浮阀精馏塔设计实例
乙醇水连续浮阀式精馏塔的设计.doc
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＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 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。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录3.3.3.204参考文献 (30)摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。
浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。
通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
本次设计过程正常，操作合适。
关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第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。
甲醇-水体系浮阀精馏塔的设计
提馏段理论板数
提馏段操作线方程：y=2.3147x-0.00328
已知X6=0.17,由上而下计算，直到Xi首次越过Xw=0.0025时为止。
操作线上的点平衡线上的点
（X6=0.17,Y7=0.39）（X7=0.12,Y7=0.39）
69.18
90.3
7.67
40.01
76.2
35.13
69.18
88.9
9.26
43.53
73.8
46.20
77.56
86.6
12.57
48.3172.7Fra bibliotek52.92
79.71
85.0
13.15
54.55
71.3
59.37
81.83
83.2
16.74
55.85
70.0
68.49
84.92
82.3
18.18
3)逐板计算法求理论板层数
精馏段理论板数：
平衡线方程为：y= =4.83x/(1+3.83x)
精馏段操作方程：y= x + =0.6713x+0.3254
由上而下逐板计算，自X0=0.99开始到Xi首次超过Xq=0.2时止
操作线上的点平衡线上的点
（X0=0.99,Y1=0.99）(X1=0.95, Y1=0.99)
∴tw=99.666℃
tf=81.82℃
平均温度=(tD+tw)/2=(64.9239+99.666)/2=82.295℃
又由奥克梅尔公式：ET=0.49(αμL)-0.245
其中α=6.15,μL=0.342mPa·s,代入上式得:
分离乙醇-水浮阀精馏塔设计(11万吨)
分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计2 原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液11.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：沈阳3.4.2 塔板的工艺设计1 精馏塔全塔物料衡算F ：原料液流量（kmol/s ） x F ：原料组成（摩尔分数，下同） D ：塔顶产品流量（kmol/s ） x D ：塔顶组成 W ：塔底残液流量（kmol/s ） x W ：塔底组成原料乙醇组成： %91.818/8046/2046/20=+=F x塔顶组成： %14.8818/546/9546/95=+=D x 塔底组成： %078.018/8.9946/2.046/2.0=+=W x 进料量： ()[]s mol F /k 2071.036002430018/2.0146/2.0101011/0.1134=⨯⨯-+⨯⨯==年万吨物料衡算式： W D F += W DF Wx DxFx +=联立代入求解：D = 0.0208kmol/s ， W = 0.1863kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 100 0 0 82.7 23.37 54.45 79.3 57.32 68.41 95.5 1.90 17.00 82.3 26.08 55.80 78.74 67.63 73.85 89.0 7.21 38.91 81.5 32.73 59.26 78.41 74.72 78.15 86.7 9.66 43.75 80.7 39.65 61.22 78.15 89.43 89.43 85.3 12.38 47.04 79.8 50.79 65.64 84.116.6150.8979.751.9865.991温度利用表中数据由拉格朗日插值可求得t F 、t D 、t W ①t F ：21.70.890.8966.921.77.860.89--=--F t t F = 87.41℃②t D ：43.8914.8815.7872.7443.8941.7815.78--=--D t t D = 78.17℃③t W ：0078.010090.105.95100--=--W t t W = 99.82℃④精馏段平均温度：79.82217.7841.8721=+=+=D F t t t ℃ ⑤提馏段平均温度：61.9322=+=WF t t t ℃ 2 密度已知：混合液密度：BBAALa a ρρρ+=1（a 为质量分数，M 为平均相对分子质量）混合气密度：004.22Tp p T v M =ρ⑴精馏段：⎺t 1=82.79℃液相组成x 1：(84.1-82.7)/(16.61-23.37)=(82.79-82.7)/(x 1-23.37) x 1=22.94% 气相组成y 1：(84.1-82.7)/(50.89-54.45)=（82.79-82.7）/（y 1-54.45） y 1=54.22% 所以 ⎺M L1=46*0.2294+18*(1-0.2294)=24.42kg/kmol ⎺M V1=46*0.5422+18*(1-0.5422)=33.18 kg/kmol ⑵提馏段⎺t 2=93.61℃液相组成x 2：(95.5-89.0)/(1.9-7.21)=(93.61-89.0)/(x 2-7.21) x 2=3.44% 气相组成y 2：(95.5-89.0)/(17.00-38.91)=(93.61-89.0)/(y 2-38.91) y 2=23.37% 所以 ⎺M L1=46*0.0344+18*(1-0.0344)=18.96kg/kmol ⎺M V1=46*0.2337+18*(1-0.2337)=24.54 kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度温度/℃)/(3-⋅mkg c ρ)/(3-⋅mkg w ρ80 735 971．8 85 730 968．6 90 724 965．395 720 961．85 100716958．4求得在⎺t 1与⎺t 2下的乙醇和水的密度（单位：3-⋅m kg ）。
(完整版)浮阀塔的设计示例
浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。
气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s；气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3；混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。
设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。
适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍即：u＝（0.6～0.8）u F式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距H T=0.6m，板上液层高度h L=0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。
根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。
由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。
（二）溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。
1）降液管尺寸取溢流堰长l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s，合适。
2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长l w=0.7×1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高:h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0′= 0.228m/s；降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数：（个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。
浮阀式精馏塔的设计
化工原理课程设计––––浮阀式精馏塔的设计学校：班级：姓名：学号：指导教师：时间：课程设计任务书一、设计题目：分离苯—甲苯混合液的浮阀式精馏塔二、设计的原始数据及分离要求1、原料的规格及分离要求：（1）、生产能力：年处理苯—甲苯混合液6.0万吨（2）、年开工率：8000小时（3）、原料组成：苯含量45%（质量分率）（4）、进料热状况:饱和液体（5）、分离要求：塔顶苯含量不低于95%（质量分率）塔底苯含量不高于5%（质量分率）2、生产条件：（1）操作条件：常压（2）操作温度：原料和产品均为常温（25℃）（3）塔顶冷凝器：用循环水冷却（进口温度28℃）（4）塔底在沸器：用饱和水蒸气加热（5）回流比：取最小回流比的1.4倍三、设计要求：1、编制设计说明书（1）流程的确定及说明（2）精馏塔的设计计算（3）浮阀塔盘结构设计和计算（4）对设计结果讨论（5）参考文献2、绘制精馏系统工艺流程图四、指导教师：李英杰五、设计时间：2011年12月目录前言---------------------------------------------------------------------------------4 1.精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------------------5 1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率---------------------------------------5 1.2．原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量--------------------------------51.3．物料衡算-------------------------------------------------------------------52.塔板数的确定---------------------------------------------------------------------5 2.1．理论板层数NT的求取-----------------------------------------------------5 2.2最小回流比及操作回流比----------------------------------------------------5 2.3精馏塔的气、液相负荷-------------------------------------------------------6 2.4操作线方程-------------------------------------------------------------------62.5塔的有效高度-----------------------------------------------------------------63.精馏塔的塔体工艺尺寸计算------------------------------------------------------73.1精流段塔体工艺尺寸计算---------------------------------------------------73.2塔经的计算------------------------------------------------------------------73.3 溢流装置-----------------------------------------------------------------------------------84.塔板负荷性计算--------------------------------------------------------------------------------114.1. 雾沫夹带线----------------------------------------------------------------------------114.2漏液线------------------------------------------------------------------------------------124.3液相负荷上限线-------------------------------------------------------------------------124.4液相负荷下限线-------------------------------------------------------------------------12 参考目录----------------------------------------------------------------------------14前言在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。
(完整版)浮阀塔的设计示例
浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀),试按下述条件进行浮阀塔的设计计算.气相流量 Vs = 1.27m3/s；液相流量 Ls= 0。
01m3/s；气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL= 734kg/m3；混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强 p = 1.013×105Pa.设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度.适宜空塔速度u一般为最大允许气速uF的0.6～0.8倍即: u＝（0.6～0.8）uF式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距HT =0。
6m，板上液层高度hL=0。
083m,图中的参变量值HT-hL=0。
6-0。
083 =0.517m。
根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20=0.1。
由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0。
7，则适宜空塔速度为：由下式计算塔径:按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数: 在0。
6~0。
8范围间,合适.(二) 溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。
1）降液管尺寸取溢流堰长lw =0.7D,即lw/D=0。
7，由弓形降液管的结构参数图查得：Af/AT=0。
09，Wd/D=0。
15因此：弓形降液管所占面积:Af=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度：Wd=0.15×1.4=0。
21（m2）验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s,合适。
2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长 lw=0。
7×1。
4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高：hw =hL-how=0。
083—0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u′= 0。
228m/s；降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F= 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数：（个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板,并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。
乙醇浮阀塔精馏工艺设计
乙醇浮阀塔精馏工艺设计
乙醇浮阀塔精馏工艺设计需要综合考虑多种因素，以下是一个简要的设计方案：
设计采用F1型浮阀塔，常压蒸馏。
原料液经预热器加热至泡点后，进入精馏塔的进料板。
在每层塔板上，回流液体与上升的蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
在设计过程中，需要确定工艺条件，进行工艺计算及选型，并对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，同时进行塔板的流体力学验算及负荷性能图，辅助设备的计算与选型，主体设备的机械设计等。
浮阀塔是一种广泛应用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中的塔设备，具有处理能力大、操作弹性大、塔板效率高、压强小、液面梯度小、使用周期长等优点。
在设计过程中，可以根据实际需求选择合适的浮阀塔型号和工艺参数，以达到最佳的分离效果。
丙酮-水浮阀精馏塔设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 丙酮-水浮阀精馏塔设计学院: 化学化工学院专业:_ 化学工程与工艺学号: 11姓名: 连亮国指导教师: 杨自嵘2016年 12 月 2 日化工原理课程设计任务书一、设计题目丙酮－水连续精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务处理量： 9万吨/年操作周期： 7200 小时/年（300天/年）原料组成： 25%的丙酮和75%的水（质量分率，下同）产品要求：馏出液99%的丙酮溶液，塔底水中丙酮含量2%回流比：R/R min=单板压降:≤2.操作条件操作压力：塔顶为常压进料热状态：泡点进料进料状况：泡点进料加热蒸汽；间接水蒸气加热3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址张掖地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.绘制生产工艺流程图及精馏塔设计条件图7.设计评述目录1 概述 (1)设计方案的选择和论证 (2)设计思路 (2)选定设计方案的原则 (2)确定设计方案 (2)精馏方式的选定 (2)加热方式的选取 (2)操作压力的选取 (3)回流比的选择 (3)塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 (3)板式塔的选择 (3)关于附属设备的设计 (3)设计流程 (3)2.精馏塔的物料衡算 (4)有关物性数据 (4)原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (5)原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量 (6)总物料衡算处理 (6)用拉格朗日差值求温度 (6)3有关物性数据的计算 (6)精馏段和提留段平均摩尔质计算 (6)密度的计算 (7)液体表面张力计算 (8)平均表面张力计算 (9)粘度 (9)操作压力计算 (9)4.精馏塔的工艺条件的计算 (10)理论板数的确定 (10)求最小回流比及操作回流比 (11)求精馏塔的气、液相负荷 (12)求操作线方程 (12)用芬斯克方程式求理论塔板数 (12)实际板层数的求取 (14)总的塔板数 (14)E (14)全塔效率T5. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)塔径的计算 (14)精馏塔有效高度的计算 (17)塔板主要工艺尺寸计算 (18)溢流装置计算 (18)塔板布置 (21)塔板的流体力学验算 (26)气体通过浮阀塔板的压降 (26)淹塔 (27)雾沫夹带验算 (28)塔板负荷性能图 (30)雾沫夹带线 (30)液泛线 (31)液相负荷上限线 (32)漏液线 (33)液相负荷下限线 (33)6.热量衡算 (36)塔顶热量 (36)冷却介质消耗量: (37)焓值衡算 (38)对全塔进行热量衡算： (39)加热水蒸汽用量: (39)7.塔的辅助设备及附件的计算与选型 (39)冷凝器 (39)再沸器 (40)塔顶回流管管径计算 (42)塔顶蒸气出口管径计算 (42)塔釜出料管径计算 (43)再沸器进料管径计算 (43)筒体与封头 (43)筒体 (43)封头 (44)除沫器 (44)裙座 (44)人孔 (45)塔总体高度的计算 (45)吊柱 (45)8. 精馏塔设计结果一览表 (45)9 设计评述 (47)参考文献 (47)致谢 (48)附图 (49)丙酮－水连续精馏塔设计连亮国摘要:本设计对丙酮和水的分离设备─浮阀精馏塔做了较为详细的叙述，本次设计是针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，我对此塔进行了工艺设计，主要包括它的辅助设备及进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，对设计结果进行了汇总,并且画出了精馏塔装配图,工艺流程图和部分主要部件图。
浮阀精馏塔设计
2008年06月03日星期二 19:511苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计1．课程设计的目的课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练1．查阅资料选用公式和搜集数据的能力2．树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。
3．迅速准确的进行工程计算（包括电算）的能力。
4．用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。
2 课程设计题目描述和要求精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。
根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)%原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号） t/h [单号]（10+0.1*学号） t/h [双号]产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号]xd=96%，xw=1% [双号]2工艺操作条件如下：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。
3．课程设计报告内容3.1 流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器←→塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯3.2 流程和方案的说明及论证3.2.1 流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
F1浮阀精馏塔的设计(3万吨)
化工原理课程设计题目：F1浮阀精馏塔的设计教学院：化学与化工学院专业：应用化工技术学号：201430820103、05、12、25班级：2014级（1）班学生姓名：陈冰冰、陈行龙、韩林强、苑振国指导教师：胡艳辉2016年6月13日目录化工原理课程设计任务书 (1)第1章基础数据 (3)1.1 组分的饱和蒸汽压 (3)1.2 组分的液相密度 (4)1.3 组分的表面张力 (4)1.4 液体粘度 (4)1.5苯-甲苯的摩尔定比容 (4)1.6苯-甲苯的汽化潜热 (5)1.7苯-甲苯汽液平衡数据 (5)第2章设计方案的确定 (6)2.1 概述 (6)2.2 工艺流程及说明 (6)第3章物料衡算及塔板数的确定 (7)3.1 精馏塔的物料衡算 (7)3.2 理论塔板数的求取 (7)第4章塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (10)4.1 各种定性温度 (10)4.2 平均摩尔质量 (10)4.3 平均密度 (10)第5章塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (13)5.1 塔径 (13)5.2 溢流装置 (14)5.3 塔板布置 (15)5.4 开孔数和开孔率 (16)第6章塔板上的流体力学验算 (18)6.1 气体通过筛板压降的验算 (18)6.2 雾沫夹带量的验算 (19)6.3漏液的验算 (19)6.4 液泛的验算 (19)第7章塔板负荷性能图 (21)7.1 液沫夹带线 (21)7.2 液泛线 (21)7.3 液相负荷上限线 (22)7.4 漏液线 (22)7.5 液相负荷下限线 (22)7.6 操作线与操作弹性 (23)7.7 作图 (23)第8章塔的附属设备选型 (26)8.1 接管 (26)8.2 塔总体高度的计算 (27)结束语 (29)参考文献 (30)符号说明 (31)对设计过程的评述和有关问题的讨论 (32)绪论1 精馏及精馏流程精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
苯_甲苯浮阀式精馏塔的设计说明
化工原理课程设计任务书一设计题目：苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯，具体工艺参数如下：原料加料量 F=75kmol/h进料组成 xf=0.41馏出液组成965x=.0D釜液组成035x=.0W塔顶压力kPa101=.P325单板压降0.7kPa≤进料状态965q=.02 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点回流。
三主要设计容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、辅助设备选型与计算设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔设备条件图目录任务书 (1)目录 (Ⅱ)摘要 (1)第 1 章绪论 (2)1.1 设计流程 (2)1.2 设计思路 (2)第 2 章精馏塔的工艺设计 (4)2.1 产品浓度的计算 (4)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)2.3 物料衡算 (6)2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (7)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (7)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (7)第 3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)3.1 物性数据计算 (8)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (10)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (12)3.4 塔板流体力学校核 (15)3.5 塔板符合性能图 (17)第 4 章热量衡算 (21)4.1 热量衡算示意图 (21)4.2 热量衡算 (21)第 5 章塔附属设备的计算 (25)5.1 筒体与封头 (25)5.2 除沫器 (25)5.3 裙座 (25)5.4 塔总体高度的设计 (25)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (26)5.6 进料管的设计 (27)5.7 泵的选型 (27)5.8 贮罐的计算 (28)第 6 章结论 (29)6.1 结论 (29)6.2 主要数据结果总汇 (29)结束语 (29)参考文献 (31)附录1主要符号说明 (32)附录2 程序框图 (34)附录3 精馏塔工艺条件图 (35)附录4 生产工艺流程图 (36)教师评语................................................... 错误!未定义书签。
化工原理课程设计浮阀式连续精馏塔设计
化工原理课程设计浮阀式连续精馏塔设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录第一部分：设计任务书 (2)第二部分：工艺流程图 (3)第三部分:设计方案的确定与说明 (4)第四部分：设计计算与论证 (4)一、工艺计算 (4)二、流体力学验算 (15)三、主要管尺寸计算 (22)四、辅助设备定型 (23)五、塔的总体结构 (26)六、塔节说明 (28)七、泵的选择 (29)第五部分：设计计算结果 (30)第六部分：心得体会 (31)第七部分:参考资料 (31)第二部分：工艺流程图（见附图)流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐,在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中.因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物,又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了,气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点,其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中,停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。
液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔.塔里的混合物不断重复前面所说的过程,而进料口不断有新鲜原料的加入。
最终，完成苯与甲苯的分离。
说明:为了控制精馏产物的纯度，本装置采用间接控制指标,即用温度控制器来改变进入鼓泡管的蒸气流量。
但温度亦不能太高，当温度增加时,塔底压强增加，容易引起液泛的发生.所以为温度控制器设定一个预定值，当温度超过该预定值时，闸阀自动关闭，从而达到温度控制的目的。
第三部分:设计方案的确定设计方案的确定：操作压力：对于酒精－水体系，在常压下已经是液态，所以选用常压精馏.因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。
完整版浮阀塔的设计示例
浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。
气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s；气相密度p V = 3.62kg/m3;液相密度p L = 734kg/m3;混合液表面张力（T = 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013X105p&设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。
适宜空塔速度U —般为最大允许气速U F的0.6〜0.8倍即：u =( 0.6 〜0.8 ) U F式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为:根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m 时的负荷系数C20 =0.1。
由所给出的工艺条件校正得：S —=0.1 —= 0.096汽20丿I噩丿最大允许气速:取板间距H T =0.6m ，板上液层高度h L =0.083m 图中的参变量值H「h L=0.6-0.083 =0.517m取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：」m.G —实际塔截面积:—尹=尹心如安全系数：如"偌/I •知°期在0.6〜0.8范围间，合适。
(二) 溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。
1) 降液管尺寸取溢流堰长l w =0.7D ,即l w /D=0.7,由弓形降液管的结构参数图查得:A 〃A T =0.09,W d /D=0.15因此：弓形降液管所占面积：A f =0.09 X l.54=0.139(m 2)弓形降液管宽度:W d =0.15 X l.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间B,0.01V PvP34-3.62 q3^2实际空塔速度：二L%開= 0 825财张按标准塔径尺寸圆整，取 D = 1.4m ;由于停留时间B> 5s，合适。
2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出:溢流堰长l w=0.7 x l.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即2.84 2.84 - （001x3600^____ ^]x _______________1UOO I 0.98 丿溢流堰高：h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速U0‘= 0.228m/s ;降液管底隙高度:0.010198x0.2280.045^浮阀数及排列方式1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为:呦——ll/xfj. 62 —5.78m I £每层塔板上浮阀个数：1.27x4 （个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。
甲醇及水浮阀精馏塔设计
吉林化工学院课程设计设计题目：甲醇—水浮阀精馏塔设计设计者姓名：庆玉指导教师：刘保雷生物制药系生物制药专业生药1201班27 号说明书39 页图纸2张设计时间：2014年11月24日至2014年12月14日完成时间：2014年12月12日于吉林目录课程设计任务书 (1)绪论 (2)摘要 (4)第一章总体操作方案的确定 (5)1.1操作压强 (5)1.2 物料的进料热状态： (5)1.3 塔釜加热方式： (6)1.4 回流的方式方法: (6)第二章精馏的工艺流程图的确定 (7)第三章全塔物料衡算 (8)3．1 物料衡算： (8)第四章物性参数的计算 (8)4.1 温度的确定 (8)4.2 密度的计算 (9)4.3混合液体表面张力的计算： (12)4.4混合物的粘度 (15)4.5相对挥发度 (16)第五章塔板数的确定 (17)N的求 (17)5.1理论塔板数T5.2 精馏段理论板数： (17)5.3提馏段理论板数： (17)5.4 实际塔板数确定： (18)第六章塔径的初步设计 (19)6.1 汽液相体积流量的计算： (19)6.2 塔径的计算 (20)6.3 溢流装置计算 (21)6.4弓形降液管宽度Wd和截面积A f (21)6.5 降液管底隙高度 (22)6.6 塔板布置 (22)6.7 开孔区面积计算 (22)6.8 筛孔计算及其排列 (23)第七章精馏塔的流体力学验算 (24)7.1 塔板压降 (24)7.2淹塔 (24)7.3 雾沫夹带 (25)7.4 塔顶负荷性能图 (26)7.4.1雾沫夹带线 (26)7.4.2液泛线 (26)7.4.3液相负荷上限线 (26)7.4.5液相负荷下线 (27)第八章塔总高度计算 (29)8.1 塔顶封头 (29)8.2 塔顶空间 (29)8.3 塔底空间 (29)8.4 人孔 (29)8.5 进料板间距 (29)8.6裙座 (29)第九章塔的接管 (30)9.1 进料管 (30)9.2 回流管 (30)9.3 塔顶蒸汽出料管 (30)9.4塔底蒸汽出料管 (30)第十章热量衡算 (31)10.1 比热容及汽化热的计算 (31)10.2 热量衡算 (32)第十一章塔的附属设备计算 (33)11.1 冷凝器 (33)11.2 再沸器 (33)第十二章浮阀塔板工艺设计计算结果 (34)第十二章设计感想 (36)主要符号说明 (36)参考文献 (39)课程设计任务书课程名称：化工原理课程设计设计题目：甲醇-水浮法精馏塔的设计学生姓名：郭庆专业：生物制药班级：生药1201设计日期： 2014-11-14至2014-12-12设计任务：甲醇-水体系设计条件及任务：进料流量：F＝100kmol/h进料组成：X f=0.45（摩尔分率）进料热状态：泡点进料要求塔顶产品浓度X D=0.9807要求塔底釜液浓度 X W=0.0207塔顶压力：P=100kp a单板压降：不大于 0.7kp a绪论化学工业中塔设备是化工单元操作中重要的设备之一，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、增湿、减湿等单元操作中，精馏操作是最基本的单元操作之一，它是根据混合液中各组分的挥发能力的差异进行分离的。
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3.4 浮阀精馏塔设计实例3.4.1 化工原理课程设计任务书1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计2 原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于95%塔底乙醇含量不高于0.2%建厂地址：江苏常州3.4.2 塔板的工艺设计1 精馏塔全塔物料衡算F：原料液流量（kmol/s）x F：原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量（kmol/s）x D：塔顶组成W：塔底残液流量（kmol/s）x W：塔底组成原料乙醇组成：塔顶组成：塔底组成：进料量：物料衡算式：F = D + WF x F= D x D+ W x W联立代入求解：D = 0.0264 kmol/s，W = 0.2371 kmol/s2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。
表3-11 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拉格朗日插值可求得t F、t D、t W①t F ：t F = 87.41℃②t D ：t D = 78.17℃③t W ：t W = 99.82℃④精馏段平均温度：⑤提馏段平均温度：（2）密度已知：混合液密度：混合气密度：①精馏段：液相组成x1：x1 = 22.94% 气相组成y1：y1 = 54.22%所以②提馏段液相组成x2：x2 = 3.44%气相组成y2：y2 = 23.37%所以表3-12 不同温度下乙醇和水的密度求得在与下的乙醇和水的密度，，，同理：，，在精馏段：液相密度：气相密度：在提馏段：液相密度：气相密度：（3）混合液体表面张力二元有机物-水溶液表面张力可用下列各式计算公式：注：，，，，，，式中下角标，w,o,s分别代表水、有机物及表面部分，x w、x o指主体部分的分子数，V w、V o主体部分的分子体积，δw、δo为纯水、有机物的表面张力，对乙醇q = 2。
①精馏段表3-13 不同温度下的表面张力乙醇表面张力：水表面张力：因为，所以联立方程组，代入求得：，，1.提馏段，乙醇表面张力：解得：水表面张力：解得：因为，所以联立方程组，代入求得：，（4）混合物的粘度，查表得：，，查表得：，精馏段粘度：提馏段粘度：（5）相对挥发度①精馏段挥发度：由，得，所以②提馏段挥发度：由，得，（6）气液相体积流量计算根据x-y图得：取①精馏段：已知：，，则有质量流量：体积流量：②提馏段：因本设计为饱和液体进料，所以已知：，，则有质量流量：体积流量：3 理论塔板的计算理论板：指离开这种板的气液两相互成平衡，而且塔板上液相组成均匀。
理论板的计算方法：可采用逐板计算法，图解法，在本次实验设计中采用图解法。
根据1.01325×105Pa下，乙醇—水的气液平衡组成关系可绘出平衡曲线，即x-y曲线图，泡点进料，所以q = 1，即q为一直线，本平衡具有下凹部分，操作线尚未落到平衡线前，已与平衡线相切，如图（图略）：x q = 0.0891， y q = 0.3025，所以，操作回流比已知：精馏段操作线方程：提馏段操作线方程：在图上作操作线，由点（0.8814, 0.8814）起在平衡线与操作线间画阶梯，过精馏段操作线与q线交点，直到阶梯与平衡线交点小于0.00078为止，由此得到理论板N T = 26块（包括再沸器）加料板为第24块理论板。
板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反映了实际塔板上传质过程进行的程度。
板效率可用奥康奈尔公式计算。
注：α——塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度μL——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa·s（1）精馏段已知：，所以：，故块（2）提馏段已知：，所以：，故块全塔所需实际塔板数：全塔效率：加料板位置在第53块塔板。
4 塔径的初步设计(1) 精馏段由，，式中C可由史密斯关联图查出：横坐标数值：取板间距：，，则查图可知，横截面积：，空塔气速：(2) 提馏段横坐标数值：取板间距：，，则查图可知，圆整：，横截面积：，空塔气速：5 溢流装置(1) 堰长取出口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高度按下式计算近似取①精馏段②提馏段（2）弓形降液管的宽度和横截面查图得：验算降液管内停留时间：精馏段：提馏段：停留时间。
故降液管可使用。
(3) 降液管底隙高度①精馏段取降液管底隙的流速，则②提馏段取，，取因为不小于20mm，故满足要求。
6 塔板布置及浮阀数目与排列（1）塔板分布本设计塔径，采用分块式塔板，以便通过人孔装拆塔板。
（2）浮阀数目与排列①精馏段取阀孔动能因子，则孔速每层塔板上浮阀数目为：取边缘区宽度，破沫区宽度计算塔板上的鼓泡区面积，即：其中所以浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一个横排的孔心距则排间距：考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用81mm，而应小些，故取，按，，以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数288个。
按重新核算孔速及阀孔动能因数阀孔动能因数变化不大，仍在9~13范围内塔板开孔率②提馏段取阀孔动能因子，则每层塔板上浮阀数目为：按，估算排间距，取，排得阀数为244块按块重新核算孔速及阀孔动能因数阀孔动能因数变化不大，仍在9~13范围内塔板开孔率浮阀数排列方式如图所示（图略）3.4.3 塔板的流体力学计算1 气相通过浮阀塔板的压降可根据计算(1)精馏段①干板阻力：因，故：②板上充气液层阻力取③液体表面张力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不计，因此与气体流经塔板的压降相当的高度为(2) 提馏段①干板阻力：因，故：②板上充气液层阻力取③液体表面张力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不计，因此与单板的压降相当的液柱高度为2 淹塔为了防止发生淹塔现象，要求控制降液管中清液高度（1）精馏段①单层气体通过塔板压降所相当的液柱高度②液体通过液体降液管的压头损失③板上液层高度取，已选定则可见所以符合防止淹塔的要求。
（2）提馏段①单板压降所相当的液柱高度②液体通过液体降液管的压头损失③板上液层高度取，则可见所以符合防止淹塔的要求。
3 物沫夹带（1）精馏段板上液体流经长度：板上液流面积：查物性系数，泛点负荷系数图对于大塔，为了避免过量物沫夹带，应控制泛点率不超过80%，由以上计算可知，物沫夹带能够满足的要求。
（2）提馏段取物性系数，泛点负荷系数图由计算可知，符合要求。
4 塔板负荷性能图（1）物沫夹带线据此可作出负荷性能图中的物沫夹带线，按泛点率80%计算：①精馏段整理得：由上式知物沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个值算出②提馏段整理得：表3-14（2）液泛线由此确定液泛线，忽略式中而①精馏段整理得：②提馏段整理得：在操作范围内任取若干个值，算出相应得值：表3-15（3）液相负荷上限液体的最大流量应保证降液管中停留时间不低于3~5s液体降液管内停留时间以作为液体在降液管内停留时间的下限，则（4）漏液线对于F1型重阀，依作为规定气体最小负荷的标准，则①精馏段②提馏段（5）液相负荷下限取堰上液层高度作为液相负荷下限条件作出液相负荷下限线，该线为与气相流量无关的竖直线。
取，则由以上1~5作出塔板负荷性能图（图略）由塔板负荷性能图可以看出：①在任务规定的气液负荷下的操作点p（设计点）处在适宜操作区内的适中位置；②塔板的气相负荷上限完全由物沫夹带控制，操作下限由漏液控制；③按固定的液气比，由图可查出塔板的气相负荷上限，气相负荷下限。
所以：；表3-16 浮阀塔工艺设计计算结果3.4.4 塔附件设计1 接管(1) 进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T型进料管。
本设计采用直管进料管。
管径计算如下：取查标准系列选取(2) 回流管采用直管回流管，取查表取(3) 塔釜出料管取，直管出料，查表取(4) 塔顶蒸气出料管直管出气，取出口气速查表取(5) 塔釜进气管采用直管，取气速查表取(6) 法兰由于常压操作，所有法兰均采用标准管法兰，平焊法兰，由不同的公称直径，选用相应法兰。
①进料管接管法兰：Pg6Dg70HG5010-58②回流管接管法兰：Pg6Dg50HG5010-58③塔釜出料管法兰：Pg6Dg80HG5010-58④塔顶蒸气管法兰：Pg6Dg500HG5010-58⑤塔釜蒸气进气法兰：Pg6Dg500HG5010-582 筒体与封头（1）筒体壁厚选6mm，所用材质为A3（2）封头封头分为椭圆形封头、碟形封头等几种，本设计采用椭圆形封头，由公称直径，查得曲面高度，直边高度，内表面积，容积。
选用封头Dg1800×6,JB1154-733 除沫器当空塔气速较大，塔顶带液现象严重，以及工艺过程中不许出塔气速夹带雾滴的情况下，设置除沫器，以减少液体夹带损失，确保气体纯度，保证后续设备的正常操作。
常用除沫器有折流板式除沫器、丝网除沫器以及程流除沫器。
本设计采用丝网除沫器，其具有比表面积大、重量轻、空隙大及使用方便等优点。
设计气速选取：除沫器直径：选取不锈钢除沫器：类型：标准型，规格：40-100，材料：不锈钢丝（1Gr18Ni9）, 丝网尺寸：圆丝4 裙座塔底采用裙座支撑，裙座的结构性能好，连接处产生的局部阻力小，所以它是塔设备的主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。
由于裙座内径>800mm，故裙座壁厚取16mm。
基础环内径：基础环外径：圆整：，；基础环厚度，考虑到腐蚀余量取18mm；考虑到再沸器，裙座高度取3m，地角螺栓直径取m305 吊柱对于较高的室内无框架的整体塔，在塔顶设置吊柱，对于补充和更换填料、安装和拆卸内件，即经济又方便的一项设施，一般取15m以上的塔物设吊柱，本设计中塔高度大，因此设吊柱。
因设计塔径，可选用吊柱500kg。
，，。
材料为A3。
6 人孔人孔是安装或检修人员进出塔的唯一通道，人孔的设置应便于进入任何一层塔板，由于设置人孔处塔间距离大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难于达到要求，一般每隔10~20块塔板才设一个人孔，本塔中共58块板，需设置5个人孔，每个孔直径为450mm，在设置人孔处，板间距为600mm，裙座上应开2个人孔，直径为450mm，人孔伸入塔内部应与塔内壁修平，其边缘需倒棱和磨圆，人孔法兰的密封面形及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同，本设计也是如此。
3.4.5 塔总体高度的设计1 塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头的直线距离，取除沫器到第一块板的距离为600mm，塔顶部空间高度为1200mm。
2 塔的底部空间高度塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线的距离，釜液停留时间取5min。