塔板结构及辅助设备设计

丙烯丙烷分离塔及辅助设备的设计方案
丙烯丙烷分离塔及辅助设备的设计方案：
1. 设备选型
根据分离塔的要求和工艺参数，选择适合的材料和设备，如
塔板、填料、冷却器、泵等。

2. 分离塔设计
根据丙烯丙烷的物理性质和分离要求，设计合适的分离塔结构、板式或填料塔，并确定塔的直径、高度和塔板的数量。

3. 辅助设备配置
配置必要的辅助设备，如冷却器、加热器、冷凝器、泵等，
以确保丙烯丙烷分离过程中的温度、压力和流体流动的稳定性。

4. 安全防护
设计相应的安全防护装置，如压力监控系统、泄漏报警系统等，确保分离塔运行过程中的安全性。

5. 自动化控制
配置适当的自动化控制系统，监控和控制丙烯丙烷分离过程
中的参数，实现自动化操作，提高生产效率。

6. 节能环保
考虑节能、环保要求，选择节能设备和清洁生产技术，减少
对环境的影响。

7. 设备维护
设计易于维护的设备结构，定期对设备进行检修和保养，延
长设备寿命，确保生产的持续进行。

以上是丙烯丙烷分离塔及辅助设备的设计方案，通过合理的选择设备和设计参数，确保分离过程的高效、稳定和安全。

抱歉，我无法完成这个要求。

郑州轻工业学院——化工原理课程设计说明书课题：甲醇和水的分离学院：材料与化学工程学院班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章流程确定和说明 (2)1.1.加料方式 (2)1.2.进料状况 (2)1.3.塔型的选择 (2)1.4.塔顶的冷凝方式 (2)1.5.回流方式 (3)1.6.加热方式 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (3)2.1物料衡算 (3)2.3 塔板数的确定及实际塔板数的求取 (5)2.3.1理论板数的计算 (5)2.3.2求塔的气液相负荷 (5)2.3.3温度组成图与液体平均粘度的计算 (6)2.3.4 实际板数 (7)2.3.5试差法求塔顶、塔底、进料板温度 (7)第三章精馏塔的工艺条件及物性参数的计算 (9)3.1 平均分子量的确定 (9)3.2平均密度的确定 (10)3.3. 液体平均比表面积张力的计算 (11)第四章精馏塔的工艺尺寸计算 (12)4.1气液相体积流率 (12)4.1.1 精馏段气液相体积流率： (12)4.1.2提馏段的气液相体积流率： (13)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (14)5.1 溢流装置的计算 (14)5.1.1 堰长 (14)5.1.2溢流堰高度： (15)5.1.3弓形降液管宽度 (15)5.1.4 降液管底隙高度 (16)5.1.5 塔板位置及浮阀数目与排列 (16)第六章板式塔得结构与附属设备 (24)6.1附件的计算 (24)6.1.1接管 (24)6.1.2 冷凝器 (27)6.1.3再沸器 (28)第七章参考书录 (28)第八章设计心得体会 (29)第一章流程确定和说明1.1.加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。

采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流速和流量，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速不太稳定，流速不太稳定，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。

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。

设计任务一. 设计题目:苯-氯苯连续精馏塔的设计二. 设计任务及操作条件1. 进精馏塔的原料液含苯40%（质量%，下同），其余为氯苯；2. 产品含苯不低于95%，釜液苯含量不高于2%；3. 生产能力为96 吨/day（24h）原料液。

4. 操作条件（1）塔顶压强4kPa（表压）；（2）进料热状态自选；（3）回流比自选；（4）塔底加热蒸汽压力：0.5MPa（5）单板压降≤ 0.7kPa。

三. 设备形式：筛板塔或浮阀塔四. 有关物性参数五. 设计内容（一）设计方案的确定及流程说明（二）精馏塔的物料衡算（三）塔板数的确定1、理论塔板数计算2、实际塔板数计算（四）塔体工艺尺寸计算1、塔径的计算2、塔的有效高度计算（五）塔板主要工艺尺寸的计算（1）溢流装置计算（堰长、堰高、弓形降液管宽度和截面积、降液管底隙高度）（2）塔板布置（边缘区宽度确定、开孔区面积计算、筛孔计算及排列）（3）塔板的流体力学验算（4）塔板的负荷性能图（六）设计结果概要或设计一览表（七）辅助设备选型与计算（八）生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图（九）对本设计的评述或有关问题的分析讨论符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2Af---- 降液管的截面积, m2Ao---- 筛孔区面积, m2A T----塔的截面积m2△P P----气体通过每层筛板的压降C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距C20----表面张力为20mN/m的负荷因子do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度D----塔径m Wc----边缘无效区宽度e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度E T----总板效率Ws----破沫区宽度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩尔质量kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度9.81m/s2Z----板式塔的有效高度Fo----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2)hl----进口堰与降液管间的水平距离m θ----液体在降液管内停留时间h c----与干板压降相当的液柱高度mυ----粘度hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m ρ----密度hf----塔板上鼓层高度m σ----表面张力h L----板上清液层高度mΨ----液体密度校正系数h1----与板上液层阻力相当的液注高度m 下标ho----降液管的义底隙高度m max----最大的h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----出口堰高度m L----液相的h’W----进口堰高度m V----气相的hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH B----塔底空间高度mHd----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH P----人孔处塔板间距mH T----塔板间距mH1----封头高度mH2----裙座高度mK----稳定系数l W----堰长mLh----液体体积流量m3/hLs----液体体积流量m3/sn----筛孔数目P----操作压力KPa△P---压力降KPa△Pp---气体通过每层筛的压降KPaT----理论板层数u----空塔气速m/su0,min----漏夜点气速m/su o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/hV s----气体体积流量m3/sW c----边缘无效区宽度mW d----弓形降液管宽度mW s ----破沫区宽度mZ ---- 板式塔的有效高度m希腊字母δ----筛板的厚度mτ----液体在降液管内停留的时间sυ----粘度mPa.sρ----密度kg/m3----表面张力N/mφ----开孔率无因次α----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的筛板塔的工艺设计计算结果总表：板式塔设计 一、设计方案的选定及流程简图1.设计任务为二元精馏，宜采用连续精馏过程。

对于每个塔板结构参数已设计好的塔,处理固定的物系时，要维持其正常操作,必须把气、液负荷限制在一定范围内。

通常在直角坐标系中,标绘各种极限条件下的V-L关系曲线，从而得到塔板适宜的气、液流量范围图形，该图形称为塔板的负荷性能图，如图1—23所示,一般由下列五条曲线组成。

⑴ 漏液线线1为漏液线，又称为气相负荷下限线。

气相负荷低于此线将发生严重的漏液现象，气、液不能充分接触，使塔板效率下降。

筛板塔的漏液线由式（1—47）或式（1-48）作出，浮阀塔的漏液线由式(1-49）作出.⑵ 雾沫夹带线线2为雾沫夹带线。

当气相负荷超过此线时，雾沫夹带量过大，使塔板效率大为降低。

对于精馏，一般控制eV≤0.1kg液/kg气。

筛板的雾沫夹带线按式（1—50）作出。

浮阀塔的雾沫夹带线按式（1—51）或式(1-52)作出。

⑶ 液相负荷下限线线3为液相负荷下限线.液相负荷低于此线，就不能保证塔板上液流的均匀分布，将导致塔板效率下降.一般取how=6mm作为下限，按式（1—33）～式（1—37）中一式作出液相负荷下限线。

⑷ 液相负荷上限线线4为液相负荷上限线，该线又称降液管超负荷线。

液体流量超过此线,表明液体流量过大，液体在降液管内停留时间过短，进入降液管的气泡来不及与液相分离而被带入下层塔板，造成气相返混，降低塔板效率。

通常根据液相在降液管内的停留时间应大于3s，按式（1-24）作出此线。

⑸ 液泛线线5为液泛线。

操作线若在此线上方,将会引起液泛。

根据降液管内的液层高度，按式(1-46）作出此线.由上述各条曲线所包围的区域，就是塔的稳定操作区。

操作点必须落在稳定操作区内,否则塔就无法正常操作。

必须指出，物系一定，塔板负荷性能图的形状因塔板结构尺寸的不同而异.在设计塔板时,可根据操作点在负荷性能图中的位置，适当调整塔板结构参数来满足所需的弹性范围.操作时的气相流量与液相流量在负荷性能图上的坐标点称为操作点。

在连续精馏塔中，回流比一定，板上的气液比V/L也为定值。

word格式整理版化工原理课程设计说明书设计题目：分离苯（1）-甲苯（2）-乙苯（3）混合物班级：化工06-2班姓名：毕胜指导教师：马庆兰设计成绩：日期：2009.6.8-2009.7.4设计任务书目录工艺流程简图第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法二、质量分率转换成摩尔分率三、物料平衡表第二节操作温度与压力的确定一、回流罐温度二、回流罐压力三、塔顶压力四、塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度七、进料压力八、进料温度第三节最小回流比的确定第四节最少理论板数的确定第五节适宜回流比的确定一、作N-R/R min图二、作N（R+1）-R/R min图三、选取经验数据第六节理论塔板数的确定第七节实际塔板数及实际加料板位置的确定附表：温度压力汇总表第八节塔径计算一、精馏段塔径二、提馏段塔径第九节热力学衡算附表：全塔热量衡算总表第二部分塔板设计第一节溢流装置设计第二节浮阀塔板结构参数的确定第三节浮阀水力学计算第四节负荷性能图第三部分板式塔结构第一节塔体的设计一、筒体设计二、封头设计三、人孔选用四、裙座设计第二节接管的设计第四部分辅助设备设计第一节全凝器设计第二节再沸器选择第三节回流泵选择第五部分计算结果汇总第六部分负荷性能图第七部分分析讨论附录参考资料第一部分 精馏塔的工艺设计第一节 产品组成及产品量的确定一、清晰分割法（P492）重关键组分为甲苯，轻关键组分为苯，分离要求较高，而且与相邻组分的相对挥发度都较大，于是可以认为是清晰分割，假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。

现将已知数和未知数列入下表中：注：表中F 、D 、W 为质量流率，a 1、a 2、a 3为质量分率列全塔总物料衡算及组分A 、B 、C 的全塔物料衡算得，Wa 0.3F W a 0.01D 0.42F 0.013W 0.99D 0.28F WD F W ,3W 2＝＋＝＋＝＋＝，由（1）、（2）两式，F F W 7267.0013.099.028.099.0＝＝--⨯将式（5）代入式（4）解得，4123.07276.03.0,3＝＝FFa W由式（1），0.2724F 0.7276)F (1W F D ＝－＝－＝由式（3），0.726F 0.274F 0.010.42F W ,2⨯⨯a ＋＝解得，0.5735 W ,2＝a1.00.41230.57350.013 W ,3W ,2W ,1＝＋＋＝＋＋a a a说明计算结果合理 已知，h t 8.8F ＝解得，ht 2.48.80.2724D ht 6.48.80.7267W ＝＝＝＝⨯⨯二、质量分率换算成摩尔分率（P411）物性参数 化工热力学 P189注：温度单位K ，压力单位0.1MPa换算关系式：()∑=Ni i ijj j M aM a x 1＝()3268.0168.1063.0114.9242.0114.7828.0114.7828.0111F ,1＝＋＋＝＝∑=Ni i iM aM a x同理，解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率解得，hkmol 65.78h kmol 30.74hkmol 6.529==W D F ＝三、物料平衡表将以上的结果列入下表中：物料平衡表第二节 操作温度与压力的确定一、回流罐温度一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差：℃＝△20t 已知，冷却剂温度：℃25=i t 则，℃△回45=+=t t t i二、回流罐压力纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199K t T 15.31815.273=+=回回以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()/ln(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-C S P P01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理，解得MPa P b 1.00985.00⨯=MPa P x Px P b D a D 1.02957.00985.00085.02974.09915.00,20,1⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=回∵atm P 1<回∴取MPa atm P 1.00133.11⨯==回三、塔顶压力塔顶管线及冷凝器的阻力可以近似取作0.15atm 则，MPa P P 1.01653.1atm 15.115.0⨯==+=回顶四、塔顶温度露点方程：∑==ni i i p p y 11 试差法求塔顶温度℃顶2.85=t五、塔底压力MPaP P P P N P 1.03652.1atm 2.0⨯=+=≈⋅=全顶底单实际全△△△六、塔底温度泡点方程：p x pni i i=∑=1试差法求塔底温度℃底7.128=t七、进料压力设计中可近似取：MPa P P P 1.02653.12⨯=+=底顶进八、进料温度（P498）物料衡算和相平衡方程：1)1(111,==-+∑∑==Ci Ci i iFi x eKx1.0=e （质量分率）试差法求进料温度℃进9.112=t将代入方程式的结果列如下表中：106.02995.05564.02995.03268.0,=--=--=ii i F i x y x x e （摩尔分率）第三节 最小回流比的确定（P502）005.011,≤+--∑=ni ij Fi ij q x θαα ℃操作温度底顶1072/)(=+=t t t mMPa p p pm 1.02653.12/)(⨯=+=底顶操作压力试差法求θ563.1=θ882.11562.110085.01562.13760.29915.03760.211,min ∑==--⨯--⨯=--=ni ij D i ij x R θαα第四节 最少理论板数的确定（P503）3879.22315.26435.16657.35551.24618.01799.10000=⋅=======W D m b a Wb a D p p p p ααααα 6.813879.2lg )0162.06058.00085.09915.0lg(1lg ))()lg((min =-⋅=-=m W l h D h l x x x x N α（不包括再沸器）第五节 适宜回流比的确定21)1(75.0minmin567.0+-=+-=-=N N N Y R R R X X Y （不包括再沸器）一、作N-R/R min 图二、作N （R+1）-R/R min 图三、选取经验数据58.1/min =R R974.2=R第六节 理论塔板数的确定（P504）4.153895.016.83895.02123895.0)2747.01(75.0)1(75.02747.01974.2882.1974.21min 567.0567.0min =-+⨯=-+==-=-==+-=+-=Y N Y N X Y R R R X4.161603.1]7404.307820.65)0085.00162.0(3268.04156.0[)]()()[(206.02206.02=+=+=⋅⋅==T S R Dh Wl F l h S R N N N D W x x x x N N 联立解得，3.61.10==S R N N第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定（P465）℃操作温度底顶1072/)(=+=t t t m液体粘度由查图确定（P375），sm P a s m P a sm P a c b a ⋅=⋅=⋅=29.025.023.0μμμsmPa x i F i L ⋅=⨯+⨯+⨯=⋅=∑2538.029.02576.025.04156.023.03268.0,μμ3760.29088.01595.200===b a m p p α5547.0)2538.03760.2(49.0)(49.0245.0245.0=⨯=⋅=--L m T E μα191185547.01.10285547.04.15=+=======RP T R RP T T P N N E N N E N N 进（不包括再沸器） N P 与假设实际塔板数N=30近似，可认为计算结果准确。

《化工原理课程设计》报告4万吨/年甲醇~水板式精馏塔设计目录一、概述 (4)1.1 设计依据·································错误！未定义书签。

1.2 技术来源·································错误！未定义书签。

1.3 设计任务及要求 (5)二：计算过程 (7)1. 塔型选择 (7)2. 操作条件的确定 (8)2.1 操作压力 (8)2.2 进料状态 (8)2.3 加热方式 (8)2.4 热能利用 (8)3. 有关的工艺计算 (9)3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误！未定义书签。

3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误！未定义书签。

3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17)3.4 热能利用·····························错误！未定义书签。