体。
7. 塔的进料和出料系统进料系统需要根据不同的原料类型设计合适的进料方式，而出料系统则需要根据得到的产品来设计。
四、塔的方案设计1. 塔的类型选择在工程精馏塔的方案设计中，需要根据原料的性质和产品的要求选择合适的塔类型。
精馏塔尺寸设计计算初馏塔的主要任务是分离乙酸和水、醋酸乙烯，釜液回收的乙酸作为气体分离塔吸收液及物料，塔顶醋酸乙烯和水经冷却后进行相分离。
塔顶温度为102℃，塔釜温度为117℃，操作压力4kPa。
由于浮阀塔塔板需按一定的中心距开阀孔，阀孔上覆以可以升降的阀片，其结构比泡罩塔简单，而且生产能力大，效率高，弹性大。
所以该初馏塔设计为浮阀塔，浮阀选用F1型重阀。
在工艺过程中，对初馏塔的处理量要求较大，塔内液体流量大，所以塔板的液流形式选择双流型，以便减少液面落差，改善气液分布状况。
4.2.1 操作理论板数和操作回流比初馏塔精馏过程计算采用简捷计算法。
（1）最少理论板数N m系统最少理论板数，即所涉及蒸馏系统（包括塔顶全凝器和塔釜再沸器）在全回流下所需要的全部理论板数，一般按Fenske方程[20]求取。
式中x D,l，x D,h——轻、重关键组分在塔顶馏出物（液相或气相）中的摩尔分数；x W,l，x W,h——轻、重关键组分在塔釜液相中的摩尔分数；αav——轻、重关键组分在塔内的平均相对挥发度；N m——系统最少平衡级（理论板）数。
塔顶和塔釜的相对挥发度分别为αD=1.78，αW=1.84，则精馏段的平均相对挥发度：由式（4－9）得最少理论板数：初馏塔塔顶有全凝器与塔釜有再沸器，塔的最少理论板数N m应较小，则最少理论板数：。
（2）最小回流比最小回流比，即在给定条件下以无穷多的塔板满足分离要求时，所需回流比R m，可用Underwood法计算。
此法需先求出一个Underwood参数θ。
求出θ代入式（4－11）即得最小回流比。
式中——进料（包括气、液两相）中i组分的摩尔分数；c——组分个数；αi——i组分的相对挥发度；θ——Underwood参数；——塔顶馏出物中i组分的摩尔分数。
进料状态为泡点液体进料，即q=1。
取塔顶与塔釜温度的加权平均值为进料板温度（即计算温度），则在进料板温度109.04℃下，取组分B（H2O）为基准组分，则各组分的相对挥发度分别为αAB=2.1，αBB=1，αCB=0.93，所以利用试差法解得θ=0.9658，并代入式（4－11）得（3）操作回流比R和操作理论板数N0操作回流比与操作理论板数的选用取决于操作费用与基建投资的权衡。
精馏塔设计精馏塔（板式）设计是一项非常重要的工程任务，因为它直接关系到化工过程中的分离效率和产品质量。
本文将围绕精馏塔（板式）设计的主要步骤和关键考虑因素展开讨论。
精馏塔（板式）设计的主要步骤如下：1.确定分离的混合物组成和物理性质：在进行精馏塔（板式）设计之前，需要明确分离的混合物的组成和物理性质，如蒸汽压、沸点、相对挥发性等。
这些参数将对塔的设计和操作条件产生重要影响。
2.确定塔的分离目标：清楚定义需要分离的组分和目标纯度，这将有助于确定塔的塔径和高度。
3.确定塔的类型和板式布局：根据分离目标和物理性质，选择适合的塔类型和板式布局。
常见的板式布局包括泡沫塞板和穿孔板。
4.计算塔的塔径和高度：通过对物理性质和操作条件的分析，利用热力学和质量传递原理计算塔的塔径和高度。
常用的计算方法包括卡塔拉计算法、梅奇尔方法、图纸或直接计算。
5.确定板间液体分布器和气体分配器：在塔设计中，还需要确定合适的板间液体分布器和气体分配器，以确保在塔中均匀分布液体和气体。
6.确定冷凝器和回流比：根据分离目标和热力学原理，确定适当的冷凝器和回流比，以实现所需的分离效率和产品纯度。
7.进行塔内液体和气体流动分析：通过数值模拟或试验等方法，对塔内的液体和气体流动进行分析，验证塔设计的合理性和预测分离效率。
8.进行塔的材料选择和结构设计：根据操作条件和介质性质，选择适当的材料和进行塔的结构设计，确保塔的安全性和可靠性。
除了上述的主要步骤，精馏塔（板式）设计还需考虑以下关键因素：1.精馏塔的操作压力和温度范围：根据操作条件和介质性质，确定精馏塔的操作压力和温度范围，以确保塔的设计符合安全和性能要求。
2.塔板的厚度和间距：根据塔板上的液体负载和气体流速，确定适当的塔板厚度和间距，以保证液体和气体的均匀分布和有效传递。
3.塔板的亲水性和抗腐蚀性：选择适当的塔板亲水性和抗腐蚀性，以防止结垢和腐蚀问题，提高塔的运行寿命。
4.塔内塔外压力平衡：通过良好的塔内气体和液体分布设计，以确保塔内外的压力平衡，避免塔塌陷和泄漏等安全问题。
精馏塔设计方案的确定和流程说明下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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目录一.前言 (3)二.塔设备任务书 (4)三.塔设备已知条件 (5)四.塔设备设计计算 (6)1、选择塔体和裙座的材料 (6)2、塔体和封头壁厚的计算 (6)3、设备质量载荷计算 (7)4、风载荷与风弯距计算 (9)5、地震载荷与地震弯距计算 (12)6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13)7、最大弯距计算 (14)8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14)9、裙座强度和稳定性校核 (16)10、塔设备压力试验时的应力校核 (18)11、基础环设计 (18)12、地脚螺栓设计 (19)五.塔设备结构设计 (20)六.参考文献 (21)七.结束语 (21)前言苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。
它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。
因此苯也可表示为PhH。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。
在常温下呈液体状，无色、易燃。
它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。
甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。
甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。
甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。
甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。
但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。
苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。
工业上常用精馏方法将他们分离。
精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。
它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。
实现精馏操作的主要设备是精馏塔。
精馏塔主要有板式塔和填料塔。
板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。
塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。
本设计主要是对板式塔的设计。
一．塔设备任务书简图与说明比例设计参数与要求工作压力MPa 0.004 腐蚀速率mm/a 0.01设计压力MPa 0.0044 设计寿命 a 20工作温度ºC120 浮阀个数设计温度ºC150 浮阀间距介质名称苯、甲苯保温材料厚度/mm 100介质密度 kg/m3799.054保温材料密度kg/m3300基本风压 Pa 300 存留介质高度 mm 52.5/49地震烈度9 壳体材料Q235-A场地类别Ⅱ内件材料塔形筛板塔裙座材料Q235-A塔板数目21 偏心质量 kg 2000塔板间距 mm 500 偏心距 mm 1000接管表符号公称尺寸连接面形式用途符号公称尺寸连接面形式用途a1,2 450mm －人孔g 45mm 突面回流口b1,2 －突面温度计h1-3 25mm突面取样口c －突面进气口i1,2 －突面液面计d1,2 38mm 突面加料口j 38mm突面出料口e1,2 －突面压力计k1-3 450 mm 突面人孔f 127mm 突面排气口条件内容修改修改标记修改内容签字日期塔径（原设计算错）备注甲苯-苯精馏塔设计单位名称化工系2班刘丽娟工程名称提出人刘丽娟日期08.7.25三 . 塔设备已知条件表二：已知条件列表四． 塔设备设计计算1、 选择塔体和裙座的材料设计压力是指设定的容器顶部的最高压力，由“工艺部分”的工艺条件可知塔顶表压为＝'p 4kPa ；通常情况下将容器在正常操作情况下容器顶部可能出现的最高工作压力称为容器的最大工作压力用w p 表示，即w p ＝＝'p 0.004MPa ；取设计压力==w p p 1.10.0044MPa 。
设计温度是指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定的受压组件的金属温度，其值不得低于容器工作是器壁金属达到的最高温度。
本设计塔内最高温度塔底取得max 120t =ºC，设计温度可以取为150t =ºC。
从上可知，设计压力和设计温度都属于低压、低温状态，塔体和裙座的材料可用： Q235-A ，GB912，热轧，厚度为3~4mm ，常温下强度指标=b σ375MPa 、=s σ235MPa ，设计温度下的许用应力=t][σ113MPa 。
2、 塔体和封头壁厚的计算2.1 塔体壁厚的计算塔体的壁厚是值塔体计算出来的有效厚度，有效厚度可以用下式计算21C C n e --=∆+=δδδ（式中δ为理论计算厚度，mm ；∆为除去负偏差以后的圆整值，mm ；n δ为名义厚度，mm ；1C 为钢板厚度负偏差，mm ；2C 为腐蚀裕量，mm 。
） 2.1.1理论计算厚度ppD t i-=ϕσδ][2，其中i D 指塔体的内径，由工艺部分计算可知i D =1.2m ；ϕ为焊接头系数，本设计采用双面焊、局部无损探伤，ϕ=0.85。
p pD t i -=ϕσδ][2==-⨯⨯⨯0044.085.0113212000044.00.03mm 对于碳素钢和低合金钢制容器，mm 3min ≥δ，而δ<min δ，且mm 97.2min =-δδ>1C （钢板厚度按8~25mm 计）。
假设腐蚀裕量2C =2mm 。
n δ=min δ+2C =5mm21C C n e --=∆+=δδδ=5－0.5－2=2.5mm2.2 封头壁厚的确定根据塔径i D =1200mm ，取用标准椭圆形封头，可选用EHA 的标准椭圆形封头（JB/T 4746-2002），公称直径DN=1200mm ，曲面高度300mm ，直边高度25mm ，内表面积1.665m 2，容积0.255m3，厚度6mm ，质量49kg 。
3、设备质量载荷计算塔设备的操作质量kg m o /： e a m m m m m m m m ++++++=05040302010 塔设备的最大质量kg m /max ：e a w m m m m m m m m ++++++=04030201max 塔设备的最小质量kg m /min ：e a m m m m m m m +++++=04030201min 2.0 3.1 塔体质量1o m 单位长度筒体的质量：]1200)101200[(1085.7785.0])2[(4226221-+⨯⨯⨯=-+=⨯=-i n i m D D s m δρπρ=148.5kg/m由工艺部分计算可知塔高H=10.55m ，取裙座高度h=1.55m ； 筒体质量：1110.55148.5m m H m =⨯=⨯=1566.7kg 裙座质量：31 1.5148.5m m h m =⨯=⨯=222.75kg由前面可知一个封头质量G=77kg ，则有封头质量：=2m 77×2=98kg⇒1o m =1231566.7222.7598m m m ++=++=1887.5kg3.2 塔段内件质量2o m查数据可知筛板塔质量 2/65m kg q N =；由工艺部分计算可知塔盘数为N=21块⇒2220.78521 1.2654o i N m ND q π==⨯⨯⨯=1542 kg3.3 保温层质量3o保温材料密度为 =2ρ300kg/m 3，厚度为 =s δ100mm 筒体部分保温层的质量：222])2()22[(4ρδδδπH D D s i s n i +-++=220.785[1.41 1.4]10.5530069.8kg ⨯-⨯⨯=封头部分保温层的质量：直边部分＋曲面部分直边部分：kg 166.0300025.0]4.141.1[785.022=⨯⨯-⨯曲面部分近似计算为：内表面积×厚度×密度 ⇒ 1.665×0.1×300=50kg⇒ 封头部分质量＝2×（0.166+50）=100.23kg所以，3o m =69.8+100.23=170kg3.4 平台、扶梯质量4o m本设计用5个钢制平台，笼式扶梯，查资料可知刚直平台和笼式扶梯的单位质量分别为：2/150m kg q p =，2/40m kg q F =。
4o m =F F p n i n i H q nq D B D +⨯++-+++21])22()222[(422δδδδπ=220.785[3.22 1.42]0.5415040(9.45 1.55)⨯-⨯⨯⨯+⨯+=2632.4kg3.5 操作时塔内物料质量5o m由工艺部分计算可知精馏段塔盘数为9，m h w 0633.0=，m h o 0083.0=，31/04.826m kg L =ρ；提馏段塔盘数为12，m h w 06.0'=，m h o 0086.0'=，32/18.931m kg L =ρ⇒5o m =)(])''()[(42122112L L f L o w L o w i V h N h h N h D ρρρρπ+++++=0.785×21.2[(0.063390.0083)826.04(0.06120.0086)931.18]0.255(826.04931.18)⨯++⨯++⨯+=1754.7kg.3.6 附件质量a按经验取附件质量 a m =0.251o m =0.25×1887.5=471.9kg 3.7 充液质量 wmw m =2220.785 1.210.55100020.25510004i w f w D H V πρρ+=⨯⨯⨯+⨯⨯=12435.7kg3.8 偏心质量em当塔设备的外侧挂有分离器、再沸器、冷凝器等附属设备时，可将其视为偏心载荷。
本设计中将再沸器挂于塔上，所以再沸器构成塔的偏心质量，再沸器质量为2000kg ，偏心距为1000mm 。
所以 e m =2000kg 。
3.9 操作质量、最小质量、最大质量e a m m m m m m m m ++++++=05040302010=1887.5+1542+170+2632.4+1754.7+471.9+2000=10458.5kge a m m m m m m m +++++=04030201min 2.0=1887.5+0.2×1542+170+2632.4+471.9+2000=7470.2kg e a w m m m m m m m m ++++++=04030201max=1887.5+1542+170+2632.4+12435.7+471.9+2000=21139.5kg4、 风载荷和风弯距的计算塔设备受风压作用时，塔体会发生弯曲变形。
