板式精馏塔设计=
板式精馏塔设计
板式精馏塔设计一.生产工艺流程设计化工装置设计中,生产工艺流程设计的目的是,确定生产方式之后,以流程图的形式表示出由原料到产品的整个生产过程中物料被加工的顺序,及各段物料的流向。
并表示出生产中采用的化工操作单元及设备。
1.化工工艺流程草图便于进行物料衡算和热量衡算。
定性地标出物料由原料转化为产品的变化、流向及所采用的化工过程及设备。
2.带控制点的流程图此图表示出全部工艺设备、物料管线、阀件、设备的辅助管线以及工艺和自控仪表、图例、符号等。
二.精馏塔的工艺设计1.流程的选择精馏装置是由精馏塔、再沸器、冷凝器等设备组成。
精馏塔消耗的热量很多,绝大部分用于反复蒸发回流液,其余被塔顶冷凝器中的冷却水及残液冷却剂带走。
塔的热效率低节能是确定流程时应考虑的一个重要问题。
从经济方面考虑,尽量利用整个系统的热能,降低费用;另一方面要考虑操作的稳定性,保证质量。
例如:塔顶蒸汽冷凝放出大量热,但能位低,不能作塔釜热源;釜残液温度虽高,若直接预热料液,传热系数小(液—液换热)且采用温控措施。
总之在确定流程时需要考虑经济和操作控制等因素。
2.塔压的选择确定操作压力时,应根据精馏物料的工艺特性,兼技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
一般除热敏性物料外,凡常压精馏能达到要求的都应采用常压,对热敏性或混合液沸点过高宜采用减压,对常压下气态物料应采用加压精馏。
3.进料状态料液的热状态与所需的塔板数目、加料板的位置及塔径的大小有密切的关系。
五种进料状况中以泡点进料最常见。
这种进料的优点是塔的操作易控制,不受季节气温变化的影响,而且精馏段、提馏段可采用相同的塔径,在设计和制造上较为方便,但需增设预热器。
4.加热方式蒸馏釜的加热方式大都采用间接蒸汽加热,设置再沸器。
5.回流比的选择回流比R 不仅影响理论塔板数,还影响加热蒸汽量和冷却水的消耗量,影响塔径、再沸器和冷凝器的尺寸及塔板的结构尺寸等。
选择适宜的回流比,主要从经济观点出发,力求使设备费和操作费之和最低。
板式精馏塔的设计
密封件的设计需要考虑到密封性能、耐高温和耐腐蚀性等因素。在实际设计 中,一般选用机械密封或填料密封等形式,并需要对密封件的材料和制造工艺进 行严格筛选和考核。 4.3支架设计支架是板式精馏塔的支撑部件,主要作用是固 定板片和密封件等元件。支架的设计需要考虑到设备的强度、稳定性和操作方便 性等因素。
2.3数据采集为了进பைடு நூலகம்板式精馏塔的设计,需要采集物料的物性参数、操作 条件以及类似设备的运行数据等。
2.4设计参数计算根据采集的数据和流程规划,计算板式精馏塔的主要参数, 包括塔高、塔径、板数、间距、流体力学等。
2.5辅助设计进行辅助设计,包括塔内件的材料选择、制造工艺、结构设计 等,确保塔体和内部构件的稳定性和耐用性。
传感器设计需要考虑到测量的准确性、稳定性和可靠性等因素。在实际设计 中,一般选用电感式、电容式、光电式等传感器形式,并需要对传感器的位置和 数量进行合理布置和选择。 5.
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2、基本设计流程板式精馏塔的设计流程包括以下几个方面:
2.1设计目标确定首先需要明确板式精馏塔的设计目标,包括分离的物料种 类、分离的纯度、处理能力、操作压力和温度等。
2.2流程规划根据设计目标,确定板式精馏塔的流程。流程规划包括物料的 预处理、进料方式、操作模式、加热和冷却方式以及塔内件的结构设计等。
板式精馏塔的设计
基本内容
板式精馏塔是一种广泛应用于化工、石油、食品和医药等行业的蒸馏设备。 它通过将液体混合物进行多次汽化和冷凝,从而将不同沸点的组分分离出来。本 次演示将详细介绍板式精馏塔的设计流程、塔体设计、传质元件设计、控制系统 设计以及数据分析与结果呈现。
1、引言板式精馏塔是一种高效的分离设备,通过多次汽化和冷凝将液体混 合物分离成不同沸点的组分。在化工、石油、食品和医药等行业,板式精馏塔被 广泛应用于原料的预处理、产品的提纯和分离以及废液的处理等。因此,板式精 馏塔的设计对于工业生产过程的经济性和效率具有重要意义。
分离苯与甲苯精馏塔设计
W = 25.58kmol / h
式中 F------原料液流量 D------塔顶产品量 W------塔底产品量
1.2 理论塔板的计算
(1)由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据 表 1 苯与甲苯汽液平衡数据
温度℃ 液相 x 气相 y
110.6 0 0
106.1 0.088 0.212
102.2 0.2 0.37
一、流程图的选择
图 1 工艺流程图 本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求,可以在常 压下操作。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料, 将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷 凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的 1.5 倍。 塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
四、设计要求
1
1、设计程序简练清楚,结果准确并有汇总表。 2、计算公式、图表正确并注明来源,符号和单位要统一。 五、设计时间:二周 注意事项: 1、写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源; 2、每项设计结束后,列出计算结果明细表 3、图、表分别按顺序编号 4、按规定的时间进行设计,并按时完成任务
2
3
二、塔板的工艺设计
1.1 精馏塔全塔物料衡算
年处理量为 26000t
查ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据得
26000000 ms = 300× 24 = 3611.11 ≈ 3620kg / h
M A = 78.11kg / kmol
M B = 92.13kg / kmol (1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
则由公式
板式精馏塔设计PPT课件
要求: hOW6mm
bc
(4) 塔板及其布置 ① 受液区和降液区 一般两区面积相等。
bs
r
lW
x
② 入口安定区和出口安定区
bsbs50 10m0m
bd
③ 边缘区:bc 50mm
29
④ 有效传质区:
bc
单流型弓形降液管塔板:
A a2(xr2x2r2si 1 nr x)
bs
r
x
lW
双流型弓形降液管塔板:
8
二元连续板式精馏塔的工艺计算
物料衡算 实际塔板数的确定 塔高和塔径的计算 塔板结构参数的确定 塔板流动性能校核
9
一、物料衡算
全塔物料衡算 间接加热时:
F=D+W FxF= DxD+WxW 可以解出F,W。
10
二 实际塔板数的确定
1.确定理论板数 可以采用图解法或逐板计算法.
平衡数据 回流比 精馏段操作线 加料线 提馏段操作线
14物性参数的查找计算塔径由精馏塔内各段物料的摩尔流率或说体积流率决定的其影响因素有f进料流率r回流比及q涉及单位换算15轻组分1x轻组分1x重组分2进料板的平均分子量进料板对应的组成x进料板对应的组成由逐板计算得到n值各人不同ynm轻组分1y轻组分1x重组分16轻组分1y轻组分1x重组分4精馏段提馏段的平均分子量精馏段平均分子量mlm1液相平均密度查物性数据
主要设备的工艺设计计算
板式塔的结构
辅助设备的选型
主要设备的工艺条件图
设计说明书的编写
3
设计方案的确定
(一)装置流 程的确定
要求在设计说明 书上画出流程 简图。
4
塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用 分凝器或全凝器。一般,塔顶分凝器对 上升蒸汽虽有一定增浓作用,但在石油 等工业中获取液相产品时往往采用全凝 器,以便于准确地控制回流比。若后继 装置使用气态物料,则宜用分凝器。
精馏塔工艺工艺设计计算
第三章 精馏塔工艺设计计算塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层,进行传质与传热,在正常操作下,气象为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。
本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔,综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。
3.1 设计依据[6]3.1.1板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 (1) 塔的有效高度T TTH E N Z )1(-= (3-1) 式中 Z –––––板式塔的有效高度,m ; N T –––––塔内所需要的理论板层数; E T –––––总板效率; H T –––––塔板间距,m 。
(2) 塔径的计算uV D Sπ4=(3-2) 式中 D –––––塔径,m ;V S –––––气体体积流量,m 3/s u –––––空塔气速,m/su =(0.6~0.8)u max (3-3) VVL Cu ρρρ-=m a x (3-4) 式中 L ρ–––––液相密度,kg/m 3V ρ–––––气相密度,kg/m 3C –––––负荷因子,m/s2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ (3-5)式中 C –––––操作物系的负荷因子,m/sL σ–––––操作物系的液体表面张力,mN/m 3.1.2板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计W O W L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度,m ; OW h –––––堰上液层高度,m 。
32100084.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=Wh OWl L E h (3-7)式中 h L –––––塔内液体流量,m ; E –––––液流收缩系数,取E=1。
hTf L H A 3600=θ≥3~5 (3-8)006.00-=W h h (3-9) '360000u l L h W h=(3-10)式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速,m/s 。
化工原理设计--苯—甲苯分离过程板式精馏塔设计
化工原理课程设计设计题目:常压、连续精馏分离苯一甲苯混合体系目录、化工原理课程设计任务书 (1)、设计计算 (2)一)确定设计方案的原则. (2)二)操作条件的确定. (3)三). 设计方案的选定及基础数据的搜集 (4)四)精馏塔的物料衡算 (8)五)塔板数的确定 (8)(一)理论板层数NT 的求取 (8)(1).......................................................................... 最小回流比的求取;8(2)求精馏塔的气、液相负荷 (9)(3)求操作线方程 (9)(二)实际板层数的求取 (10)六)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)(1)操作压力计算 (10)(2)操作温度计算 (11)(3)平均摩尔质量计算 (11)(4)平均密度计算 (11)七)气液负荷计算 (13)八)精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)(1).................................................................. 塔径的计算13(2)塔高的计算 (14)九)塔板主要工艺尺寸的计算 (14)(1)..................................................................... 溢流装置计算14(2)塔板布置 (15)十)筛板的流体力学验算 (16)(1)气体通过筛板压强相当的液柱高度hp hc hl h. ............................16(2) 液面落差 (17)(3) 液沫夹带 (17)(5) 液泛 (17)塔板负荷性能图 (18)(1)漏液线 (18)(2) 液沫夹带线 (18)(3) 液相负荷下限线 (19)(4) 液相负荷上限线 (19)(5) 液泛线 (19)设计结果一览(表9) (21)三、个人心得体会及改进意见 (22)四、参考文献 (22)附录(符号说明) (23)一、化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书(一)设计题目:设计分离苯一甲苯连续精馏筛板塔 (二)设计任务及操作条件1、设计任务:原料处理量:f= 5300kg/h进料组成:X F=0,55 (轻组分苯的摩尔分率,下同) 塔顶产品组成: X D=0.91 分离要求:回收率??=0.95全塔效率:58%2、操作条件:平均操作压力:101.3 kPa 回流比:R=1.8Rmin 单板压降:<=0.7kPa工时:年开工时数7200 小时泡点进料:q=1 Xq=Xe=X F(三)设计方法和步骤:1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求,通过对现有资料的分析对比,选定适宜的流程方案和设备类型,初步确定工艺流程。
《化工原理课程设计》板式精馏塔设计报告
《化工原理课程设计》报告4万吨/年甲醇~水板式精馏塔设计目录一、概述 (4)1.1 设计依据·································错误!未定义书签。
1.2 技术来源·································错误!未定义书签。
1.3 设计任务及要求 (5)二:计算过程 (7)1. 塔型选择 (7)2. 操作条件的确定 (8)2.1 操作压力 (8)2.2 进料状态 (8)2.3 加热方式 (8)2.4 热能利用 (8)3. 有关的工艺计算 (9)3.1 最小回流比及操作回流比的确定·········错误!未定义书签。
3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算错误!未定义书签。
3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (17)3.4 热能利用·····························错误!未定义书签。
板式精馏塔课程设计(乙醇-水体系)
酒精连续精馏塔的设计
学 专
院 业
设 计 者 学 号
指导老师 提交日期
化工原理课程设计
目 录
第一章 设计任务书...................................................................................................................1 1.1 题目 ............................................................................................................................1 1.2 原始数据 .....................................................................................................................1 1.3 任务 ............................................................................................................................1 1.4 作业分量 .....................................................................................................................1 第二章 工艺流程说明 ...............................................................................................................2 2.1 设计方案 .....................................................................................................................2 2.1.1 塔板类型 ............................................................................................................2 2.1.2 操作压强............................................................................................................2 2.1.3 加料方式 ............................................................................................................2 2.1.4 进料状况 ............................................................................................................2 2.1.5 加热方式 ............................................................................................................2 2.1.6 塔顶冷凝方式 .....................................................................................................2 2.1.7 热能利用方式 .....................................................................................................2 2.2 工艺流程图..................................................................................................................2 第三章 工艺计算 ......................................................................................................................4 3.1 物料衡算 .....................................................................................................................4 3.1.1 摩尔分数............................................................................................................4 3.1.2 摩尔流量............................................................................................................4 3.2 回流比.........................................................................................................................4 3.3 塔板数.........................................................................................................................5 3.3.1 理论塔板数 ........................................................................................................5 3.3.2 板效率 ...............................................................................................................7 3.3.3 实际塔板数 ........................................................................................................7 3.4 主要物性参数 ..............................................................................................................7 3.4.1 操作压强............................................................................................................7 3.4.2 平均摩尔质量.....................................................................................................8 3.4.3 平均密度............................................................................................................8 3.4.4 液体表面张力.....................................................................................................9 3.4.5 蒸汽粘度.......................................................................................................... 10 3.5 气液相负荷量 ............................................................................................................ 11 3.6 小结 .......................................................................................................................... 11
精馏塔的设计计算
液流型式选取参考表
液 体 流 量 m3/h U 型流型 单流型 双流型 阶梯流型
<7
<45
<9
<70
<11
<90 90-160
<11
<110 110-200 200-300
<11
<110 110-230 230-350
<11
<110 110-250 250-400
<11
<110 110-250 250-450
兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
可考虑取常压操作,塔顶压力为4kPa(表压), 每层塔板压降p≤0.7kPa。
现在六页,总共六十五页。
3、进料状况的选择 进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切
的联系。 在实际的生产中进料状态有多种,但一般都将料液预热到
泡点或接近泡点才送入塔中,这主要是由于此时塔的操作比较 容易控制,不致受季节气温的影响。
umax C
L V V
C
C20
L
20
0.2
筛板塔,可查教材Smith图 求 C20 ; 浮阀塔可查数据手册书确定C20 。
现在十九页,总共六十五页。
0.1 0.09
0.07 0.06
C20
0.05 0.04
0.03
0.02
HT=0.6 0.45 0.3
0.15
0.01 0.01
课本P.129
Vs
VMVm
3600Vm
m3/s
L=RD
Ls
LMLm
3600Lm
m3/s
提馏段: V=V +(q-1)F L =L +F
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)。
化工原理课程设计说明书--板式精馏塔设计
前言化工生产中所处理的原料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存,运输,加工和使用的需求,时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下,使气,液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各相分挥发度的不同,使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。
实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。
本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。
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(2 0%——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。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求,另外还要有一定的潜力。
节省能源,综合利用余热。
经济合理,冷却水进出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小.即对操作费用和设备费用均有影响,因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题.本课程设计的主要内容是过程的物料衡算,工艺计算,结构设计和校核。
【精馏塔设计任务书】一设计题目精馏塔及其主要附属设备设计二工艺条件生产能力:10吨每小时(料液)年工作日:自定原料组成:34%的二硫化碳和66%的四氯化碳(摩尔分率,下同)产品组成:馏出液 97%的二硫化碳,釜液5%的二硫化碳操作压力:塔顶压强为常压进料温度:58℃进料状况:自定加热方式:直接蒸汽加热回流比:自选三设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算,工艺过程的物料衡算及热量衡算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。
精馏塔设计
设计题目板式精馏塔设计一. 设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计二. 设计任务及操作条件1. 进精馏塔的原料液含苯40%(质量%,下同),其余为氯苯;2. 产品含苯不低于95%,釜液苯含量不高于2%;3. 生产能力为3 万吨/年,原料液,每年工作日为300 天。
4. 操作条件(1)塔顶压强4kPa(表压);(2)进料热状态自选;(3)回流比自选;(4)加热蒸汽低压蒸汽;(5)单板压降≤ 0.7kPa。
三. 设备形式:筛板塔或浮阀塔四. 设计内容1. 设计方案的确定及流程说明2. 塔的工艺计算3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定(2)塔板的流体力学验算(3)塔板的负荷性能图4. 设计结果概要或设计一览表5. 辅助设备选型与计算6. 生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图7. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论符号含义X F 原料液轻组分摩尔分率mol% X D 塔顶产品轻组分摩尔分率mol% X W 塔釜产品轻组分摩尔分率mol% M F 原料液平均摩尔质量kg/kmol M D 塔顶产品平均摩尔质量kg/kmol MW 塔釜产品平均摩尔质量kg/kmol F 原料液摩尔流量kmol/h D 塔顶产品摩尔流量kmol/h W 塔釜产品摩尔流量kmol/h α相对挥发度α平均相对挥发度 R min 最小回流比 R 回流比N T 理论塔板数μA 苯的粘度mpa*s μB 氯苯的粘度mpa*s μm 平均粘度mpa*s E O 全塔效率N 精精馏段实际塔板数 N 提提馏段实际塔板数 η塔效率m 进料板位置 P D 塔顶压强kpa P F 进料板压强kpa P W 塔釜压强kpaP 1精馏段平均压强kpa P 2提馏段平均压强kpasm pa s m pa s m pa s m pa s m pa km ol kg km ol kg km olkg M km ol kg M LMF LMW LMD LM LM V V *****////212121提馏段平均液体粘度精馏段平均液体粘度进料液体粘度塔釜液体粘度塔顶液体粘度量提馏段液体平均摩尔质量精馏段液体平均摩尔质量提馏段气体平均摩尔质量精馏段气体平均摩尔质σσσσσρρq nv1精馏段气体摩尔流量koml/h q nv2提馏段气体摩尔流量kmol/hq nL1精馏段液体摩尔流量kmol/h q nL2提馏段液体摩尔流量kmol/h q nD 塔顶摩尔流量kmol/hq v1精馏段气体摩尔流量kmol/h q v2提馏段气体摩尔流量kmol/h H T 板间距mm h f 空塔气速m/s F LV 两项流动参数C 20表面张力为20mN/m 时的孔板系数 C 实际孔板系数D 塔径mm l w 堰长mmE 液流收缩系数h f 单板压降Pa 或m 液体柱 h d 干板压降Pa 或m 液体柱 h l 液体压降Pa 或m 液体柱 ∑hf 流动阻力压降 h ow 堰上液层高度m h w 进出口堰高度m w d 降液管宽m A f 降液管面积m 2 A T 塔截面积m 2A a 塔板的开孔面积m 2 τ降液管液体停留时间s h o 降液管的底隙高度m h σ粘度压降Pa 或m 液体柱 w s 安定区宽度m w c 无效区宽m r 开孔半径m x 开孔区面积m 2 d o 孔径mm t 孔间距mm δ筛板厚度mm ψ开孔率e v 液沫夹带量kg 液/kg 干气 u ow 漏液点气速m/s【设计方案】(一) 设计方案的确定本设计任务为分离苯——氯苯混合物,对于二元混合物的分离,采用连续精馏过程,采用泡点进料,将原料液预热至泡点送入塔内,塔顶采用全凝器,泡点回流。
精馏塔设计指导书
简单填料精馏塔设计设计条件与任务:F 、xF 、xD 、xw 或F 、xF 、xD 和η,塔顶设全凝器,泡点回流,塔底间接(直接)蒸汽加热。
1 全塔物料衡算求产品流量与组成〔1〕常规塔全塔总物料衡算总物料F = D + W易挥发组分 F χF =D χD +W χW假设以塔顶易挥发组分为主要产品,那么回收率η为式中F 、D 、W ——分别为原料液、馏出液和釜残液流量,kmol/h ;χF 、χD 、χW ——分别为原料液、馏出液和釜残液中易挥发组分的摩尔分率。
由〔3-1〕和〔3-2〕式得: (2) 直接蒸汽加热总物料*0F S D W +=+易挥发组分**00F D W Fx S y Dx W x +=+式中 V 0——直接加热蒸汽的流量,kmol/h ;У0 ——加热蒸汽中易挥发组分的摩尔分率,一般У0=0; W * ——直接蒸汽加热时釜液流量,kmol/h ;χ*W ——直接蒸汽加热时釜液中易挥发组分的摩尔分率。
2 计算最小回流比设夹紧点在精馏段,其坐标为(xe,ye)那么 设夹紧点在提馏段,其坐标为(xe,ye) 根底数据:气液相平衡数据3 确定操作回流比min (1.1~2.0)R R =4 计算精馏段、提馏段理论板数① 理想溶液 图解法或求出相对挥发度用逐板计算法求取。
② 非理想溶液 相平衡数据为离散数据,用图解法或数值积分法求取 精馏段11 RDfN x R x n ndxN dN x x +==-⎰⎰因 111D n n x Ry x R R +=+++所以 ()/Dfx R x n n D n dxN y x x y R =---⎰(4)提馏段 11 SfWN x S x n ndxN dN x x +==-⎰⎰因 11W n n x R y x R R +'+=-''蒸汽回流比(1)(1)(1)(1)V R D q F D FR R q W W W W+--'===+-- 所以 ()/(1)fwx S x n n n w dxN y x y x R ='---+⎰(5)式(4)、(5)中塔板由下往上计数。
板式精馏塔设计性实验
板式精馏塔设计性实验实验目的1、学会对精馏过程的实验方案进行设计,并通过是实验验证设计方案,得出实验结论,以掌握实验研究方法。
2、掌握单板效率和全塔效率的测定方法。
3、了解板式精馏塔结构及塔内的传质传热状况,掌握板式塔内温度、浓度分布规律。
4、了解实验条件与板式精馏塔分离效率的关系,确定影响分离效率的因素,并掌握其影响规律。
实验内容及要求本实验是设计性实验,根据所选用的实验设备,查阅相关文献,参考以下内容和要求,自行设计方案,并自主实施。
实验方案经老师同意后方可进行实验。
要求自行设计实验数据记录表格。
1、考察全回流条件下,开车过程中塔顶温度等参数随时间的变化情况及规律。
2、测定全回流条件下稳定操作时塔内温度的浓度沿塔高的分布数据。
3、测定全回流是全塔理论板数、总板效率和单板效率。
实验装置及流程实验原理精馏是利用液体混合物中各组分的挥发度不同而实现分离单元操作。
在精馏塔中,塔釜加热,液体沸腾,在塔内产生蒸汽逐板上升,塔顶回流逐板下降,汽液两相在塔板上多次接触,实现传质。
传热过程而达到两相一定程度的分离。
精馏塔之所以能使液体混合物得到较完全分离,关键在于回流的运用。
回流比的大小直接影响着精馏操作的分离效果与能耗。
所谓回流比,就是指塔顶回流量与采出量得比值。
可分为全回流,最小回流比和实际操作中的适宜回流比。
全回流,即不加料也不出产物,塔顶冷凝量全部从塔顶回流,这在生产上没有意义。
但这种操作容易达到稳定,故装置开工和科学研究中常常采用。
这时需要的理论板数称为最小理论板数。
当回流比不断减少,减到一定程度,需要无限多个理论板才能达到分离要求,这时的回流称为最小回流比Rm。
实际操作中最适回流比R是Rm的倍数,通常去为(1.2~2)Rm。
板效率是反映塔板及操作好坏的重要指标。
如果离开塔板的汽液两相处于平衡状态,则该塔板称为理论板。
实际操作中由于汽液接触时间有限,一般不可能达到“平衡效率”这一概念。
板效率常用单板效率和全塔效率。
化工原理课程毕业设计-乙醇跟水精馏
化工原理一、设计题目板式精馏塔的设计二、设计任务:乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计三、工艺条件生产负荷(按每年7200小时计算):6、7、8、9、10、11、12万吨/年进料热状况:自选回流比:自选加热蒸汽:低压蒸汽单板压降:≤0.7Kpa工艺参数组成浓度(乙醇mol%)塔顶78加料板28塔底0.04四、设计内容1.确定精馏装置流程,绘出流程示意图。
2.工艺参数的确定基础数据的查取及估算,工艺过程的物料衡算及热量衡算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算板间距,塔径,塔高,溢流装置,塔盘布置等。
4.流体力学计算流体力学验算,操作负荷性能图及操作弹性。
5.主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算:热负荷,载热体用量,选型及流体力学计算。
料液泵设计计算:流程计算及选型。
管径计算。
五、设计结果总汇六、主要符号说明七、参考文献八、图纸要求1、工艺流程图一张(A2 图纸)2、主要设备工艺条件图(A2图纸)目录前言 (4)1概述 (5)1.1 设计目的 (5)1.2 塔设备简介 (5)2设计说明书 (7)2.1 流程简介 (7)2.2 工艺参数选择 (8)3 工艺计算 (9)3.1物料衡算 (9)3.2理论塔板数的计算 (9)3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (9)如表3-1 (9)3.2.2 q线方程 (9)3.2.3 平衡线 (10)3.2.4 回流比 (11)3.2.5 操作线方程 (11)3.2.6 理论板数的计算 (12)3.3 实际塔板数的计算 (12)3.3.1全塔效率ET (12)3.3.2 实际板数NE (13)4塔的结构计算 (14)4.1混合组分的平均物性参数的计算 (14)4.1.1平均分子量的计算 (14)4.1.2 平均密度的计算 (15)4.2塔高的计算 (16)4.3塔径的计算 (16)4.3.1 初步计算塔径 (17)4.3.2 塔径的圆整 (18)4.4塔板结构参数的确定 (18)4.4.1溢流装置的设计 (18)4.4.2塔盘布置(如图4-4) (18)4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (19)4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (20)5 精馏塔的流体力学性能验算 (21)5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (21)5.1.1液沫夹带校核 (21)5.2.2塔板阻力校核 (22)5.2.3溢流液泛条件的校核 (24)5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (24)5.2.5 漏液限校核 (24)5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (25)5.3 塔结构数据汇总 (27)6 塔的总体结构 (29)7 辅助设备的选择 (30)7.1塔顶冷凝器的选择 (30)7.2塔底再沸器的选择 (30)7.3管道设计与选择 (32)7.4 泵的选型 (33)7.5 辅助设备总汇................................................................................................................ .. 33化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物,其中大部分是均相混合物。
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出不包括再沸器的理论板数N。 ④ 确定进料板位置。
Y 0.545827 0.591422 X
0.002743 / X
R Rmin X R 1
N N min Y N 2
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
三、塔效率的估算
1. 定义:为在指定分离要求与回流比所需理论板数NT与实际 塔板数NP的比值。 即: 2. 两个关联方法 ① Dickamer和Bradford法 根据精馏塔全塔效率关联图,有 下列公式:
板式精馏塔设计
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
一.设计方案的选定
1. 装置流程的确定
包括:热量的利用,进料方式的选择,冷
凝器的选择(全凝器或分凝器)
2. 操作压强的选择:取决于冷凝温度
包括:常压、减压、加压
化工原理课程设计
3.进料热状况的选择:用
板式精馏塔设计
q
表示
使每摩尔进料变成饱和 蒸汽所需热量 q 每摩尔进料的气化潜热
x
Ws
D
D
Lw
t
A'f
化工原理课程设计 3.1 降液管类型与溢流方式
3.1.1 降液管类型 (a)圆形降液管 (b)内弓形降液管
塔主要工艺尺寸的设计
(c)弓形降液管
它由部分壁面和一块平板围成的,由于能充分利用内空 间,提供较大降液面积及两相分离空间,被普遍用。
(d)倾斜式弓形降液管
它既增大了分离空间又不过多占用塔板面积,故适用于 大直径大负荷塔板。
气达到平衡时气液两相各组分组成的关系。
物系的分类:理想物系和非理想物系。
理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律(Raoult’s law),
即
式中
0 0
pA pA xA pB pB xB pB (1 x A )
0
p——溶液上方组分的平衡分压
p0——同温度下纯组分的饱和蒸气压 x——溶液中组分的摩尔分率
HT
hL
D
堰上液层高度how 也可按 Francis 公式计算
ho
Hd
hw
化工原理课程设计
堰上液层高度
塔主要工艺尺寸的设计
平直堰的hOW按下式计算
2.84 Lh hOW E 1000 lW l W - 堰长,m Lh - 塔内液体流量,m³ /h E - 液流收缩系数,一般取1
PyA x A y A x A PyB xB yB xB
整理后,略去下标.
yA xA 1 yA 1 xA
气液平衡方程
x y 1 ( 1) x
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
3.二元物系连续板式精馏塔的工艺计算
1.物料衡算与操作线方程 ①全塔物料衡算 总物料 易挥发组分 F=D+W FxF=DxD+WxW
五种进料热状况: q 1.0 冷液进料: 饱和液体(泡点)进料: q 1.0 饱和蒸汽(露点)进料: 1 q 0 气液混合进料: q0 过热气进料: q0 原则上采用冷液进料,但通常采用泡点进料。
化工原理课程设计
4. 加热方式的选择
板式精馏塔设计
大多采用间接蒸汽加热,设置再沸器。
化工原理课程设计 3.1.2 溢流堰的类型
单流型 液体流程 较长,板面利 用好, 塔板 结构简单,直 径2.2米以下 的塔。
塔主要工艺尺寸的设计
U型流 小液体负 荷,液体流 程长,板面 利用好,板 效较高,但 液面落差大。
双溢流
流程短可 减少液面落 差,但板面 利用率低且 结构复杂, 用于液体负 荷大,直径 2m以上塔。
4Vs u
塔主要工艺尺寸的设计
2.1 计算公式: D
式中 Vs — 气体体积流量,m³ /s u — 空塔气速,m/s
u (0.6 ~ 0.8)u max
L V u max C V
C C 20 (
20
) 0 .2
C为负荷系数,可由Smith关联图查取。如图5-1所示。 注意:查得的负荷系数为液体表面张力σ=20mN/m的值C20 ,故 一般应将C值加以修正。
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塔主要工艺尺寸的设计
2. 塔径
2.2 圆整 将计算所得塔径向系列标准圆整
400、500、700、800、1000 ···· 4600 ··· 2.3 变径塔或通径塔
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3. 溢流装置设计
塔主要工艺尺寸的设计
hL
how hw
Af Hd
溢流堰
降液管
HT
受液盘 ho
Aa W's Wd
11 12 13 b 0 x W
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
xN-1 V,yW
xF
0.2 0.4 0.6 0.8 x 理论板数的图解
xD
L, xN-1
W, xW
N
精馏塔的逐板计算
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(3)简捷法 (Gilliland)
板式精馏塔设计
① 求算Rmin和选定R。 Rmin的求算如下式: a. 进料为饱和液体时, ∵ xq = xF ,故
阶梯溢流 结构复杂, 适用于大塔径 负荷大的塔。
一般可根据初估塔径和液体流量,参考表5-2选塔板的 液流型式。
化工原理课程设计
塔主要工艺尺寸的设计
化工原理课程设计 4. 溢流堰装置的设计计算
4.1 溢流堰 4.1.1 堰长 lw 单流型 lw 为(0.6 ~ 0.8)D 双溢流 lw 为(0.5 ~ 0.7)D
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
第三节 双组分溶液的气液平衡
根据道尔顿分压定律和拉乌尔定律
P pA pB pA xA pB (1 xA )
0 0
P pB xA 0 0 p A pB
0
(a)
当总压P不高时,平衡的气相可视为理想气体,服从道尔顿 分压定律,即
p A PyA
若how小于6mm,应采用齿形堰
化工原理课程设计
生产能力大;传质、传热效率高;流体流动的摩
擦阻力小;操作稳定,适应性强,操作弹性大;结构
简单,材料耗用少;制造安装容易,操作维修方便。 应综合考虑以上诸因素。
化工原理课程设计 第二节 板式精馏塔的工艺设计
主要内容: 一. 设计方案的确定 二. 物料衡算和操作线方程 三. 理论板数的求算方法 四. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计
L qF W m x xW L qF W L qF W
L L qF
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板式精馏塔设计
④进料线方程( q 线方程)
q xF y x q 1 q 1
q 线方程代表精馏段操作线与提留段操作线交点
的轨迹方程。
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
4. 理论板数的求算
NT 1 Z HT ET
1.2 板间距HT选取的一般依据
塔径DT/m 板间距HT/mm 0.3~0.5 200~300 0.5~0.8 250~350 0.8~1.6 300~450 1.6~2.4 350~600 2.4~4.0 400~600
选定时,还要考虑实际情况。
化工原理课程设计 2. 塔径
板式塔。
0.245
适用于 L 0.1 ~ 7.5 ,且板上液流长度≤1.0的一般工业
粘度可用加和法估算:
L x i Li
第二章
主要内容: 1. 塔高
塔主要工艺尺寸的设计
2. 塔径
3. 溢流装置与液体流型
4. 塔板设计
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1. 塔高
塔主要工艺尺寸的设计
1.1 计算公式:
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平衡曲线形状不正常情况下Rmin求法
板式精馏塔设计
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② 计算Nmin
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xD 1 xW lg 1 xD xW 1 N min lg am
化工原理课程设计
板式精馏塔设计
R R min ③ 计算 R 1 值。在吉利兰图横坐标上找到相应点, 自此点引铅垂线与曲线相交,由交点相应的纵坐标值求算
1 xD am1 xD R min xF 1 yF am 1
b. 进料为饱和蒸汽时, ∵ Yq = YF ,故
1 amxD 1 xD R min yF 1 yF 1 am 1
对于平衡曲线形状不正常的情况,可用作图法求Rmin.
塔主要工艺尺寸的设计
也可由溢流强度计算筛板及浮阀塔的 lw :
Lh / lW 100 ~ 130m /(m h)
3
其中
D- 塔径 lw - 溢流堰长 Lh - 液体流量
化工原理课程设计 4.1.2 堰高 hw
塔主要工艺尺寸的设计 how
hL hW hOW
式中 hL - 板上液层高度(一般 50~100mm) how - 堰上液层高度 (可按图5-6进行计算,一般低 于60mm)
化工原理课程设计
1 y1
板式精馏塔设计
2 1 3
V, y1
y2
4 5 6
a
y1
1 D, xD
0.8
x1
d f
y2 x1
x2 L, xD yn
yn+1 V L
2
0.6 y
7 8
n
xn
F, xF N1
N1+1 V ym m
0.4
xN1
L xm-1
9 c
0.2
10
ym+1 xm yN-1 xm+1
m+1 N-1