筛板塔设计

4．辅助设备选型
典型辅助设备主要工艺尺寸的计算和设备 规格、型号的选定；
5．制图

包括绘制工艺流程图、主要设备工艺条件 图（后者为选做）。
6.设计说明书的编写
三、课程设计任务要求
整个设计有论述、计算和图表组成。要求每位学生作 设计说明书一份、图纸一张（工艺流程图）。
1、设计说明书内容与顺序p7 封面；设计任务书；说明书目录；设计方案简介； 工艺设计计算；辅助设备的计算和选型；设计结果汇总；
QV QW Q L Q B Q F Q R
式中： Q 、QW 、QL 、QB 、QF 、QR 分别是塔顶蒸汽带出的热 V 量、塔底产品带出的热量、塔设备的热损失、塔釜加热量、进料带入 的热量、回流带入热量、 其中：塔设备的热损失 Q L 再沸器热负荷 冷凝器热负荷
QB 11 QV QW QR QF .
3.理 论 板 数 和 实 际 板 数 的 确 定
（1）逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。
L D 精馏段操作线方程： yn 1 xn xD LD LD
提馏段操作线方程：
yn 1
L qF W xn Xw L qF W L qF W
二、课程教学基本内容
1．设计方案简介 选择合理的工艺流程，对给定的操作条件，选用的设
备型式等进行技术可行性与经济可行性论证。
2．工艺设计计算

包括工艺参数的选定，物料衡算，热量衡算，单
元操作的工艺计算。
3．主要设备设计（课时不够列为选作）
主要设备的结构设计和工艺尺寸的计算。
姓 名：
化工原理课程设计（小初）
(中文题目)（二号黑体字）
四、设计的方法与步骤
（1）课程设计准备工作 首先要认真阅读、分析下达的设计任务书，领
会要点，明确所要完成的主要任务。二是查阅 、收集技术资料。
（2）确定设计方案
按任务书提供的条件及要求，结合所掌握的资
料进行分析研究，选定适宜的流程方案及设备 的类型，并初步形成工艺流程简图。
1、板间距 H T 的初估
板间距的大小与液泛和雾沫夹带有密切的关系。板距取大些，塔 可允许气流以较高的速度通过，对完成一定生产任务，塔径可较小； 反之，所需塔径就要增大些。板间距取得大，还对塔板效率、操作弹 性及安装检修有利。但板间距增大以后，会增加塔身总高度，增加金 属耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而又会增加全塔的造价。初选 板间距时可参考下表所列的推荐值。 表 1 板间距与塔径关系 塔 径 D, m
化工原理课程设计 ——筛板式精馏塔设计
2010年12月
一、课程教学目的

通过课程设计，使学生了解化工设计的
基本程序和方法。要求学生能用经济的观点树立 正确的设计思想，掌握查阅资料、手册、选用公 式和数据的方法。学会进行迅速、正确的设计运 算方法，并用简洁的文字、图表表达设计结果。 使学生得到化工设计能力的基本锻炼，培养学生 的独立工作能力，培养学生树立正确的设计思想 和实事求是、严肃认真的工作作风。
30000
35000
40000
45000 50000吨
塔顶产品浓度：98%
98.5%（苯质量分率）
塔底釜液含甲苯量不低于 98%(以质量计) 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）
精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压）
冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：0.25Mpa(表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址：常州地区
化工原理课程设计
——筛板式精馏塔设计
第一部分：化工原理课程设计任务书 第二部分：设计方法
2013-6-16
第一部分：化工原理课程设计任务书
一. 设计题目：苯——甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计 二. 原始数据
年处理量：25000
料液初温：35℃ 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率）
三. 设计任务
完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和 选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书。
四. 设计内容
1. 工艺设计 （1）选择工艺流程和工艺条件 a．加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 （2）精馏工艺计算： a. 物料衡算确定各物料流量和组成。 b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则，尽量使用 计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。 c. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到全塔理 论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。 然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔 板数，确定加料板位置。
3. 附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型 加料泵以每天工作3小时计（每班打1小时）。
大致估计一下加料管路上的管件和阀门。
(2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型
对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。
x n x q 且 x n 1 x q 时，就以第 n 块板为进料板。
（4）实际板数的确定 板效率：利用奥康奈尔的经验公式
E T 0 .4 9
L
L

0 .2 4 5
其中：
—塔顶与塔底的平均温度下的相对挥发度
—塔顶与塔底的平均温度下的液相粘度,
mpa s
Li
对于多组分的液相粘度： L
L i —液态组分 i 的粘度, x i — 液相中组分 i 的摩尔分率
实际理论板数
xi mpa s
N实
N理 ET
2013-6-16
4、塔的气液负荷计算
(1)、精馏段气液负荷计算 V R 1 D L RD
VMVm VS 3600 Vm
V—塔内气体摩尔流量
2）用粗实线（0.9mm）画出连接设备的主要物料管
线，并注出流向箭头。
3）物料平衡数据可直接在物料管道上用细实线引
出并列成表。
4）辅助管道用中粗实线（0.6mm）表示。 5）图上不标示设备的支脚、支架和平台等。
2、图幅大小及格式
1）图纸幅面尺寸：要符合国家规定。
2）图框和标题栏要画出。 3、图的绘制比例
2. 精馏塔设备设计(机械设计)
(1)选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。
(2)塔板结构设计和流体力学计算
(3)绘制塔板负荷性能图 画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。 (4)有关具体机械结构和塔体附件的选定 • *接管规格：
根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准管道。
*全塔高度： 包括上、下封头，裙座高度。
设计说明书要求字迹工整,装订成册上交。
第二部分：筛板式精馏塔设计方法
一. 工艺计算 二. 设备计算
三. 辅助设备计算
四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图
一．工艺计算
主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数和实 际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算
塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论板 计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体积 流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。
yn xn (利用相平衡关系)
xn1 yn (利用操作线方程)
2013-6-16
（2）塔顶冷凝器的类型 (i)当塔顶为全凝器时,
y1 xd
则自第一块塔板下降的液相组成 x1 与 y1 成相平衡， 故可应用相平衡 方程由 y1 计算出 x1，自第二块塔板上升蒸汽组成 y2 与 x1 满足操作线方 程，由操作线方程以小 x1 计算得出 y2.
Q C QV Q D Q R
0 .1Q B
QC 、 Q D
—分别为塔顶冷凝器带走热量、塔顶产品带走热量
2013-6-16
二．设备计算
二．塔和塔板主要工艺尺寸的设计
它包括板间距的初估，塔径的计算，塔板液流型式的确定，板上 清液高度、堰长、堰高的初估与计算，降液管的选型及系列参数的计 算，塔板布置和筛板的筛孔和开孔率，最后是水力校核和负荷性能图。
（3）工艺设计计算
选择适宜的数学模型和计算方法，按任务书规定要求
、给定条件以及现有资料进行工艺设计计算，即进行 物料衡算、热量衡算等。以获得物流量、能流量、各 物流的组成、状态等信息。同时获得设备的结构工艺 尺寸。此部分含内容较多，设计者应根据设计计算篇 幅，适当划分为若干小节，使之条理清楚。
绘制工艺流程图的比例一般采用1：100或1：200.但实
际上，图形可不必严格按比例画。
4、常用的图形符号和标注 1）常用设备的图形符号及其标注 2）管件与阀门的图形符号
3）常见仪表参量代号及仪表图形符号
4）流程中的物料代号 5）管道流程线表示及标注（p12表2-4下一段）
(4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器 进行选型设计。
4.编写设计说明书
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主 要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的 论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用 的物性数据和使用的经验公式图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图. 5.注意事项: 写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源; 每项设计结束后,列出计算结果明细表;
1.全塔物料衡算： F=D+W FxF=DxD+WxW 塔顶产品易挥发组分回收率η为： η= DxD/FxF 式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流 量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液组 成的摩尔分率