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 进料组成 x F ＝273
馏出液组成 x D ＝0.831 釜液组成 x w ＝0.012 塔顶压力 p ＝100kpa 单板压降 ≤0.7 kPa
2 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。 第三章 精馏塔的工艺计算 3.1物料衡算
3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率
乙醇的摩尔质量 46.07/A M kg kmol = 水的摩尔质量 18.02/B M kg kmol = 原料加料量 F ＝100kmol/h 进料组成 x F ＝0.275 馏出液组成 x D ＝0.843 釜液组成 x w ＝0.013 塔顶压力 p ＝100kpa 单板压降 ≤0.7 kPa
()1 0.27346.0710.27318.0225.70/F F F M x M x M kg kmol
=?+-?=?+-?=乙醇 水
（）
()0.83146.0710.83118.0241.60/D M kg kmol =?+-?= ()0.01246.0710.01218.0218.36/W M kg kmol =?+-?= 3.1.2物料衡算
精馏塔二元系物料
0.2730.0120.3190.8310.012
F W D W x x D F x x --===-- F D W
F D W Fx Dx Wx =+??
=+??1001000.2730.8310.0121D W
D W
=+?=+
解得：D=31.6/kmol h W=68.4/kmol h
精馏段：L=RD=2.36×31.6=74.51 kmol/h
V=（R+1）D=（2.36+1）×31.6=106.08kmol/h
提馏段：L =L+qF=74.51+100=174.51 kmol/h
V =V+(q －1)F=V=106.08 kmol/h
3.2回流比的确定
3.2.1平均相对挥发度的计算 查[1]由相平衡方程1(1)x y x αα=+- 得(1)
(1)
y x x y α-=-
由常压下乙醇-水溶液的平衡数据
x 0.18 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 y 0.51 0.525 0.551 0.575 0.595 0.61 x 0.45 0.55 0.5 0.6 0.65 0.7 y
0.635
0.678
0.678 0.697
0.725
0.755
由道尔顿分压定律
i y
p p =及A A A
i B B B
P x P x ναν=
= 得 ()()
11A B A B i A B A B y y y y x x x x α-=
=
- 将上表数据代入 得：
序号 1 2 3 4 5
3.6815
3.1569 2.7254 2.3501 2.1263 序号
6
7
8
9
10
1.9155
1.7228
1.5408
1.4196
1.3207
则 '1012310 3.04ααααα==… 则 平衡线方程：()()3.04 3.04111 3.0411 2.04x x x
y x x x
αα=
==+-+-+
3.2.2最小回流比的计算和适宜回流比的确定
x F ＝0.275 x D ＝0.843x w ＝0.012 α=3.04 因为q=1所以Xe= x F ＝0.275 由相平衡方程1(1)x
y x
αα=+-= 0.536
最小回流比min 1.18D e
e e
x y R y x -=
=-
操作回流比取最小回流比的1.6倍 R =1.6min R =2.36 3.3板数的确定
3.3.1精馏塔的气液相负荷
精馏段：L=RD=2.36×31.6=74.51 kmol/h
V=（R+1）D=（2.36+1）×31.6=106.08 kmol/h
提馏段：L =L+qF=74.51+100=174.51 kmol/h
V =V+(q －1)F=V=106.08 kmol/h
i αi α
3.3.2精馏段与提馏段操作线方程
精馏段操作线方程： 10.7020.251n n D n L D
y x x x V V
+=
+=+ 提馏段操作线方程：1 1.6450.008D F n n D n Dx Fx L
y x x x V V
+-=
+=- 3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置
对于甲醇—水属物系，可采用逐板计算法求理论板层数。根据求得的相对挥发度α可知
相平衡方程为 1(1)n
n n x y x αα=+-? (1) 2.08 1.08n n n n
n
y y x y y
αα=
=--- 因为泡点进料，q=1， 0.275q F x x == 第一块板上升的蒸汽组成 10.843D
y X
=
=
第一块板下降的液体组成由式（c ）求取
1
0.6385x =
由第二块板上升的气相组成用（a ）式求取:
2
0.6992y
=
由第二块板下降的液体组成
如此反复计算： 30.5552y =,30.2911x =
4
0.4553y
=,40.2157x =< F x
因第5块板上升的气相组成由提馏段操作方程（b ）: 计算1 1.6450.008D F n n D n Dx Fx L
y x x x V V
+-=
+=- 如此反复计算： 50.3468y =,50.1487x =
6
0.2366y
=,60.0925x =
7
0.1442y =,70.0525x = 8
0.0784y =,80.0272x =
9
0.0368y
=,90.0124x =< w x =0.013
根据以上求解结果得： 总理论板数为 9 （包括再沸器） 进料板位置为 4 精馏段理论板数 3 提馏段理论板数 6 3.3.4全塔效率
由进料组成 0.275F x =
经查表 得 泡点温度78.24d T =℃ 99.32w T =℃ 在此温度下 查文献 得 ：
0.55583.A a mp s μ= 0.28767.B a mp s μ=
则进料液再该温度下的平均粘度为：
()'0.555830.28767/20.42175
μ=+=
则板效率E 由()
0.245
''0.49E a μ-=计算
E ==0.401 则 实际塔板数：9
N 220.401
=
= 精 馏 段: 13
N 7.4870.401
==≈ 提 馏 段: 26
14.96150.401
N ==≈
3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3.
4.1操作温度的计算 1.)塔顶温度计算
查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.70和0.80时,其沸点分别为78.7℃78.4℃塔顶温度为
D
T ,则由内插法:
0.7078.7
0.800.7078.478.7D D x T --=--, 78.24D T ?=℃ 2.)进料板温度
查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.20和0.30时,其沸点分别为83.2℃和81.7℃ 设塔顶温度为
F
T ,则由内插法:
0.2083.2
0.300.2083.281.7F F x T --=--, 82.13F T ?=℃ 3.)塔釜的温度
查文献乙醇-水溶液中乙醇摩尔分数为0.00和0.05时,其沸点分别为100℃和90.6℃设塔顶温度为
W
T ,则由内插法:
0.00100
0.050.0090.6100W W x T --=--,
96.92W T ?=℃
则 精馏段的平均温度: 278.2482.13
80.192
m T +==℃
提馏段的平均温度: 196.9282.13
89.532m T +==℃
3.4.2操作压强
塔顶压强：P D =100 kpa 取每层塔板压降:ΔP=0.7 kpa
则 进料板压力: 1000.77104.9F P kpa =+?=
0.843
D
x =0.275
F
x =0.013
W x =
塔釜 压力: 1000.77104.9W P kpa =+?= 则 精馏段的平均操作压强: 1100104.9
102.52
m P kpa +== 提馏段的平均操作压强: 2110.5104.9
107.72
m P +==
3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量
乙醇的摩尔质量 46.07/A M kg kmol =
水的摩尔质量 18.02/B M kg kmol =
由公式 得
1.)对于塔顶
10.843x = , 10.843y = 对于气相平均分子量:
()()1110.84346.0710.84318.0241.74/VD A B
M y M y M kg kmol
=+-=?+-?=
对于液相平均分子量:
()111LD A B
M x M x M =+-
()0.638546.0710.638518.02
35.88/kg kmol
=?+-?=
2.)对于进料板
60.2157x =, 60.4553y =
1i
i i i M x M ==∑
对于气相平均分子量;
()551VF A B
M y M y M =+-
()0.215746.0710.215718.02
24.04/kg kmol
=?+-?=
对于液相平均分子量:
()551LF A B
M x M x M =+-
()0.455346.0710.455318.02
30.75/kg kmol
=?+-?=
3.)对于塔釜
160.0124x = 160.0368y = 对于气相平均分子量:
()16161VW A B
M y M y M =+-
()0.036846.0710.036818.02
19.03/kg kmol =?+-?=
对于液相平均分子量:
()16161LW A B
M x M x M =+-
()0.012446.0710.012418.02
18.35/kg kmol
=?+-?=
则 精馏段的平均分子量;
气 相:
12VF VD
VM M M M +=
41.7430.75
2
36.25/kg kmol
+=
=
液 相 :
12LF LD
LM M M M +=
35.8824.04
2
29.96/kg kmol
+=
= 提馏段的平均分子量;
气 相:
22VD VW
VM M M M +=
19.0330.75
2
24.89/kg kmol
+=
=
液 相 :
22LD LW
LM M M M +=
18.3524.04
2
21.20/kg kmol +=
= 3.4.4精馏塔各组分的密度 1.）气相平均密度
由 PM
RT
ρ=
计算： 精馏段的气相平均密度： 11
11
m Vm Vm m p M RT ρ=
()
3102.536.25
1.27/8.31480.19273.15kg m ?=
=?+
提馏段的气相平均密度：
22
22
m Vm Vm m p M RT ρ=
()
3107.724.89
0.89/8.31489.53273.15kg m ?=
=?+
2.）液相的平均密度
由
11
i
i i n αρρ
==∑ 计算
（1.）对于塔顶
078.24D T C =
查文献 3741.83/A kg m ρ=，3972.9/B kg m ρ= 质量分率 ()0.84346.07
0.93210.84346.0710.84318.02
A α?=
=?+-?
10.0679B A αα=-= 则
1
A B D
A B
ααρρρ=
+?A B A LB
D 1
L ρααρρ=
+ D ρ31775.2/0.93210.0679
763.6972.9
m kg =
=+
（2.）对于进料板 82.13F T C =
查文献 3739.6/A kg m ρ=，3970.50/B kg m ρ= 质量分率 ()0.215746.07
0.41270.215746.0710.215718.02
A α?=
=?+-?
10.5102B A αα=-= 则
1
A B F
A B
ααρρρ=
+?A B A LB
1F L ρααρρ=
+ F ρ31862.1/0.41270.5873
739.6970.5
m kg =
=+
（3.）对于塔釜
096.92W T C = 160.009195x =
查文献 3721.2/A kg m ρ=，3955.1/B kg m ρ= 质量分率 ()0.012446.07
0.03110.012446.0710.012418.02
A α?=
=?+-?
10.9689B A αα=-= 则
1
A B W
A B
ααρρρ=
+?A B A LB
1
w L ρααρρ=
+ w ρ31945.6/0.03110.9689
721.2955.1
m kg =
=+
则 精馏段的液相平均密度：
31769.2862.1
815.6/2
2
D F
Lm kg m ρρρ++==
=
提馏段的液相平均密度：
32945.6862.1
903.8/2
2
F W
Lm kg m ρρρ++==
=
3.4.5液体表面张力的计算
由 1i
i i n x σσ==∑ 计算
（1.）对于塔顶
078.24D T C = 10.702x =
查文献 18.45/A mN m σ=，62.98/B mN m σ= 则
()0.84318.7510.843663.42
25.44/LD mN m
σ=?+-?=
（2.）对于进料板
52.75/LF mN m σ=
（3.）对于塔釜
096.92W T C =
查文献 16.60/A mN m σ=，59.49/B mN m σ=
则 ()0.012416.6010.012459.4958.96/LW mN m σ=?+-?= 则精馏段的液体平均表面张力： 125.4452.75
39.10/2
2
D F
Lm mN m σσσ++=
=
=
提馏段的液体平均表面张力： 258.9652.75
55.85/2
2
F W
Lm mN m σσσ++=
=
=
3.4.6液体平均粘度的计算
由 1i
i i n x μμ==∑ 计算
（1.）对于塔顶
078.24D T C = 10.702x =
查文献 0.504.A a mp s μ=，0.3644.B a mp s μ= 则 0.479.LD a mp s μ= （2.）对于进料板
082.13F T C =
查文献 0.481.A a mp s μ=，0.349.B a mp s μ= 则 0.374.LF a mp s μ= （3.）对于塔釜
096.92W T C =
查文献 0.382.A a mp s μ=，0.295.B a mp s μ= 则 0.296.LW a mp s μ= 则精馏段的液体平均粘度：
10.4790.374
0.427.2
2
LF LD
Lm a mp s μμμ++=
=
=
提馏段的液体平均粘度：
20.2960.374
0.335.2
2
LF LW
Lm a mp s μμμ++==
=
3.4.7气液负荷计算 精馏段气液负荷计算： 311106.0836.25
0.841/36003600 1.27Vm s Vm VM V m s ρ?===?
31174.5131.05
0.0008/36003600815.6
Lm s Lm VM L m s ρ?===?
提馏段气液负荷计算： '322106.824.89
0.824/360036000.89Vm s Vm VM V m s ρ?=
==?
'32966.4/h V m s =
'322174.5121.20
0.0011/36003600903.8
Lm s Lm VM L m s ρ?=
==?
'33.96/h L m h = 3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算
3.5.1塔径的计算
精馏段液气流动参数
1
12
2
220.00083600815.60.02410.8413600 1.27s Lm LV s Vm L F V ρρ???????
=== ??? ????????
取板间距0.40T H m =，板上清液高度0.06c h m =， 0.400.060.34T c H h m -=-=
则 查史密斯关联图 得 200.073f c = 又 液体的表面张力 20/mN m σ≠ ∴
0.2
2020f f c c σ??= ???
∴ 0.2
0.2
2039.10.0730.0832020f f c c σ??
??
=== ?
?
??
??
∴ max 815.6 1.27
0.083 2.084/1.27
V L L u c
m s ρρρ--==?= 取安全系数为0.6，则空塔气速：
max 0.80.7 2.084 1.459/u u m s ==?=
则 '440.841
0.8573.14 1.459s V D m u π?===?
按标准塔径园整后为： 1.0D m = 塔截面积T A ： 220.7854
T A D m π
=
=
实际空塔气速u ：
0.841 1.071/0.785
s T V u m s A ===
提馏段液气流动参数
112
2
220.0011903.80.04250.8240.89s Lm LV s Vm L F V ρρ??????
=== ??? ???????
取板间距0.40T H m =，板上清液高度0.06c h m =， 0.400.060.34T c H h m -=-=
则 查史密斯关联图 得 200.073f c =
又 液体的表面张力 20/mN m σ≠ ∴
0.2
2020f f c c σ??= ???
∴ 0.2
0.2
2055.850.0730.08842020f f c c σ??
??
=== ?
?
??
??
∴ max 903.80.89
0.0884 2.816/0.89
V L L u c
m s ρρρ--==?= 取安全系数为0.8，则空塔气速：
max 0.80.7 2.816 1.971/u u m s ==?=
则 '440.824
0.733.14 1.971s V D m u π?===?
按标准塔径园整后为： 1.0D m = 塔截面积T A ： 220.7854
T A D m π
=
=
实际空塔气速u ：
'0.824
1.05/0.785s T V u m s A ===
3.5.2精馏塔有效高度的计算 板式塔的塔高按下式计算 初选板间距 H T =0.4m
则 ()()710.41510.40.8-?+-?+ 8.8m = 3.5.3溢流装置计算
因为D=1米，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。
1.）堰长w l
取 0.660.66 1.00.66w l D m ==?=
2.）溢流堰高度w h
由 w l ow h h h =-
选用平直堰，堰上液层高度h ow 由下式计算
23
2.841000h ow w L h E l ??= ???
近似取E=1，则
2
3
2.840.0011360010.00910000.7ow h m ???
=
??= ???
取板上清液高度0.06c h m = 故 0.060.0090.051w h m =-=
3.）弓形降液管宽度d W 和截面积f A
由
0.66w
l D
= 查 弓形降液管的参数 得
0.0722f T
A A =,
0.124d
W D
= 故 20.07220.07220.7850.0567f f A A m ==?= 0.1240.124 1.00.124d W D m ==?= 依式360036000.05670.40
20.6250.00113600
f T
h
A H s L θ??=
=
=??
故 降液管设计合理 4.）降液管底隙高度0h
'
3600h
o W L h l u =
取 '
00.08/u m s =
则00.00113600
0.020836000.660.08
h ?=
=??
0.0540.02080.03320.006w o m h h -=-=> 故 降液管底隙高度设计合理
选用凹形受液盘，深度'
0.05w h m =
3.5.4塔板布置
1.）边缘宽度的确定
取 '0.065s s W W m == ， 0.035c W m = 2.）开孔区面积计算
开孔区面积a A 按下式计算
222
12sin 180a r x A x r x r π-??=-+ ???
其中：()()1.0
0.1240.0650.31122d s D x W W m =
-+=-+= 1.00.0350.46522
c D r W m =
-=-= 故 222
10.4650.31120.4020.4650.311sin 1800.465a A π-???=?-+ ???
20.596m = 3.）浮阀个数及其排布
乙醇-水对设备无腐蚀性，可选用3mm δ=的碳钢板，在塔板上按等腰三角形错排排列浮阀，并取塔板上液体进出口安定区宽度bs 和bs '均为60mm 边缘区宽度为bc 为50mm ， 取 浮阀直径
00.039d mm =
选取F1型浮阀，重型，其阀孔直径 d0=0.039m 初取孔动能因子0010v F u ρ==故阀孔气速u 0=10.62m/s 故阀孔个数：
2200
0.824
630.7850.03911
4
vs
n d u π
=
=
=????
设计条件下阀孔气速：
02
200.824
110.7850.03963
4
vs
u d n
π
=
=
=????m/s 动能因子：00110.8910v F u ρ===
塔板上浮阀开孔率：2
20630.7850.03940.090.785
T
n
d A π
φ??=
==
气体通过筛孔的气速0u ：
000.82413.31/0.090.693
s V u m s A =
==?
3.6筛板的流体力学验算 3.6.1塔板压降 1.）干板阻力c h 的计算
由0f l h h h h σ=++；干板阻力0h 可计算如下：临界孔速 故0h 按浮阀未全开计算：
0.175
0.175
01119.9
19.90.0337897.53
L
U h m ρ===液柱；
塔板上液层阻力：0.5()0.5(0.0510.009)0.03l w ow h h h m =+=+=液柱；
表面张力产生阻力：3
04458.96100.000760.039815.69.81
L h m d g σσ
ρ-??===??液柱；
故0f l h h h h σ=++=0.0337+0.03+0.00076=0.06446m 液柱。 2.）气体通过液层的阻力l h 计算
气体通过液层的阻力l h 由 l L h h β= 计算
0.824
1.131/0.7850.0567
s a T f V u m s A A =
==--
1.51 1.510.8240.739o S F V ==?= 查充气系数关联图 得0.5β=
则 ()()0.50.0510.0090.03l L w ow h h h h ββ==+=?+=液柱 液体表面张力的阻力h σ计算
液体表面张力所产生的阻力h σ， 由 4L
L o
h gd σσρ=
计算 即 3
4455.85100.0050903.89.810.005
L L o h gd σσρ-??===??m 液柱
则气体通过每层板的压降P ?：
p L P h g ρ?=0.06446857.979.81542.540.7a a p kp =??=?（设计允许值） 3.6.2液沫夹带
液沫夹带由 3.2
6
5.710a
V L T f
u e H h σ-??
?=
? ?-??
计算 2.5 2.50.060.15f L h h m ==?=
3.2
6
5.710a
V L T f
u e H h σ-??
?=
? ?-??
3.2
65.710 1.13139.100.400.06-???
=? ?-??
0.017=kg 液/kg 气? 0.1kg 液/kg 气
故在本设计中液沫夹带量V e 在允许的范围内. 3.6.3漏液
对筛板塔，漏液点气速,min o u
由 (),min 04.40.00560.13o L L V u c h h σρρ=+- 计算 即 (),min 0
4.40.00560.13o L L V
u c h h σρρ=+-
()4.40.80.00560.130.060.0050815.61.27=??
+?-
8.18/m s =
实际孔速 稳定系数0,min
13.31
1.631.58.18
o u K u =
=
=? 故 在设计中无明显的漏液 3.6.4液泛
为防止塔内发生液泛，降液管内液层高度应服从下式： ()d T w H H h ?≤+ 取 0.5?=， 则
()()0.50.400.0540.227T w H h ?+=?+=m 液柱
而 d p L d H h h h =++
板上不设进口堰，d h 由 ()
2
'0.153d o
h u
=计算
∴ ()2
'
0.153d o h u =
()2
0.1530.0850.00113m =?=液柱
p L d d
h h h H
=++
0.04930.060.001130.1317d H m =++=液柱
∴ ()d T w H H h ?≤+
故 在本设计中不会发生液泛现象 3.7塔板负荷性能图
3.7.1过量液沫夹带线关系式
在1 1.36v s
s L
L v
F b
V L z F Kc A ρρρ+-=
式中，令10.8F =，并将塔板有关数据代入得：
1.6531h h V L =-
⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。 ⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。 ⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔分离乙醇－水混合物。 生产能力（塔顶产品）3000 kg/h 操作周期 300 天／年 进料组成 25% （质量分数，下同） 塔顶馏出液组成≥94% 塔底馏出液组成≤0.1% 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况泡点 单板压降：≤0.7 kPa 设备型式筛板 三、设计容： (1) 精馏塔的物料衡算； (2) 塔板数的确定： (3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 [ 设计计算 ] （一）设计方案选定 本设计任务为分离水－乙醇混合物。 原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
课程设计 课程名称化工原理课程设计 题目名称热水泠却器的设计 专业班级XX级食品科学与工程（X）学生姓名XXXX 学号XXXXXXXX 指导教师 二O一年月日
锯齿形板式热水冷却器的设计任务书一、设计题目： 锯齿形板式热水冷却器的设计 二、设计参数： （1）处理能力：7.3×104t/Y热水 （2）设备型式：锯齿形板式热水冷却器 （3）操作条件： 1、热水：入口温度80℃，出口温度60℃。 2、冷却介质：循环水，入口温度30℃，出口温度40℃。 3、允许压降：不大于105Pa。 4、每年按330天，每天按24小时连续运行。 5、建厂地址：蚌埠地区。
目录 1 概述 (1) 1. 1 换热器简介 (1) 1. 2 设计方案简介 (2) 1. 3 确定设计方案 (2) 1. 3. 1 设计流程图 (3) 1. 3. 2 工艺流程简图 (4) 1. 3. 3 换热器选型 (4) 1. 4 符号说明 (4) 2 锯齿形板式热水冷却器的工艺计算 (5) 2.1 确定物性数据 (5) 2.1.1 计算定性温度 (5) 2.1.2 计算热负荷 (6) 2. 1. 3 计算平均温差 (6) 2. 1. 4 初估换热面积及初选板型 (6) 2. 1. 5 核算总传热系数K (7) 2. 1. 6 计算传热面积S (9) 2. 1. 7 压降计算 (10) 2.2 锯齿形板式热水冷却器主要技术参数和计算结果 (10) 3 课程设计评述 (11) 参考文献 (12) 附录 (13)
1 概述 1.1 换热器简介 换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器种类很多，若按换热器传热面积形状和结构可分为管式换热器和特殊形式换热器。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各一相同，故换热器的类型很多，特点不一、可根据生产工艺要求进行选择。 1.2 设计方案简介 根据设计要求:用入口温度30 ℃，出口温度40℃的循环水冷却热水（热水的入口温度80℃，出口温度60℃），通过传热量、阻力损失传热系数、传热面积的计算，并结合经验值确定换热器的工艺尺寸、设备型号、规模选定，然后通过计算来确定各工艺尺寸是否符合要求，符合要求后完成工艺流程图和设备主体条件图，进而完成设计体系。 设计要求：选择一台适宜的锯齿形换热器并进行核算。下图中左面的为板式换热器外形，右边的是板式换热器工作原理图。
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 ( 设计时间：2010、12、20-2011、1、6 / 》 ：
化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 } 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤ 工艺参数 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 ` 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 | 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） ^
~ 目录 前言 (3) 1概述 (4) 设计目的 (4) 塔设备简介 (4) 2设计说明书 (6) 流程简介 (6) 工艺参数选择 (7) ) 3 工艺计算 (8) 物料衡算 (8) 理论塔板数的计算 (8) 查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) q线方程 (9) 平衡线 (9) 回流比 (10) … 操作线方程 (10) 理论板数的计算 (11) 实际塔板数的计算 (11) 全塔效率ET (11) 实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13) 混合组分的平均物性参数的计算 (13) 平均分子量的计算 (13) 】 平均密度的计算 (14) 塔高的计算 (15) 塔径的计算 (15) 初步计算塔径 (16) 塔径的圆整 (17) 塔板结构参数的确定 (17) 溢流装置的设计 (17) 塔盘布置（如图4-4） (17) ` 筛孔数及排列并计算开孔率 (18) 筛口气速和筛孔数的计算 (19) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (20) 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (20) 液沫夹带校核 (20)
乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 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。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力 比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许 的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹 带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差
专业资料 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计
目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23)
精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.
第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (2) 三、设计内容： (2) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (3) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (15) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (22) 第三章总结 (23) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算
化工原理课程设计任务书示例一 1 设计题目分离苯―甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计 2 设计参数 （1）设计规模：苯――甲苯混合液处理量________t/a （2）生产制度：年开工300天，每天三班8小时连续生产 （3）原料组成：苯含量为40％（质量百分率，下同） （4）进料状况：热状况参数q为_________ （5）分离要求：塔顶苯含量不低于_____%，塔底苯含量不大于_____％ （6）建厂地区：大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的某地 3 设计要求和工作量 （1）完成设计说明书一份 （2）完成主体精馏塔工艺条件图一张（A1） （3）完成带控制点的工艺流程简图（A2） 4 设计说明书主要内容（参考） 中文摘要，关键词 第一章综述 1．精馏原理及其在工业生产中的应用 2．精馏操作对塔设备的要求（生产能力、效率、流动阻力、操作弹性、结构、造价和工艺特性等） 3．常用板式塔类型及本设计的选型
4．本设计所选塔的特性 第二章工艺条件的确定和说明 1．确定操作压力 2．确定进料状态 3．确定加热剂和加热方式 4．确定冷却剂及其进出、口温度 第三章流程的确定和说明（附以流程简图） 1．流程的说明 2．设置各设备的原因（精馏设备、物料的储存和输送、必要的检测手段、操作中的调节和重要参数的控制、热能利用） 第四章精馏塔的设计计算 1．物料衡算 2．回流比的确定 3．板块数的确定 4．汽液负荷计算（将结果进行列表） 5．精馏塔工艺尺寸计算（塔高塔径溢流装置塔板布置及浮阀数目与排列） 6．塔板流动性能校核（液沫夹带量校核、塔板阻力校核、降液管液泛校核、液体在降液管中停留时间校核以及严重漏液校核） 7．塔板负荷性能图 8．主要工艺接管尺寸的计算和选取（进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、塔底蒸汽管、人孔等） 9．塔顶冷凝器/冷却器的热负荷
成绩 化工原理课程设计 设计说明书 设计题目：万吨/年苯—甲苯连续精馏装置工艺设计 。 姓名陈端 班级化工07-2班 学号 006 】 完成日期 2009-10-30 指导教师梁伯行
化工原理课程设计任务书 (化工07-1,2,3,4适用) 一、设计说明书题目: — (万吨/年) 苯 - 甲苯连续精馏装置工艺设计说明书 二、设计任务及条件 (1).处理量: (3000＋本班学号×300) Kg/h (每年生产时间按7200小时计); (2). 进料热状况参数：( 2班)为, (3). 进料组成: ( 2班) 含苯为25％(质量百分数), (4).塔底产品含苯不大于2％(质量百分数); (5). 塔顶产品中含苯为99％(质量百分数)。 装置加热介质为过热水蒸汽(温度及压力由常识自行指定), 装置冷却介质为25℃的清水或35℃的循环清水。 三、【 四、设计说明书目录(主要内容) 要求 1)前言（说明设计题目设计进程及自认达到的目的）， 2)装置工艺流程(附图) 及工艺流程说明 3)装置物料衡算 4)精馏塔工艺操作参数确定 5)适宜回流比下理论塔板数及实际塔板数计算 6)精馏塔主要结构尺寸的确定 7)精馏塔最大负荷截面处T-1型浮阀塔板结构尺寸的确定 8)、 9)装置热衡算初算确定全凝器、再沸器型号及其他换热器型号 10)装置配管及机泵选型 11)适宜回流比经济评价验算(不少于3个回流比比较) 12)精馏塔主要工艺和主要结构尺寸参数设计结果汇总及评价 13)附图 : 装置工艺流程图、装置布置图、精馏塔结构简图(手绘图)。 五、经济指标及参考书目 1)6000元/(平方米塔壁)(塔径～乘, 塔径～乘, 塔径以上乘, 2)4500元/(平方米塔板), 3)# 4)4000元/(平方米传热面积), 5)16元/(吨新鲜水), 8元/(吨循环水), 6)250元/(吨加热水蒸汽), 设备使用年限10年, 7)装置主要固定资产年折旧率为10% , 银行借贷平均年利息%。 8)夏清陈常贵主编《化工原理》(上. 下) 册修订本【M】天津; 天津大学 出版社2005 9)贾绍文《化工原理课程设计》【M】天津; 天津大学出版社2002
题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间： 化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1流程简介 (7) 2.2工艺参数选择 (8) 3工艺计算 (8) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (8) 3.2.1查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) 3.2.2q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (9) 3.2.4回流比 (10) 3.2.5操作线方程 (11) 3.2.6理论板数的计算 (11) 3.3实际塔板数的计算 (11) 3.3.1全塔效率ET (11) 3.3.2实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13)
符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s W c----边缘无效区宽度 m W d----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----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 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜
专业：化学工程与工艺 班级：黔化升061 姓名：唐尚奎 指导教师：王瑾老师 设计时间: 2007年1月 前言 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。本次设计就是针对水乙醇体系，而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳切希望各位老师指出，以便订正。 目录 一、设计任务 二、方案选定 三、总体设计计算-------------------------------05 3.1气液平衡数据------------------------------ 05 3.2物料衡算------------------------------------- 05 3.3操作线及塔板计算------------------------- 06 3.4全塔Et%和Np的计算----------------------06 四、混合参数计算--------------------------------07 4.1混合参数计算--------------------------------07 4.2塔径计算--------------------------------------08 4.3塔板详细计算-------------------------------10 4.4校核-------------------------------------------12 4.5负荷性能图----------------------------------14 五、筛板塔数据汇总-----------------------------16 5.1全塔数据-------------------------------------16 5.2精馏段和提馏段的数据-------------------17 六、讨论与优化-----------------------------------18 6.1讨论-------------------------------------------18 6.2优化--------------------------------------------18
新疆工程学院 化工原理课程设计说明书 题目名称：年产量为8000t的乙醇-水混合液 精馏塔的工艺设计 系部：化学与环境工程系 专业班级：化学工程与工艺13-1 学生姓名：杨彪 指导老师：杨智勇 完成日期： 2016.6.27
格式及要求 1、摘要 1)摘要正文 (小四，宋体) 摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。 2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式 目录(三号，黑体，居中) 1 XXXXX（小四，黑体） 1 1.l XXXXX(小四，宋体) 2 1.1.1 XXXXX(同上) 3 3、说明书正文格式： 1. XXXXX (三号，黑体) 1．1 XXXXX(四号，黑体) 1.1.1 XXXXX(小四，黑体) 正文：XXXXX(小四，宋体) （页码居中） 4、参考文献格式： 列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。 参考文献内容(五号，宋体) 示例如下： 期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。 图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。 5、.纸型、页码及版心要求： 纸型： A4，双面打印 页码：居中，小五 版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm 相当于A4纸每页40行，每行38个字。 6、量和单位的使用： 必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。
新疆工程学院课程设计任务书
乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7., 8.参考文献 (23) 9.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） ！ 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强： atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务
a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； 、 c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 ！ 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩
化工原理壳程设计计算示例 一浮阀塔工艺设计计算示例 拟设计一生产酒精的板式精馏塔。来自原料工段的乙醇-水溶液的处理量为48000吨/年，乙醇含量为35%（质量分率）原料温度为45℃。 设计要求：塔顶产品的乙醇含量不小于90%（质量分率），塔底料液的乙醇含量不大于0.5%。 一、塔形选择及操作条件的确定 1．塔形：选用浮阀塔 2．操作条件： 操作压力：常压；其中塔顶：1.013×105Pa 塔底：[1.013×105+N（265~530）Pa] 进料状态：饱和液体进料 加热方式：用直接水蒸气加热 热能利用：拟采用釜残液加热原料液 二、工艺流程
三、有关工艺计算 首先，根据题目要求，将各组成要求由质量分率转换为摩尔分率，其后由 2 3971.1/H O kg m ρ=，3735/kg m ρ=乙醇 参考资料（一），查出相应泡点温度及计算平均分子量。 同理求得0.779D x = 0.0002 W x = (1)0.17646(10.176)1822.3/f f f M x M x M kg kmol =+-=?+-?=乙醇水 同理求得：39.81/D M kg kmol =，18.1/D M kg kmol = 1. 最小回流比及操作回流比的确定 由于是泡点进料，x q =x f =0.174过点e(0.174，0.174)作x=0.174直线与平衡线交与点d ，由点d 可以读得y q =0.516，因此， min(1)0.7790.516 0.7690.5160.174 D q q q x y R y x --= = =-- 又过点a （0.779,0.779）作平衡线的切线，可得切点g 由切点g 可读得' 0.55q x =，' 0.678q y =，
目录 第一章前言 (1) 1.1 精馏及精馏流 (1) 1.2 精馏的分类 (2) 1.3精馏操作的特点 (2) 1.3.1沸点升高 (2) 1.3.2物料的工艺特性 (2) 1.3.3节约能源 (2) 1.4 相关符号说明 (4) 1.5相关物性参数 (6) 1.5.1苯和甲苯的物理参数............................... .6 第二章设计任务书. (7) 第三章设计内容 (8) 3.1设计方案的确定及工艺流程的说明 (8) 3.2全塔的物料衡算 (8) 3.2.1原料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (8) 3.2.2原料液及塔顶底产品的平均摩尔质量 (8) 3.2.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 (9) 3.3塔板数的确定 (9) 3.3.1平衡曲线的绘制 (9) 3.4塔的精馏段操作工艺条件及计算 (12) 3.4.1平均压强p m (12) 12 3.4.2平均温度t m..................................... M (13) 3.4.3平均分子量 m 3.4.4 液体的平均粘度和液相平均表面张力 (14) 3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)
3.5.1塔径的计算 (16) 3.5.2精馏塔有效高度的计算 (18) 3.6塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (18) 3.6.1溢流装置计算 (18) 3.6.2塔板布置 (19) 3.6.3气象通过塔板压降的计算 (21) 3.7塔板负荷性能图 ................................ ..23 3.7.1漏液线 (23) 3.7.2 雾沫夹带线 (23) 3.7.3 液相负荷下限线 (24) 3.7.4 液相负荷上限线 (24) 3.7.5液泛线 (25) 第四章附属设备的选型及计算 (27) 4.1接管——进料管 (27) 4.2法兰 (27) 4.3筒体与封头 (27) 4.4 人孔 (28) 4.5热量衡算 (28) 参考文献 (31) 课程设计心得 (32)
学院 化工原理课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 学号： 设计时间： 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。 min 1.1.3 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。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大
化工原理课程设计终稿 成绩华北科技学院环境工程系《化工原理》课程设计报告设计题目分离乙醇-正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计学生姓名张帆学号200801034215指导老师孙春峰专业班级化工B082班教师评语设计起止日期：2011年6月14日至2011年6月26日化工原理课程设计化工原理课程设计任务书 1.设计题目：分离乙醇—正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计 2.原始数据及条件：进料：乙醇含量45%，其余为正丙醇分离要求：塔顶乙醇含量99%；塔底乙醇含量% 生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年开工7200小时操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强(绝压)；泡点进料；R=5 3.
设计任务：完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。- 2 - 化工原理课程设计目录第一章绪论 4 第二章塔板的工艺设计 5 精馏塔全塔物料衡算5 有关物性数据的计算 5 理论塔板数的计算12 塔径的初步计算14 溢流装置15 塔板分布、浮阀数目与排列1 6 第三章塔板的流体力学计算18 、气相通过浮阀塔板的压降18 、淹塔19 、雾沫夹带20 、塔板负荷性能图20 物沫夹带线20 液泛线21 相负荷上限21 漏液线
22 相负荷下限22 浮阀塔工艺设计计算结果23第四章塔附件的设计25 接管............................................................... ............................................... 25 筒体与封头............................................................... ................................... 27 除沫器............................................................... ........................................... 27 裙座............................................................... ............................................... 27 人孔............................................................... ............................................... 27 第五章塔总体高度的设计............................................................... ........................ 28 塔的顶部空间高度............................................................... ....................... 28 塔的顶部空间高度............................................................... ....................... 28 塔总体高
化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 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。 min 1.1.3 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。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高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
（封面） XXXXXXX学院 乙醇-水精馏塔设计报告 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章设计方案的确定及流程说明 (2) 2.1 塔类型的选择 (2) 2.2 塔板形式的选择 (3) 2.3 设计方案的确定 (4) 第三章塔的工艺计算 (6) 3.1物料衡算 (6) 3.2理论板数，板效率及实际板数的计算 (10) 3.3平均参数、塔径、塔高的计算 (14) 第四章塔板结构设计 (21) 4.1塔板结构尺寸的确定 (21) 4.2塔板流体力学计算 (23) 第五章塔板负荷性能图 (28) 5.1 精馏段 (28) 5.2提馏段 (30) 第六章附属设备设计 (33) 6.1产品冷却器 (33) 6.2接管 (34) 6.3其他 (35) 第七章设计方案的比较与讨论 (36)
第一章设计任务书 一、设计题目：乙醇—水精馏塔 本设计是根据生产实际情况并加以一定程度的简化而提出的。 二、设计任务及条件 1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量），其余为水。 2.产品乙醇含量不得低于94%（质量）。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。 4.生产能力为日产（24小时）50吨94%的乙醇产品 5.操作条件： 精馏塔顶压力：4KPa（表压） 进料状况：泡点进料 回流比：R/R min=1.6 单板压降：不大于667 Pa 加热蒸汽压力：101.3kPa（表压） 6.设备形式：浮阀塔 7.厂址：天津地区
第二章设计方案的确定及流程说明 2.1 塔类型的选择 塔设备的种类很多，按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按塔内气液相接触构件的结构形式又可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔和填料塔各有适用的环境，具体板式塔和填料塔性能的比较可见下表1： 表1 板式塔和精馏塔的比较 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的气 液接触元件或特殊结构，如筛 板、泡罩、浮阀等；塔内设置 有多层塔板，进行气液接触 塔内设置有多层整砌或乱堆的填料， 如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装 填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填 料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可 采用并流操作 设备性能 空塔速度（亦即生产能力） 高，效率高且稳定；压降大， 液气比的适应范围大，持液量 大，操作弹性小 大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气 速较小；低压时分离效率高，高压时 分离效率低，传统填料效率较低，新 型乱堆及规整填料效率较高； 大尺寸压力降小，小尺寸压力降大； 要求液相喷淋量较大，持液量小，操 作弹性大 制造与维修直径在600mm以下的塔安装困 难，安装程序较简单，检修清 理容易，金属材料耗量大 新型填料制备复杂，造价高，检修清 理困难，可采用非金属材料制造，但 安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带有 污垢的物料 处理强腐蚀性，液气比大，真空操作 要求压力降小的物料 在本设计中，之所以选用板式塔，塔底为直接蒸汽加热，板式塔塔底无需再添加气体初始分布装置，且塔顶和进料口位置无需添加液体初始分布装置；另一方面，塔板所需费用要远低于规整填料，正式是因为板式塔的结构简单，造价较低两大优点，导致具有比较大的经济优势。