塔的设计

目录

一．中英文摘要 3 二．概述 3

1.设计依据4

2.技术来源4

3.设计内容及任务 4

(一)设计内容4

(二) 设计任务 5 三．塔的工艺计算 5 1．工艺过程 5

1.1物料衡算5

1.2最小回流比及操作回流比的确定6

1.3精馏段和提馏段操作线的确定8

1.4理论及实际塔板数的确定8

1.5塔的结构设计10

2.塔板主要工艺尺寸的计算17

2.1 溢流装置计算17

2.2 降液管18

2.3 塔板布置19

3.流体力学验算21

3.1 气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降）21

3.2 漏液验算21

3.3 泛液验算21

3.4 雾沫夹带验算22

3.5 液体在降液管内的停留时间22

4.操作性能负荷图23

4.1 气相负荷下限线23

4.2 过量雾沫夹带线23

4.3 液相负荷下限线23

4.4 液相负荷上限线24

4.5 泛液线24

4.6 操作性能负荷图24

5.各接管尺寸的确定26

5.1 进料管26

5.2 釜残液出料管27

5.3 回流液管27

5.4 塔顶上升蒸汽管27四．辅助设备的计算及选型27

1 冷凝器热负荷27

2 再沸器热负荷28五．设计结果一览表30 六．附录：参考文献31 心得体会32

一、中英文摘要

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。首先根据设计任务，确定操作条件。比如：操作压力的确定、进料状态等的确定。然后设计工艺流程草图。根据确定的方案，确定具体的参数，即一个完整的设计就初步的确定了。最后计算塔的工艺尺寸、浮阀的流体力学演算、塔板的负荷性能，最后根据计算选择合适的辅助设备。

关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。

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. At first, according to the designing task to determine the conduction of the operation, for example, determine the power on the operation, the state of feeding, the draft of the distillation process. On the basis of the program, determining the specific paramiters,then the whole design can be determined. At last, design the process size of the tower, the loading capability of the tower board, then choose the auxiliary equipment according to the design.

Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.

二、概述

乙醇在工业，医药，民用等方面，都有很广泛的应用，是一种很重要的原料。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，所以，想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，塔内装有若干层塔板和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，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔形，特别是在石油，化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的是F1型和V-4型。F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能

良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，采用轻阀。浮阀塔具有下列优点：1，生产能力大。2，操作弹性大。3，塔板效率高。4，气体压强降及液面落差较小。5，塔的造价低。浮阀塔不宜处理宜结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。

1.设计依据

课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力，进料状况，加热方式及其热能的利用。

（1）操作压力

精馏可在常压，加压或减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑。

一般来说，常压精馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压先操作。加压操作可提高平衡温度，有利于塔顶蒸汽冷凝热的利用，或可以使用较便宜的冷却剂，减少冷凝，冷却费用。在相同的塔径下，适当提高操作压力还可提高塔的处理能力，但增加塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度也有所下降。降低操作压力，组分的相对挥发度增大，有利于分离。减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低温位的加热剂。但降低压力也导致塔径增大和塔顶蒸汽冷凝温度降低，且必须使用抽真空的设备，增加了相应的设备和操作费用。

故我们采用塔顶压力为常压进行操作。

（2）进料状况

进料状态有多种，但一般都是将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这样，进料温度就不受季节，气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比较容易控制。此外，泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，设计制造均比较方便。但泡点进料需预热，热耗很大。

在此次设计中，我们选用30°C冷夜进料。

（3）加热方式

精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量，若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加热方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。这样操作费用和设备费用均可降低。但在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，使残液轻组分浓度降低，所需塔板数略有增加。

综合考虑，我们采用间接蒸汽加热的方式

（4）热能的利用

蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，因此热效率很低，通常进入再沸器的能量仅有5%左右被有效利用。塔顶蒸汽冷凝放出的热量是大量的，但其能位较低，不可能直接用来做塔釜的热源，但可用作低温热源，供别处使用。或可采用热泵技术，提高温度后再用于加热釜液。此外，通过蒸馏系统的合理设置，也可取得节能的效果。例如，可采用设置中间再沸器和中间冷凝器的流程。

2.技术来源

目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。

3.设计内容及任务

（一）设计内容