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1 精馏塔的物料衡算

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取 Ws=0.070m, Wc=0.040m （2）开孔区面积计算
开孔区面积 按
其中
计算
故
（3）筛孔计算及排列
本例所处理的物系无腐蚀性，可选用
碳钢板，取筛孔直径 do=4.5mm.筛
孔按三角形排列，取孔中心距 t=3do=13.5mm
故：筛孔数目 为
开孔率 每层塔板上开孔面积 A0 和气体通过筛孔的速度 u0 为：
乙醇—水汽液平衡组成与温度的关系
乙醇摩尔分数
液相 x
气相 y
0.0
0.0
0.05
0.31
0.10
0.43
0.20
0.52
0.30
0.575
0.40
0.614
0.50
0.657
温度/ 0C
100.0 90.6 86.4 83.2 81.7 80.7 79.9
乙醇摩尔分数
液相 x
气相 y
0.60
0.698
0.70
0.755
0.80
0.82
0.894
0.894
0.95
0.942
1.00
1.00
温度/
0
C
79.1 78.7 78.4 78.15 78.3 78.3
②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图 1 中对角线上，自点 f（0.28,0.28）作垂线 fe 交平衡线于点 e，即为 q 线，e 点坐标为 xe=0.28, ye=0.565 故最小回流比为
Ls (m3 / s)
0.0006
0.002
0.004
0.006
0.008
Vs (m3 / s) 2.2679
2.1291
由上表数据即可作出液沫夹带线 2。
3、液相负荷下限线
1.9815
1.8576 1.7471
对 于 平 直 堰 ， 取 堰 上 液 层 高 度 how = 0.006m 作 为 最 小 液 体 负 荷 标 准 ， 由
，
及求
取板上清液高度 hL=0.07m 故 （3）弓形降液管宽度 和截面积
由
查弓形降液管的参数
计算
得 故
依式 即
故降液管设计合理。 （4） 降液管底隙高度
验算液体在降液管中停留时间，
取
则 故：此降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘，深度 2.塔板布置 3.（1）塔板分块
因
，故塔板采用分块式。查表得，塔极分为 3 块
0.004
0.006
0.008
Vs ,min(m3/s) 0.8668
0.8934
0.9210
0.9435
0.9631
2、液沫夹带线
以 eV = 0.1kg液/kg气为限 ，求Vs − Ls 关系如下：
3.2
因为 eV
=
5.7 ×10−6 σL
⎛ ⎜⎜⎝
ua HT −
h
f
⎞ ⎟⎟⎠
ua = Vs =
0.06165
+
2.84 1000
×1×
(
3600× 0.78
Ls
)
2 3
⎤
⎥ ⎦
−
0.0041⎪⎬⎫ ⎪⎭
2
= 0.2665× 10.0408 + 75.4810Ls 3 ,
在操作范围内，任取几个 Ls 值，以上式计算出Vs ,min 值，计算结果列于下表：
Ls (m3 / s) 0.0006
0.002
3.6 筛板的流体力学验算
1.塔板压降
（1）干板阻力 计算
干板阻力 由式计算即：
由 =4.5mm
=3mm
=0.051
故
=0.051
=0.0024 液柱
（2）气体通过液层得阻力 计算
气体通过液层得阻力 =
F =1.3231
=1.3231 =1.4326Kg /(s.m )
插图得：
=0.5950
故： = =
=0.04758 864.5808 9.81=403.55<0.7Kpa(设计允许值) 2.液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 3.液沫夹带 液沫夹带量由下式计算：
=2.5 0.07=0.175
故
=
=0.02234Kg 液/Kg 气<0.1Kg 液/Kg 气
2/3
how
=
2.84 ×10−3
×
E
⎛ ×⎜
⎝
3600Ls lw
⎞ ⎟ ⎠
= 0.006
取 E =1,
则： Ls, min = ( 0.006 ×1000)3 / 2 0.78 = 0.0006653
2.84
3600
据此,可作出与气相流量无关的垂直液相负荷下限线 3。
4、液相负荷上限线
以θ=6s 作为浆液管中停留时间的下限，由式θ = 3600Af HT Lh
=0.5950 （0.06165+0.007397）=0.04108m 液柱
（3）液体表面张力的阻力 计算
液体表面张力所产生的阻力 =
计算得：
=
=0.0041 液柱
气体通过每层塔板的液柱高度 可按下式计算，即
= + + =0.0024+0.04108+0.0041=0.04758m 液柱
气体通过每层塔板的压降为：
lg µLDM = 0.78× lg 0.4257 + (1− 0.78) × lg 0.3416 = −0.3919mPa ⋅ s
µ = 0.4056mPa ⋅ s LDM
进料板液相平均黏度计算
µ µ 由 tF = 82.47 °C 查手册得:
= 0.3992mPa ⋅ s,
A
= 0.3270mPa ⋅ s
故在本设计中液沫夹带量 在允许范围内 4.漏液
对筛板塔，漏液点气速
由下式计算，即：
=4.4
=4.4
实际孔速 =17.8387m/s> 稳定系数为
=9.5959m/s
K= 故在本设计中无明显漏液。 5.液泛
>1.5
我防止塔内发生液泛，降液管内液层高 应服从下式关系，即
而
=+
板上不设进口堰， 可由下式计算，即
300× 24× 25.874 总物料衡算： F = D + W 乙醇物料衡算： Fx F = DxD + WxW
代入数据解得：
D = 77.01kmol / h W = 137.71kmol / h
2 塔板数的确定
2.1、理论板层数 NT 的求取
乙醇—水体系属理想物系，可采取图解法求理论板层数。 ①查得乙醇—水物系的气液平衡数据，绘出 y-x 图，如图 1。
=0.153
液柱
=0.04758+0.07+0.00153=0.1191m 液柱 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 精馏段负荷性能图 1、漏液线
由 uo, min = Vs, min/ Ao = 4.4Co ρL / ρV(0.0056 + 0.13(hw + how) − hc),
how = 2.84 E( Lh )2 /3 1000 lw
得：
Vs, min = 4.4CoAo ρL / ρV (0.0056 + 0.13(hw + how) − hσ ) = 4.4 × 0.780× 0.07764×
864.5808
/
1.1723×
⎪⎨⎧0.0056 ⎪⎩
+
⎡ 0.13⎢
⎣
横坐标为
取板间距
，板上液层高度
,则
查史密斯关联图得
,
取安全系数为 0.7，则空塔速度为
则 按标准塔径圆整后为 D=1.00m 因为精馏段和提馏段计算出来的塔径经圆整后相差不大，根据塔径的设计原则， 精馏塔的塔径可取 1.2m，故提馏段的塔截面积和实际空速与精馏段的相等。因 此以下均采用精馏段计算。 3.4.2 塔高的计算 精馏段有效高度为：
1 精馏塔的物料衡算
1.1 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
乙醇的摩尔质量
MA=46.07 kg/kmol
水的摩尔质量
MB=18.02 kg/kmol
根据分离要求：xF=0.28, xD=0.78, xW=0.0004
1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF= 46.07 × 0.28 + 18.02 × (1 − 0.28) = 25.874 kg/kmol
MD= 46.07 × 0.78 +18.02× (1− 0.78) = 39.899 kg/kmol
MW= 46.07 × 0.0004 + 18.02 × (1 − 0.0004) = 18.031kg / kmol
1.3 塔顶馏出液量、塔釜残液量及进料流量计算 进料液量 F= 40000×1000 = 214.72kmol / h
σ
' LM
＝(49.4074+58.3827)/2=53.8950
mN
/
m
3.3.7 液体平均粘度计算 液相平均黏度依下式计算
lg µLM = Σxi lg µi
塔顶液相平均黏度计算 tD = 78.35 °C 查手册得: µA = 0.4257mPa ⋅ s, µB = 0.3416mPa ⋅ s
R min = xD − ye = 0.78 − 0.565 = 0.754 ye − xe 0.565 − 0.28
操作回流比为

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化工过程设计 第三章 物料衡算与热量衡算(1)

化工过程设计 第三章 物料衡算与热量衡算(1)


各流股组份数一览表
HAC 24%
11 循环流 进料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 萃 取 塔 4
流股号 1 2 3
组份数 3 3 3 4 2 2 2 2
1
2
12
3
混合器1
4
5 6 7 8 9 10 11 12
E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2
溶 剂 回 收 塔
7（2） E 99% H2O 1％
附加关系式数
自由度
9（4）
（2）溶剂提馏塔及整体的自由度分析
11（2） 循环流
HAC 24%
进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3）
萃 取 塔
3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔
独立MB方程数
已知流股变量数 已知其它关系式数 自由度 2、具体MB计算（略）
在开始下一节讲授之前，大家先考虑一个精馏塔的MB问题。 例题：有人提出了一个无反应的单精馏塔流程的方案，试做其MB计算:
100 C3 i-C4 i-C5 C5 kmol/h 0.20 0.30 0.20 0.30
2 1 精 馏 塔 3
MB与HB计算是化工工艺设计中最基本，也是最主要的计算内容。
一、化工流程（过程）中MB、HB、EB三者之间的关系 1、MB与HB之间的关系 MB有可能能单独（不依赖HB而独立）求解； HB一般不能单独求解； （间壁式换热器除外） 当MB不能独立求解时，它就必须与HB联合起来，求解CB。 2、EB与HB之间的关系 流程压力水平不高，而且压力变化也不大，系统能量只考虑其热 焓，而忽略其动能、势能等机械能，在这种情况下：
精馏塔塔设计及相关计算

精馏塔塔设计及相关计算

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------精馏塔塔设计及相关计算2011板式精馏塔设计任务书板式精馏塔的设计选型及相关计算设计计算满足生产要求的板式精馏塔，包括参数选定、塔主题设计、配套设计及相关设计图Administrator 09 级化工 2 班xx2011/12/11/ 27目录板式精馏塔设计任务....................................... 3一．设计题目. (3)二．操作条件 (3)三．塔板类型 (3)四．相关物性参数 ................................................ 3 五．设计内容 .................................................... 3设计方案 ...................................错误！未定义书签。

一．设计方案的思考 .............................................. 6 二．工艺流程 . (6)板式精馏塔的工艺计算书 ................................... 7一．设计方案的确定及工艺流程的说明............................... 二．全塔的物料衡算 ............................................... 三．塔板数的确定 ................................................. 四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算................... 五．精馏段的汽液负荷计---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 算 ......................................... 六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 ............................... 七．塔板负荷性能图 ...............................................筛板塔设计计算结果 .....................错误！未定义书签。

分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图

分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图

分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；（4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。

（6）操作条件a）塔顶压强 4kPa （表压）b）进料热状态自选c）回流比自选d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）e）单板压降 kPa。

三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容：1、设计说明书的内容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性数据的计算；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）对设计过程的评述和有关问题的讨论；2、设计图纸要求；1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）；2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；五、设计基础数据：1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据；2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。

一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。

塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤。

三、设备形式：筛板塔四、设计内容：1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成 xF＝＝原料乙醇组成塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨／年，.则 qn，F所以，qn，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(2)

化工原理 第9章 液体精馏 典型例题题解(2)

第1段：y
yn1
R x x D 第2段：操作线方程 R1 R1 Wxw L xn 得：所需理论板10块，自顶数第5块进料。 V V
2段
W , xw
例：2000年华东理工大学硕士入学考试试题
用连续精馏塔分离某双组分混合液，混合液中含易挥发组分 xF=0.4（摩尔分率，下同），原料以饱和液体状态加入塔中部，塔 顶全凝，泡点回流。操作条件下物系的相对挥发度α=2 . 5 ，要求 塔顶产品浓度xD=0.8 ，塔顶易挥发组分的回收率η=0. 9 。塔釜间接 蒸汽加热。试求：（1）完成上述分离任务的最小回流比；
W , xw
第2段：操作线方程
V ' ' y F1 x f 1 L' ' x Dx D
Dx D Fx f L' ' y x V '' V ''
Wxw L 第3段：操作线方程 yn1 xn V V 得：所需理论板8块，自顶数第3块为F1进料，第6块 为F2进料。
（2）将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓 度的塔板上 两股原料混合后的组成xf F、q=1
y1
V0
L0
D
xD
xD
V
L
F
结论：冷回流时精馏段的操作线方程形式不变。
例： 有两股原料，一股为100kmol/h含苯0.6（摩尔分率，下同）和含甲苯0.4的 混合液。另一股为100kmol/h含苯0.2（摩尔分率，下同）和含甲苯0.8的混合液。 拟用精馏操作进行分离，要求馏出液含苯0.9 ，釜液含苯0.05 。塔顶设全凝器， 塔釜为水蒸气间接加热。操作回流比为2 。问下述两种方案哪种方案所需的理论 板数少？（1）两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上； （2）将两股原料混合后在其泡点下进入相应浓度的塔板上。 解： （1）两股原料分别在其泡点下进入相应浓度的塔板上