化工原理-板式塔设计-2016
化工原理课程设计-板式精馏塔设计资料教程
umax C
L V V
umax — 最 大 空 塔 气 速 ， m / s
L、V — 分 别 为 液 相 与 气 相 密 度 ， kg m 3
负荷系数
C
C
20
20
0 .2
( C20 值 可 由 S m i t h 关 联 图 求 取 )
（ 3） 加 料 板 位 置 的 确 定
求 出 精 馏 段 操 作 线 和 提 馏 段 操 作 线 的 交 点 x q 、 y q ， 并 以x q 为 分
界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到
xn xq 且 xn1 xq 时 ， 就 以 第 n 块 板 为 进 料 板 。
（ 4） 实 际 板 数 的 确 定
对高发泡系统及高压操作的塔，停留时间应加长些。
故在求得降液管的截面积之后，应按下式验算液体在降液管内的
停留时间，即
A f H T LS
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; 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
(1).堰 长 lW : 依 据 溢 流 型 式 及 液 体 负 荷 决 定 堰 长 , 单 溢 流 型 塔 板 堰
长 lW 一 般 取 为 ( 0 . 6 ～ 0 . 8 ) D ； 双 溢 流 型 塔 板 ， 两 侧 堰 长 取 为 ( 0 . 5 ～
苯甲苯精馏分离板式塔设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯精馏分离板式塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210020姓名: 屈渊指导教师: 王海平2016年11月20日化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务与操作条件1.设计任务生产能力（进料量）85000 吨/年操作周期7920 小时/年进料组成46% （苯）（质量分率，下同）塔顶产品组成≥98% （苯）塔底产品组成≤1.0% （苯）回流比，自选单板压降≤700Pa2.操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度20℃加热蒸汽0.25Mpa(表压)3.设备型式筛板塔4.厂址河北省三、设计内容1.设计方案的选择与流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高与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、总压降与接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图与精馏工艺条件图7.设计评述目录1.设计方案的确定 (1)2. 精馏塔工艺的设计 (3)2.1产品浓度的计算 (3)2.1.1原料液与塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)2.1. 2原料液与塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.2物料衡算 (3)2.3最小回流比的确定 (4)2.4精馏段和提馏段操作线方程 (5)2.4.1求精馏塔的气液相负荷 (5)2.4.2求操作线方程 (5)2.5精馏塔理论塔板数与理论加料位置 (5)2.6实际板数的计算 (5)3. 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (7)3.1物性数据计算 (7)3.1.1操作压力计算 (7)3.1.2操作温度 (8)3.1.3平均摩尔质量计算 (8)3.1.4平均密度计算 (9)3.1.5液体平均表面张力计算 (10)3.1.6液体平均黏度计算 (11)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (12)3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.2.2塔板主要工艺尺寸的计算 (14)3.3筛板流体力学验算 (16)3.3.1塔板压降 (16)3.3.2 液面落差 (18)3.3.3液沫夹带 (18)3.3.4漏液 (18)3.3.5液泛验算 (19)3.4塔板负荷性能图 (19)3.4.1漏液线 (19)3.4.2液沫夹带线 (20)3.4.3液相负荷下限线 (22)3.4.4液相负荷上限线 (22)3.4.5液泛线 (22)4.接管尺寸的确定 (25)5.板式塔的结构与附属设备 (26)筛板塔设计一览表 (28)参考文献 (30)主要符号说明 (31)致谢 (32)摘要：本设计采用筛板塔分离苯和甲苯，通过图解理论板法计算得出理论板数为21块，回流比为1.5，算出塔板效率0.54，实际板数为39块，进料位置为第18块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，全塔高19.975米，每层筛孔数目为5739。
合成塔的设计 化工原理
化工原理课程设计一、塔设备简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工与制药等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触的部件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质、热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上与液体接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。
二、板式精馏塔的设计板式塔种类很多，但其设计原则基本相同，通常按如下的步骤进行设计：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案；（2）确定塔高，塔径等工艺尺寸；（3）确定塔板类型，设计塔板工艺尺寸（溢流装置，塔板布置，升气道排列等）；（4）进行流体力学验算，绘制负荷性能图；（5）附属设备及管道的计算与选型。
三、设计题目：酒精生产过程精馏塔的设计四、原始数据及条件生产能力：年处理量乙醇—水混合液18500吨（按7200小时计算）原料：乙醇含量为55%（质量分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于91.5%塔底乙醇含量不高于1%化工原理设计过程一、精馏塔全塔物料衡算: 原料组成（摩尔分数，下同）F: 进料量（kmol/s）D: 塔顶产品流量（kmol/s）W:塔底残夜流量（kmol/s）原料乙醇组成:塔顶组成：塔底组成：=3600)=0.02638 物料衡算式：F=D+WF =D +W联立解得W=0.01590（kmol/s）D=0.01048（kmol/s）二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系1、温度利用表中数据由插入法可求得、=解得=81.4℃=解得℃=解得℃2、密度已知：混合液的密度：=+(为平均相对分子质量)混合气体密度：①塔顶温度℃气相组成=解得=82.54%②进料温度=81.4℃气相组成= 解得=58.45%③（1）精馏段液相组成：==0.5658气相组成:==70.50%所以=46kg/kmol=46kg/kmol（2）提馏段液相组成: = =16.37%kg/kmol气相组成:= =31.49%所以kg/kmol=46kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度可求得、的乙醇和水的密度（单位：kg/）塔顶温度℃=733.6=970.90+=824.26塔顶温度℃W=736.79=972.78+=952.30=717.01p ww=959.27+p w=956.04因为===888.28===890.15======33.85kg/kmol===22.59kg/kmol==45kg/kmol====37.33kg/kmol==26.41kg/kmol==1.33==1.85==0.751V ρ==1.592V ρ==1.043、 混合液体的表面张力二元有机物-水溶液表面张力可用下列公式计算以下公式中，下角标w,0,s 分别代表水，有机物及表面积部分；w x 、0x 指主体部分的分子数，w v 、0v 指主体部分的分子体积；w σ、0σ为纯水、有机物的表面张力；对乙醇q=2.cDccD m V ρ===62.43cWccW m V ρ===64.15ml==cFccF m Vρ=62.70ml==wFwwF m Vρ=18.54ml==wWwwW m Vρ=18.76ml由不同温度下的乙醇和水的表面张力，求得wF Dt t t ,,下的乙醇和水的便面张力（单位：N/m ）乙醇表面张力=cFσ=17.02=cD σ=17.29=cW σ=15.33（1）水的表面张力=wF σ=62.33= wD σ=62.88=wW σ=59.04（2）塔顶表面张力cD D wD D cD D wD D V x V x V x V x +--=)1[(])1[(cD2wD ϕϕ==4.626)log(cD2wD ϕϕ=B =log (4.626) =-2.3348])[(441.03/23/2wDwD cDcD V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-62.88]=- 0.7622Q B A +==-2.3348- 0.7622=-3.0970联立方程组),log(cD2wD ϕϕ=A 1scD swD =+ϕϕ解得=scDϕ0.9721，swD ϕ=0.02794/1Dσ=0.0279+0.9721=2.0608 D σ=18.0369（3）原料表面张力cF2wF ϕϕ=cFF wF F cF F wF F V x V x V x V x +--)1[(])1[(==0.2363)log(cF2wF ϕϕ=B =log (0.2363)=-0.6265])[(441.03/23/2wFwF cFcF V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-62.33]=-0.7520Q B A +==-0.6265-0.7520=-1.3786联立方程组)log(scF2swF ϕϕ=A ,1scF swF =+ϕϕ解得swF ϕ=0.1847sc Fϕ=0.81534/1Fσ=0.1847+0.8153=2.1750 F σ=22.3788（4）塔底表面张力：scW2swW ϕϕ=cWW wW W cW W wW W V x V x V x V x +--)1[(])1[(==73.0007cW2wW log(ϕϕ=B ）=l og (73.0007) =1.8633])[(441.03/23/2wWwWcWcW V qV Tq Q σσ-⨯==0.441[-59.04]= -0.6973Q B A +==1.8633 -0.6973=1.1660联立方程组 1),log(scW swW ScW2SwW =+=ϕϕϕϕA解得swWϕ=0.9397 scW ϕ=0.060264/1wσ=0.9397+0.=2.724w σ=55.0590(一) 精馏段的平均表面张力1σ==20.7079(二) 提馏段的平均表面张力2σ==38.71894、 混合物的黏度1t =79.89查表水μ=0. 3556mPa.s 醇μ=1.11mPa.s2t =90.07查表45.90 .31480==’’醇水μμ 精馏段黏度：=+=)-1111x x （水醇μμμ1.11mPa.s提馏段的黏度：=+=)-1''222x x （水醇μμμ0.9450.4180mPa.s5、 相对挥发度由F x =0.3235，F y =0.5845得F α==2.9418由D x =0.8081，D y =0.8254D α==1.1226由Wx =0.003937 , W y =0.04539W α===12.0297精馏段的平均相对挥发度： 1α==2.0322提馏段的平均相对挥发度： 2α==7.48586、 气液相体积流量计算根据x-y图查图计算或由解析法求得=0.5352min R =1.15取R=2min R =2.30精馏段 L=RD=2.30=0.02410kmol/s V=(R+1)D=(2.30+1)=0.03458kmol/s 已知1L M =33.85kg/kmol,=37.33kg/kmol1L ρ =888.28kg/,1V ρ=1.59 kg/则质量流：L1=∙L=33.84×0.02410=0.8155 kg/sV1=∙V=0.37.74×0.03458=1.3050 kg/s体积流量：LS1=L1/PL1=0.8155/888.28=9.1807×10-4 m3/sVs1=V1/Pv1=1.3050/1.59=0.8208 m3/s（1） 提馏段，因本设计为饱点液体进料 q=1L ’=L+qF=0.02410+1×0.02638=0.05048 kmol/s V’=V+(q-1)F=0.03458 kmol/s已知：=22.59kg/kmol,=26.41kg/kmo,=890.15 kg/,ρ v 2 =1.04 kg/则质量流：L2=∙L’=22.59×0.05408=1.1403 kg/sV2=∙V ’=26.41×0.03458=0.9133/s体积流量：LS2=L2/PL2=1.1403/890.15=1.281×10-3 m3/sVs2=V2/Pv2=0.9133/1.04=0.8782 m3/s三、 理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液相平衡，而且塔板上液相组成均匀。
化工原理课程的设计板式精馏塔的设计
负荷系数
C
C
20
20
0.2
(C20 值 可 由 S m i t h 关 联 图 求 取 )
由上式算出的塔径按部颁发塔盘标准圆整，圆整后的塔径除了必
须满足板间距与塔径的关系外，还须进行空塔气速校核。
2019/9/15
C20exp4[.5311.656Z25.549Z62 6.469Z53(0.474675
（ 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 0 . 2 4 5 其 中 ：
—塔 顶 与 塔 底 的 平 均 温 度 下 的 相 对 挥 发 度 L —塔顶与塔底的平均温度下的液相粘度,
m
pa
s
对 于
Li
多 —
组 液
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。
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
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。
【大学课件】《化工原理》电子教案 板式塔及其工艺设计计算
【大学课件】《化工原理》电子教案板式塔及其工艺设计计算一、教学目标1. 使学生了解板式塔的结构及其在化工过程中的应用。
2. 培养学生掌握板式塔的工艺设计计算方法。
3. 帮助学生理解板式塔的传质过程及影响因素。
二、教学内容1. 板式塔的分类及结构特点2. 板式塔的工艺设计计算方法3. 板式塔的传质过程及影响因素4. 板式塔的优点与局限性5. 板式塔在化工过程中的应用实例三、教学方法1. 采用讲授法，讲解板式塔的基本概念、结构、设计计算方法及应用。
2. 使用案例分析法，分析板式塔在实际化工过程中的应用实例。
3. 利用互动讨论法，引导学生探讨板式塔的传质过程及影响因素。
四、教学准备1. 教案、课件及教学素材。
2. 投影仪、计算机等教学设备。
3. 相关化工原理教材、参考书籍。
五、教学过程1. 导入：简要介绍板式塔在化工过程中的重要性，引发学生兴趣。
2. 板式塔的分类及结构特点：讲解不同类型的板式塔及其结构特点，展示图片。
3. 板式塔的工艺设计计算方法：详细讲解板式塔的设计计算步骤，结合实际案例进行分析。
4. 板式塔的传质过程及影响因素：探讨板式塔的传质过程，分析影响传质效率的因素。
5. 板式塔的优点与局限性：介绍板式塔的优点和局限性，引导学生思考改进措施。
6. 板式塔在化工过程中的应用实例：分析板式塔在实际化工过程中的应用实例，展示其效果。
7. 课堂互动：提问、回答、讨论，巩固所学知识。
8. 总结：对本节课内容进行总结，强调重点知识点。
9. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂讲解：观察学生对板式塔结构、设计计算方法和传质过程的理解程度，以及参与互动讨论的积极性。
2. 作业完成情况：检查学生完成作业的质量，评估对课堂所学知识的理解和应用能力。
3. 提问与回答：通过提问，了解学生对板式塔及其工艺设计计算的掌握情况，引导学生思考问题。
七、板式塔设计计算案例分析1. 案例一：某化工企业板式塔的设计计算确定设计参数：塔径、塔高、塔内液相流量、气相流量等。
化工原理课程设计说明书--板式精馏塔设计
1
LFm
0.203 1260
1 0.203 1595
LFm
1513.3kg
/
m3
；
③塔釜处液相组成：由 xW=0.05 得 AW =0.0253；
1
LWm
0.0253 1260
1 0.0253 1595
LWm
1636.3kg
/
m3 ；
故 精馏段平均液相密度：
Lm(精) (753.4 867.9) 2 810.7kg / m3 ；
105.3 113.7
精馏段平均操作压强：Pm=
=109.5 kPa
2
114.3 121.3
提馏段平均操作压强：P′m =
=116.8kPa.
2
(二) 操作温度的计算
近似取塔顶温度为 46.5℃,进料温度为 58℃,塔釜温度为 76℃
精馏段平均温度
tm(
精
)
=
tVD
2
t
F
46.5 58 52.25 ℃ 2
板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20 世纪 50 年代起对板式精 馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较 完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（ 20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少 40% 左右，安装，维修都较容易。
二、塔的物料衡算 (一)、料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分率
-4-
化工原理课程设计
aF
0.34 76 0.34 76 (1 0.34) 154
0.203
aD
0.97 76 0.97 76 (1 0.97) 154
0.941
化工原理板式塔及其设计计算
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
0.5-0.8
≥0.6
（2）塔径 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s)；
然后选设计气速 u； 最后计算塔径 D。
① 液泛气速
uf C
L V V
C
C20
20
0.2
C：气体负荷因子，与 HT、 液体表面张力和两相接触状况有关。
lWD fA d A T
或： lWD fbd D
单流型：lW D0.60.75
双流型: lWD0.50.7
说明：通常应使溢流强度qVLh/lW 不大于100~130 m3/（mh）。
堰上方液头高度 hOW ：
how2.84103EqlV WL h 2/3
其中， E：液流收缩系数，一般可近似取 E =1。
已知：实际塔板数 NP ； 选取塔板间距 HT；
理论塔板数计算
有效塔高： ZHT Np 塔体高度：有效高+顶部+底部+ 其它
选取塔板间距 HT ： 塔板间距和塔径的经验关系
塔径 D，m 0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.6 1.6-2.0 2.0-2.4 >2.4
塔板间距 HT，m 0.2-0.3
两相流动参数 FLV：
FLVq qV VsV sL
l v
qmL qmV
V L
② 选取设计气速 u 选取泛点率： u / uf 一般液体， 0.6 ~0.8 易起泡液体，0.5 ~ 0.6
A
D
Ad
设计气速 u = 泛点率 ×uf
③ 计算塔径 D
所需气体流通截面积 A V s u
A = AT - Ad
化工原理-板式塔及其设计计算
塔板间距 HT，m 0.2-0.3
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
0.5-0.8
≥0.6
（2）塔径 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤： 先确定液泛气速 uf (m/s)；
然后选设计气速 u； 最后计算塔径 D。
① 液泛气速
uf C
L V V
C
C20
20
0.2
C：气体负荷因子，与 HT、 液体表面张力和两相接触状况有关。
②不均匀流动 液面落差（水力坡度）：引起塔板上气速不均； 塔壁作用（阻力）：引起塔板上液速不均，中间 > 近壁；
后果：使塔板上气液接触不充分，板效率降低。
3.3 塔内气、液两相异常流动
（1）液泛 如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液
层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现 象为液泛。
缺点：浮阀易脱落或损坏。
（4）多降液管（MD）塔板 优点：提高允许液体流量
3.5筛板塔化工设计计算
（1）塔的有效高度 Z 已知：实际塔板数 NP ； 选取塔板间距 HT；
有效塔高： ZHT Np
理论塔板数计算
塔体高度：有效高+顶部+底部+ 其它 选取塔板间距 HT ：
塔板间距和塔径的经验关系
塔.8-1.6 1.6-2.0 2.0-2.4 >2.4
化工原理-板式塔及其设计计 算
3.1概述
高径比很大的设备称为塔 1.塔设备的基本功能和性能评价指标 ①使汽液两相充分接触，适当湍动，提供尽
可能大的传质面积和传质系数，接触后两 相又能及时完善分离 ②在塔内使汽、液两相具有最大限度的接近 逆流，以提供最大的传质推动力
化工原理课程设计—板式精馏塔的设计
板式精馏塔的设计1.1 概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。
板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。
工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。
此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。
板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。
工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。
（一）泡罩塔泡罩塔是最早使用的板式塔，是Celler于1813年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。
泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。
泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性较大，液气比范围大，适用多种介质，操作稳定可靠，塔板不易堵塞，适于处理各种物料；但其结构复杂，造价高、安装维修不便，板上液层厚，气体流径曲折，塔板压降大，因雾沫夹带现象较严重，限制了起诉的提高。
现虽已为其他新型塔板代替，但鉴于其某些优点，仍有沿用。
（a b）图1 泡罩塔（二）浮阀塔浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。
其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。
浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。
浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为F－1型（V－1型）、V－4型、十字架型、和A型，其中F－1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB－1118－81）。
《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算
《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算教案章节：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用2. 板式塔的定义及特点3. 板式塔的分类及选用原则二、塔板的基本操作原理1. 塔板的作用与要求2. 塔板的流体力学特性3. 塔板的传质性能评价三、塔板的工艺设计计算1. 塔板的设计计算方法2. 塔板的结构形式及参数选择3. 塔板计算实例分析四、塔板的制造与验收1. 塔板的制造工艺及要求2. 塔板的材料选择及性能要求3. 塔板的验收标准及方法五、塔板的操作与维护1. 塔板的操作规程及注意事项2. 塔板的故障处理与维修3. 塔板的性能优化与改进教学目标：1. 了解板式塔的分类、特点及选用原则，掌握板式塔的基本操作原理。
2. 学会塔板的设计计算方法，能够进行塔板的结构形式及参数选择。
3. 熟悉塔板的制造工艺、材料选择及验收标准，掌握塔板的操作与维护方法。
教学内容：1. 通过讲解和案例分析，使学生了解板式塔的分类、特点及选用原则，掌握板式塔的基本操作原理。
2. 讲解塔板的设计计算方法，引导学生通过实例进行塔板的结构形式及参数选择。
3. 介绍塔板的制造工艺、材料选择及验收标准，培养学生对塔板操作与维护的技能。
教学方法：1. 采用多媒体教学，结合图片、图表等形式，生动展示板式塔的分类、特点及选用原则。
2. 利用实例分析，让学生深入了解塔板的基本操作原理，提高学生的实践能力。
3. 开展小组讨论，引导学生主动探索塔板的设计计算方法，培养学生的团队协作能力。
教学评价：1. 课后作业：要求学生完成板式塔的分类、特点及选用原则的相关习题，巩固所学知识。
3. 期末考试：设置板式塔相关题目，测试学生对知识的掌握程度。
教学资源：1. 教案、PPT课件、相关教材及参考书籍。
2. 网络资源：板式塔的设计计算软件、制造厂家资料等。
3. 实践教学资源：板式塔的实物或模型、操作手册等。
《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算教案章节：六、塔板的性能优化与改进1. 塔板性能优化的意义2. 塔板结构的改进与创新3. 塔板性能的进一步提升策略七、塔板的现代化操作技术1. 塔板操作的自动化控制系统2. 塔板操作的智能化发展3. 塔板操作技术的未来趋势八、塔板在典型化工过程中的应用1. 塔板在炼油厂的应用案例2. 塔板在化肥厂的应用案例3. 塔板在其他化工领域的应用案例九、塔板的安全运行与环保要求1. 塔板设备的安全运行措施2. 塔板设备的环保要求与遵守规范3. 塔板设备事故预防与处理十、综合案例分析与实践1. 塔板设计计算的综合案例分析2. 塔板设备操作与维护的实践训练3. 塔板设备在实际化工生产中的应用与优化教学目标：1. 理解塔板性能优化的意义，掌握塔板结构的改进与创新方法，了解塔板性能进一步提升的策略。
《化工原理》电子教案 —— 板式塔及其工艺设计计算
《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算教案章节：一、板式塔的概述二、塔板类型及性能三、塔板的设计计算四、塔板塔的工艺设计五、塔板塔的模拟与优化教案内容：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用2. 板式塔的结构特点3. 板式塔的优缺点二、塔板类型及性能1. 塔板的基本类型a) 平板塔板b) 圆形塔板c) 三角形塔板d) 弧形塔板2. 不同塔板的性能比较3. 塔板的选用原则三、塔板的设计计算1. 塔板设计的基本参数2. 塔板流体力学计算3. 塔板的压力损失计算4. 塔板的负荷计算5. 塔板的设计步骤四、塔板塔的工艺设计1. 塔板塔的工艺流程2. 塔板塔的操作条件3. 塔板塔的尺寸计算4. 塔板塔的材料选择5. 塔板塔的附件设计五、塔板塔的模拟与优化1. 塔板塔的模拟方法a) 数学模型建立b) 模拟软件的选择c) 模拟结果分析2. 塔板塔的优化方法a) 结构优化b) 操作条件优化c) 塔板塔组合优化3. 塔板塔的模拟与优化案例分析《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算教案章节：六、塔板塔的性能测试与评价七、板式塔的塔板效率与分离效果八、板式塔的塔板液相传质性能九、板式塔的工艺参数优化十、板式塔的应用案例分析六、塔板塔的性能测试与评价1. 塔板塔性能测试方法a) 流体力学性能测试b) 传质性能测试c) 压力损失测试2. 塔板塔性能评价指标a) 塔板效率b) 分离效果c) 液相传质性能3. 性能测试与评价的实验操作步骤4. 性能测试与评价结果的分析与处理七、板式塔的塔板效率与分离效果1. 塔板效率的定义与计算方法2. 影响塔板效率的因素a) 塔板结构b) 操作条件c) 物料特性3. 提高塔板效率的方法4. 分离效果的评估指标与方法5. 提高分离效果的策略八、板式塔的塔板液相传质性能1. 液相传质的基本原理2. 塔板液相传质性能的评估指标a) 传质系数b) 传质单元高度c) 分离因子3. 影响塔板液相传质性能的因素a) 塔板结构b) 操作条件c) 物料特性4. 提高塔板液相传质性能的策略九、板式塔的工艺参数优化1. 工艺参数优化的目标2. 工艺参数优化方法a) 数学优化方法b) 模拟优化方法c) 实验优化方法3. 优化案例分析4. 优化结果的分析与评价十、板式塔的应用案例分析1. 板式塔在化工生产中的应用案例a) 精馏b) 吸收c) 萃取2. 案例分析的内容与方法3. 案例分析的启示与思考4. 板式塔在其他领域的应用前景重点和难点解析一、塔板类型及性能：了解不同塔板的结构特点和性能，对于板式塔的设计和应用至关重要。
《化工原理》电子教案 —— 板式塔及其工艺设计计算
《化工原理》电子教案——板式塔及其工艺设计计算教案章节：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用2. 板式塔的结构及特点3. 板式塔的分类及选用原则二、塔盘结构与性能1. 塔盘的类型及工作原理2. 塔盘性能的评定指标3. 常用塔盘的结构与性能比较三、塔内流体流动与传质过程1. 塔内流体流动特点2. 气液两相流动计算3. 传质过程及计算四、板式塔的设计计算1. 设计计算的基本步骤2. 塔径的计算方法3. 塔高的计算与确定五、板式塔的工艺计算与优化1. 工艺计算的基本内容2. 塔盘效率的计算与提高措施3. 塔内压降的计算与控制教学目标：通过本章的学习，使学生掌握板式塔的基本概念、结构及特点，了解板式塔的分类和选用原则；掌握塔盘的结构与性能，能够根据实际需求选择合适的塔盘；理解塔内流体流动与传质过程，能够进行简单的计算；熟悉板式塔的设计计算方法，能够进行基本的设计与优化。
教学方法：采用讲解、案例分析、互动讨论相结合的方式进行教学。
通过讲解使学生掌握基本概念和原理，通过案例分析使学生了解实际工程中的应用，通过互动讨论激发学生的思考和创新能力。
教学内容：一、板式塔的概述1. 塔设备的分类及应用讲解：塔设备在化工、环保等领域的应用，各类塔设备的特点及适用范围。
2. 板式塔的结构及特点讲解：板式塔的组成部分，各部分的作用及板式塔相较于其他类型塔的优势。
3. 板式塔的分类及选用原则讲解：不同类型板式塔的结构特点及应用领域，选用原则及注意事项。
二、塔盘结构与性能1. 塔盘的类型及工作原理讲解：常见塔盘类型，如平板塔、圆形塔、浮阀塔等，及其工作原理。
2. 塔盘性能的评定指标讲解：塔盘性能的评定指标，如塔盘效率、压降等，及其计算方法。
3. 常用塔盘的结构与性能比较讲解：常用塔盘的结构特点及性能比较，如圆形塔与浮阀塔的优缺点。
三、塔内流体流动与传质过程1. 塔内流体流动特点讲解：塔内气液两相流动的特点，如流动形态、流动参数等。
化工原理-板式塔设计-2016
目 录第一章 板式精馏塔的设计1.1概述 (1)1.2板式精馏塔的设计原则与步骤 (1)1.3理论塔板数的确定 (3)1.4塔板效率和实际塔板数 (7)1.5 板式精馏塔的结构设计 (8)1.6 板式精馏塔高度及其辅助设备 (27)1.7 板式精馏塔的计算机设计 (31)第二章 板式精馏塔设计举例2.1 苯－甲苯板式精馏塔设计 (33)2.2 乙醇—水板式精馏塔设计 (47)2.3 甲醇—水板式精馏塔设计 (66)第三章 塔设备的机械计算3.1 塔体及裙座的强度计算 (86)3.2 塔盘板及其支撑梁的强度、挠度计算 (104)3.3 塔盘技术条件 (105)3.4 塔盘支撑件的尺寸公差 (109)附 录 (111)第一章 板式精馏塔的设计1.1概述蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。
蒸馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。
为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
蒸馏过程按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。
间歇蒸馏是一种不稳态操作，主要应用于批量生产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化工生产常用的方法。
蒸馏过程按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。
简单蒸馏是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。
平衡蒸馏又称闪蒸，也是一种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。
简单蒸馏和平衡蒸馏一般用于较易分离的体系或分离要求不高的体系。
对于较难分离的体系可采用精馏，用普通精馏不能分离体系则可采用特殊精馏。
特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。
特殊精馏有萃取精馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。
精馏过程按操作压强可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。
一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对在常压下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液，可采用减压精馏。
(化工原理课设计)板式塔设计
➢流动性能校核
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（3）辅助设备设计 （4）管路设计及泵的选择 （5）控制方案的确定 （6）汇总设计结果－设计说明书
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板式塔
一、 板式塔概述 重要的气-液传质设备
汽、液两相接触方式：（动画）
全塔：逆流接触 塔板上：错流接触
两相流动的推动力： 液体：重力 气体：压力差（塔压降）
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塔板结构：
1、气体通道 形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等。 对塔板性能影响很大。
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单流型弓形降液管塔板：
x
D 2
(bd
bs )
Aa 2(x r 2 x2
双流型弓形降液管塔板：
r2
sin 1
x) r
Aa 2(x
r2
x2
r2
s in 1
x) r
2(x1
r2
x12
r2
s in 1
x1 ) r
五、筛孔的尺寸和排列
筛孔：
有效传质区内，
常按正三角形排列
筛板开孔率 ： Ao Aa 43
kg 液体 / h
•液沫夹带分率ψ：每层板夹带的液体占进入该板的
液体的分率。 则：
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二、 板式塔中气液相异常流动
（一）液泛(淹塔) 液体充满塔板之间的空间，致使塔不能进行正常操作。
特征：塔板阻力剧增
原因：
1、 过量液沫夹带液泛
气速过高——液泛气速
2、 降液管液泛 降液管阻力过大引起
根源：再沸器、冷凝器热负荷过大或设计不合理
（二）严重漏液 原因：
1、气速过小
漏液点气速
2、液层厚度不均
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2、筛孔塔板 塔板上开圆孔 孔径：3 - 8 mm 大孔径筛板：12 - 25 mm
(整理)板式塔设计指导书
化工原理课程设计指导书–––––板式精馏塔的设计黄文焕目录绪论 (4)第一节概述 (8)1.1精馏操作对塔设备的要求 (8)1.2板式塔类型 (8)1.2.1筛板塔 (9)1.2.2浮阀塔 (9)1.3精馏塔的设计步骤 (9)第二节设计方案的确定 (10)2.1操作条件的确定 (10)2.1.1操作压力 (10)2.1.2 进料状态 (10)2.1.3加热方式 (10)2.1.4冷却剂与出口温度 (11)2.1.5热能的利用 (11)2.2确定设计方案的原则 (11)第三节板式精馏塔的工艺计算 (12)3.1 物料衡算与操作线方程 (12)3.1.1 常规塔 (12)3.1.2 直接蒸汽加热 (13)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)4.1 塔的有效高度计算 (15)4.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算 (18)4.2.1 溢流装置的设计 (18)4.2.2 塔板设计 (25)4.2.3 塔板的流体力学计算 (28)4.2.4 塔板的负荷性能图 (34)第五节板式塔的结构 (34)5.1塔的总体结构 (34)5.2 塔体总高度 (34)5.2.1塔顶空间H D (35)5.2.2人孔数目 (35)5.2.3塔底空间H B (37)5.3塔板结构 (37)5.3.1整块式塔板结构 (37)第六节精馏装置的附属设备 (37)6.1 回流冷凝器 (37)6.2管壳式换热器的设计与选型 (38)6.2.1流体流动阻力（压强降）的计算 (38)6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (39)6.3 再沸器 (40)6.4接管直径 (41)6.4加热蒸气鼓泡管 (42)6.5离心泵的选择 (42)附：浮阀精馏塔设计实例 (43)附1 化工原理课程设计任务书 (43)附2 塔板的工艺设计 (43)附3 塔板的流体力学计算 (58)附4 塔附件设计 (65)附5 塔总体高度的设计 (68)附6 附属设备设计（略） (68)绪论一、化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《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选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
化工原理板式塔共43页
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•Leabharlann 30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
化工原理板式塔
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利