蒸馏塔的设计-
学习情境四 蒸馏塔的设计与操作
溶液沸腾时,溶液上方的总压应等于各组分分压之和
P pA pB p x p 1 xA
0 P pB xA 0 0 p A pB
0 A A
0 B
泡点方程
poA、 poB 取决于溶液沸腾温度，上式表达一定总压 下液相组成与溶液泡点温度关系。已知溶液的泡点 可由上式计算液相组成；反之，已知溶液组成也可 算出溶液泡点。 纯组分 饱和蒸汽压与温度的关系，用Antoine方程表示:
（二）操作线方程 在连续精馏塔中，因原料液不断从塔的中部加入，致使精馏 段和提馏段具有不同的操作关系。
1．精馏段操作线方程
对精馏段的第 n 十 1 层板以上塔 段及冷凝器作物料衡算，以单 位时间为基准: 总物料衡算： V=L+D 易挥发组分衡算：vyn+1=Lxn+DxD 式中 :V—— 精馏段上升蒸汽的 摩尔流量，kmol/h； L—— 精馏段下降液体的摩尔流 量，kmol/h； yn+1—— 精馏段第 n 十 1 层板上升 蒸汽中易挥发组分的摩尔分数； xn—— 精馏段第 n 层板下降液体 中易挥发组分的摩尔分数。
精馏计算
一、全塔物料衡算
稳定连续操作的精馏塔，以单位时间 为基准，则全塔物料衡算式为： 总物料衡算： F=D+W 易挥发组分衡算： F xF=D xD +W xW 式中： F、D、W——分别为原料、塔顶产品 和塔底产品 的流量，Kmol/h； xF、xD、xW——分别为原料、塔顶产 品和塔底产品中易挥发组分的摩尔分 数。 全塔物料衡算式应用：确定产品流量 及组成。
塔顶轻组分的回收率
DxD 100% ： D FxF
W ( 1 x ) W 100% 塔釜难挥发组分的回收率 W ： W F (1 xF )
正戊烷-正己烷连续蒸馏塔的设计.doc
正戊烷-正己烷连续蒸馏塔的设计.设计师姓名:魏源讲师:尚(教授)板式精馏塔文字教材；广州大学化学化工学院《化工原理》课程设计；蒸馏塔设计项目；正戊烷-正己烷连续蒸馏塔的设计名称；魏源班:121班化学工程学生人数:120520081讲师:尚(教授)设计日期:从2015年1月5日至2015年1月14日，WORD教育材料在前面的第5段中列出。
化工原理课程设计任务书61.1概述71.2基本原理71.3确定设计原则81.4设计步骤81.5设计内容91.6操作压力91.7加热方法91.8进料状态10 1.9回流比111.10热能利用111.11工艺流程图12第2章工艺设计计算142.1设计任务和条件142.2工艺计算142.2.1物料平衡计算142 . 2 . 2 . 2 模拟253.1蒸馏塔的简单设计模块DSTWU 263.2蒸馏塔简单检查模块Distl 283.3蒸馏塔的严格计算模块RadFrac 29第4章蒸馏塔工艺条件和相关物理性质数据的计算394.1操作压力394.2操作温度394.3平均摩尔质量394.4平均密度404.4.1蒸馏段的平均密度404.4.2汽提段的平均密度414.5液体的平均表面张力计算424.6 蒸馏塔的工艺尺寸445.1塔直径的计算445.2蒸馏塔有效高度的计算47第六章塔板主要工艺尺寸的计算486.1蒸馏段主要工艺尺寸的计算486.1.1溢流堰486.1.2塔板布置和浮阀数量和布置的计算516 .2蒸馏段主要工艺尺寸的计算536.2.1溢流单元的计算536.2.2塔板布置和浮阀数量和布置54 塔板流体动力学检查577.1精馏段流体动力学检查577.1.1气相压降通过浮阀塔577.1.2浸没塔检查587.1.3雾沫夹带检查597.2精馏段流体动力学检查617.2.1气相压降通过浮阀塔617.2.2浸没塔检查617.2.3夹带检查62第8章塔盘负载性能图638.1精馏段塔盘负载性能图638.1.1夹带线638.1 658.2汽提段塔盘负负荷性能图表668.2.1夹带线668.2.2溢流线678.2.3液体负荷上限线688.2.4泄漏线688.2.5液体负荷下限线69蒸馏段浮阀塔盘工艺设计计算结果汇总表1 71蒸馏段浮阀塔盘工艺设计计算结果汇总表2 72第9章热平衡739.1热平衡739.1塔顶冷凝器冷热平衡739.1.2总塔盘热量结构设计8110.1整体结构8110.1.1基本结构8110.1.2塔的主要尺寸8110.1.3气缸和气缸盖8310.1.4塔的总有效高度-魏源讲师:尚(教授)板式精馏塔文字教材；广州大学化学化工学院《化工原理》课程设计；蒸馏塔设计项目；正戊烷-正己烷连续蒸馏塔的设计名称；魏源班:121班化学工程学生人数:120520081讲师:尚(教授)设计日期:从2015年1月5日至2015年1月14日，WORD教育材料在前面的第5段中列出。
原油常压蒸馏塔工艺设计
原油常压蒸馏塔工艺设计原油常压蒸馏塔工艺设计原油常压蒸馏塔是炼油厂中最基本的设备之一，其主要作用是将原油分离成不同的馏分。
在设计常压蒸馏塔时，需要考虑多个因素，包括原油的物理化学性质、塔的结构和操作参数等。
下面将详细介绍常压蒸馏塔的工艺设计。
一、原油物性分析在设计常压蒸馏塔时，首先需要对原油进行物性分析。
原油的物性包括密度、粘度、沸点范围、蒸汽压等。
这些物性参数对于确定塔的操作参数和分离效果至关重要。
二、塔的结构设计常压蒸馏塔的结构包括塔底、塔体和塔顶三部分。
塔底主要包括进料管、分离器和液位控制器等。
塔体由多个塔板组成，塔板上通常设置有气液分离器和液相收集器。
塔顶包括冷凝器、回流器和出料管等。
在设计塔的结构时，需要考虑原油的物性和塔的操作参数。
例如，对于高沸点的原油，需要增加塔板数目和塔高度，以提高分离效果。
而对于低沸点的原油，则需要减少塔板数目和塔高度，以降低能耗和成本。
三、操作参数设计常压蒸馏塔的操作参数包括进料温度、进料流量、回流比、塔顶温度等。
这些参数对于塔的分离效果和能耗有着重要的影响。
在设计操作参数时，需要考虑原油的物性和塔的结构。
例如，对于高沸点的原油，需要提高进料温度和回流比，以提高分离效果。
而对于低沸点的原油，则需要降低进料温度和回流比，以降低能耗和成本。
四、塔的优化设计在完成初步设计后，需要对塔进行优化设计。
优化设计的目的是提高分离效果和降低能耗和成本。
常用的优化方法包括增加塔板数目、调整操作参数、改变塔的结构等。
总之，常压蒸馏塔的工艺设计需要考虑多个因素，包括原油的物性、塔的结构和操作参数等。
只有在充分考虑这些因素的基础上，才能设计出高效、节能的常压蒸馏塔。
化工原理蒸馏塔课程设计简易步骤
关于课程设计的几点说明1.《化工原理课程设计》是我们学完《化工原理》理论课后，综合应用本门课程和有关先修课程知识，完成以单元操作为主的一次设计实践，是体察工程实际问题复杂性的初次尝试，是综合性和实践性都较强的学习环节。
2.通过课程设计，希望大家：①初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序；②学会查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式；③培养理论联系实际的正确设计思想，学会综合运用已学过的理论知识去分析和解决工程问题；④培养准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算的能力；⑤提高运用工程语言（简洁的文字、清晰的图表、正确的计算）表达设计思想和计算结果的能力。
---------------《化工原理》课程设计说明书设计题目学生姓名指导老师学院专业班级完成时间目录1.设计任务书……………………………………………（）2.设计方案的确定与工艺流程的说明…………………（）3.全塔物料衡算………………………………………（）4.塔板数的确定………………………………………（）5.精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算………（）6.精馏段的汽液负荷计算………………………………（）7.精馏段主要工艺结构尺寸的计算…………………（）8.精馏段塔板的流体力学验算…………………………（）9.精馏段塔板的汽液负荷性能图………………………（）10.精馏段计算结果汇总…………………………………（）11.设计评述………………………………………………（）12.参考文献………………………………………………（）13.附件……………………………………………………（）附件1：附图1精馏工艺流程图附件2：附图2弓形降液管参数图附件3：附图2塔板布置图设计任务书一、设计题目：混合液板式精馏塔设计二、原始数据及操作条件：年处理量：万吨料液初温：35℃料液浓度：（苯的质量分率）塔顶产品浓度：96%（苯的质量分率）塔底釜液含甲苯量不低于98%（以质量计）每年实际生产天数300天（每年有两个月检修）精馏塔塔顶压强：4kPa(表压)压力：常压，单板压降不大于0.7kPa假定总板效率为：0.6设备型式：（选择浮阀塔或筛板塔）三、设计内容1、塔的工艺设计1）选择工艺流程和工艺条件：加料状态、塔顶蒸汽冷凝方式、塔釜加热方式等2）精馏工艺计算：物料衡算确定各物料流量和组成。
抽提蒸馏塔与再沸器的平面布置及管道设计
山 东 化 工 收稿日期：２０１８－０２－２７作者简介：管晓玉（１９８４—），女，吉林农安人，工程师，硕士研究生，主要从事管道设计工作。
抽提蒸馏塔与再沸器的平面布置及管道设计管晓玉（中石化广州工程有限公司，广东广州 ５１００００）摘要：以某公司０．５５Ｍｔ／ａ芳烃抽提装置为例，介绍了抽提蒸馏塔与其中段再沸器、塔底再沸器的平面布置及管道设计的特点。
满足工艺要求并在工艺校核后，确定再沸器的安装高度。
采用支耳处设置弹簧、取消螺栓孔以及增加聚四氟乙烯板等方法，来消除竖向和横向应力，为同类设备的管道设计工作提供参考。
关键词：抽提蒸馏塔；再沸器；平面布置；管道设计中图分类号：ＴＱ０５５．８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）０７－０１２４－０２ＬａｙｏｕｔａｎｄＰｉｐｉｎｇＤｅｓｉｇｎｏｆＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＴｏｗｅｒａｎｄＲｅｂｏｉｌｅｒＧｕａｎＸｉａｏｙｕ（ＳＩＮＯＰＥＣＧｕａｎｇｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆ０．５５Ｍｔ／ａａｒｏｍａｔｉｃｓｅｘｔｒａｃｔｕｎｉｔｔｏｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｌａｙｏｕｔａｎｄｐｉｐｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｔｏｗｅｒ，ｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｒｅｂｏｉｌｅｒａｎｄｂｏｔｔｏｍｒｅｂｏｉｌｅｒ．Ｔｈｅｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｈｅｉｇｈｔｏｆｍｉｄｄｌｅｓｅｃｔｉｏｎｒｅｂｏｉｌｅｒｎｅｅｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｄｅｍａｎｄｓａｎｄｃｈｅｃｋｉｎｇ．Ｕｓｉｎｇｓｐｒｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ，ｃａｎｃｅｌｉｎｇｂｏｌｔｈｏｌｅｓａｎｄｐｕｔｔｉｎｇＰｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅａｔｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｌａｔｅｏｆｒｅｂｏｉｌｅｒｃａｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｓｅｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｇｏｏｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｉｐｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｔｏｗｅｒ；ｒｅｂｏｉｌｅｒ；ｐｉｐｉｎｇｄｅｓｉｇ，；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｌａｙｏｕｔ；ｐｉｐｉｎｇｄｅｓｉｇｎ 在石油化工装置中，再沸器与精馏塔合用是常见的组合工艺，其工艺设备布置及管路设计的优化有利于整个管系和设备的稳定运行。
蒸馏塔设备规范
塔设备设计、塔设备的结构设计塔设备在石油、化工等生产中，广泛用于精馏、吸收、萃取、气体增湿、离子交换等单元操作中。
虽然所进行的工艺过程（单元操作）各不相同，其结构形式各异但根据塔的内件结构可将塔设备划分为板式塔和填料塔两大类。
不论是板式塔还是填料塔，均由以下几部分组成：塔体由筒体、封头、联接法兰等组成。
内件由塔盘、填料及支承装置组成。
支座一般采用裙式支座。
附件包括人孔、手孔、各种接管、吊柱、操作台、扶梯、保温层等。
（一）板式塔图5-1 板式塔1 板式塔的总体结构及其分类板式塔的结构示意图如图5-1 所示。
板式塔的主体部分由塔体和裙座构成。
塔体和裙痤多采用钢板焊制。
裙座为上端与塔体底封头焊接在一起，下端通过地脚螺栓固定在基础上。
有的塔体需用铸钢制造时，采用以每层塔盘为一段，用法兰联接的形式。
板式塔的内件主要由多层塔盘组成。
各层塔盘的结构相同，由气液接触元件（如浮阀、筛孔、泡罩等）、塔盘板、溢流装置、降液管受液盘以及支承件、紧固件等元件组成。
一般塔盘间距相同。
开有人孔的塔盘间距较大，通常为700mm 。
最底一层塔盘到塔底的距离也比塔盘间距高，因为塔底空间起着贮槽的作用，保证料液有足够的储存，使塔底液体不致流空。
最高一层塔盘和塔项距离也高于塔盘间距，在这一段上往往装有除沫器。
塔盘结构有整块式和分块式两种。
采用形式与塔径大小有关，当直径小于700mm 的板式塔采用整块式塔盘，由于塔体分段，所以塔盘的安装可在塔外进行，塔体不需开设人孔。
当塔的直径大于700mm 时，应采用分块式塔盘，塔体上开设人孔，塔盘的装、拆可以在塔内进行。
按塔盘上气、液两相接触元件结构的不同，板式塔又可分为：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔以及各种复合型塔。
目前，国内石油化工生产中使用较多的板式塔为筛板塔和浮阀塔。
1．整块式塔盘结构采用整块式塔盘的塔体是由若干塔节组成，各塔节之间用法兰联接，每个塔节安装一至数块塔盘。
根据塔盘的支承方式，整块式塔盘分为定距管式和重叠式两类。
分离苯—苯乙烯混合液的浮阀塔工艺设计
化工原理课程设计分离苯—苯乙烯混合液的浮阀塔工艺设计课程设计任务书苯－苯乙烯混合液的常压连续蒸馏塔设计一、工艺要求：日处理原料量80吨，一天按20小时工作时计算。
原料液中轻组分含量41%，要求塔顶馏出液中轻组分含量不低于96%，釜液中重组分含量不低于96%（以上均为质量含量）。
二、设计条件1、操作压力：常压2、进料热状况自选3、回流比自选三、塔板类型：浮阀塔设计任务1、精馏塔的物料衡算2、塔板数的确定3、精馏塔的工艺条件及有关数据的计算4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算5、塔板主要工艺尺寸的计算6、塔板的流体力学验算7、塔板负荷性能图8、精馏塔接管尺寸计算9、绘制工艺流程图10、对设计过程的评述和有关问题的讨论目录第一部分概述1.1设计目标 (4)1.2设计任务 (4)1.3设计条件 (5)1.4设计内容 (5)1.5工艺流程图 (5)第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定 (7)二、精馏塔的物料衡算 (7)2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (7)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数 (7)2.3物料衡算原料处理量 (7)三、塔板数的确定 (8)N的求取 (9)3.1理论板层数T3.2相对挥发度 (9)3.3进料状态参数 (9)3.4最小回流比 (9)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)4.1操作压强计算 (11)4.2操作温度计算 (12)4.3平均摩尔质量计算 (12)4.4平均密度计算 (13)4.5液相平均表面张力计算 (14)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (15)5.1精馏段塔径的计算....................................... - 14 -5.2精馏塔的有效高度的计算 (17)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (17)6.1溢流装置计算 (17)6.2塔板布置 (21)6.3筛孔数n与开孔率 (23)七、筛板的流体力学验算 (24)7.1气体通过干板压降....................................... - 23 -e的验算 (26)7.2雾沫夹带量V7.3液泛验算 (27)八、塔板负荷性能图 (28)8.1漏液线 (28)8.2雾沫夹带线 (29)8.3液相负荷下限线 (29)8.4液相负荷上限线 (30)8.5液泛线 (30)九、接头管设计 (33)9.1接管尺寸 (33)9.2回流管管径 (34)9.3塔底进气管 (34)9.4加料管管径 (34)9.5料液排出管管径 (34)十一、有关问题的讨论 (36)设计一览表 (38)操作方案的说明： (38)总结 (38)参考文献 (39)第一部分概述1.1设计目标分离苯与苯乙烯混合液的浮阀式精馏塔设计1.2设计任务日处理原料量80吨，一天按20小时工作时计算。
化工分离工程的案例教学
化工分离工程的案例教学1. 概述分离工程是化工工程中的一个重要领域，它主要涉及将混合物中的组分分离出来，以获得纯净的产品或者回收有价值的物质。
本文将通过一些实际案例来介绍化工分离工程的应用和教学。
2. 蒸馏塔的设计与优化2.1 设计原理蒸馏塔是分离工程中最常用的设备之一，它利用液体混合物在不同温度下的沸点差异来完成分离。
在设计蒸馏塔时，需要考虑到混合物的性质、塔板设计和塔顶与塔底的操作条件等因素。
2.2 案例分析：乙醇-水混合物的精馏在乙醇工业中，乙醇-水混合物的精馏是一个常见的工艺过程。
通过对混合物进行多级蒸馏，可以得到高纯度的乙醇产品。
2.2.1 塔板设计塔板是蒸馏塔中的关键组成部分，它用于增加混合物与分馏剂之间的接触，从而实现分离。
在乙醇-水精馏的案例中，塔板的设计要考虑到乙醇与水的沸点差异和塔板上液相和气相的流动状态。
2.2.2 塔顶与塔底操作条件在乙醇-水精馏过程中，塔顶的操作条件通常是冷凝器冷却乙醇蒸汽，并将其液化回流到塔柱中。
而塔底则通常采用回流泵将水回流到塔柱中。
优化塔顶与塔底的操作条件可以提高精馏的效率和产品的纯度。
2.3 优化策略蒸馏塔的设计与优化是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
在乙醇-水混合物精馏的案例中，常用的优化策略包括增加塔板数目、改善传热效果、调整进料位置等。
3. 萃取工艺的应用与优化3.1 工艺原理萃取是一种利用溶剂将混合物中的组分从原料相中分离出来的过程。
它广泛应用于化工工程中，可以用于分离有机物、金属离子等。
在萃取工艺中，选择合适的溶剂和工艺条件是关键。
3.2 案例分析：植物提取物的萃取植物提取物的萃取是化妆品、食品等工业中常见的工艺过程。
通过选择合适的溶剂和优化操作条件，可以提高产率和产品的纯度。
3.2.1 溶剂选择在植物提取物的萃取中，常用的溶剂包括乙醇、乙酸乙酯等。
需要考虑到溶剂的毒性、成本和环境影响等因素。
3.2.2 工艺优化优化植物提取物的萃取工艺可以提高产率和产品的质量。
蒸馏塔与裙座的机械设计
《化工设备基础及设计》课程设计蒸馏塔与裙座的机械设计目录板式塔设备机械设计任务书 (1)1. 设计任务及操作条件 (1)2. 设计内容 (1)3. 设计要求 (1)1、塔的设计条件及主要物性参数表 (2)2、塔设备设计计算程序及步骤 (3)按设计压力计算塔体和封头厚度 (3)塔设备质量载荷计算 (3)自振周期计算 (5)地震载荷与地震弯矩计算 (5)风载荷与风弯矩计算 (7)偏心弯矩 (9)最大弯矩 (9)圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 (10)塔设备压力试验时的应力校核 (11)裙座轴向应力校核 (12)基础环设计 (14)地脚螺栓计算 (15)3、设计结果汇总表 (16)4、设计评论 (17)5、参考资料 (18)附图1 浮阀塔装配图板式塔设备机械设计任务书1. 设计任务及操作条件：试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。
已知条件为：塔体内径Ｄi＝1800mm，塔高40m，工作压力为1.2MPa，设计温度为350℃，介质为原油，安装在湛江郊区，地震强度为7度，塔内安装45层浮阀塔板，塔体材料选用20R，裙座选用Q235A。
2. 设计内容（1）根据设计条件选材；（2）按设计压力计算塔体和封头壁厚；（3）塔设备质量载荷计算；（4）风载荷与风弯矩计算；（5）地震载荷与地震弯矩计算；（6）偏心载荷与偏心弯矩计算；（7）各种载荷引起的轴向应力；（8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；（9）塔体水压试验和吊装时的应力校核；（10）基础环设计；（11）地脚螺栓计算；（12）板式塔结构设计。
3. 设计要求：（1）进行塔体和裙座的机械设计计算；（2）进行裙式支座校核计算；（3）进行地脚螺栓座校核计算；（4）绘制装备图（2＃图纸）1、塔的设计条件及主要物性参数表将全塔分为6段，计算截面分别为0－0、1－1、2－2、3－3、4－4、5－5、。
表1 设计条件及主要物性参数表已知设计条件分段示意图塔体内径D i2000mm塔体高度H40000mm工作压力p o 1.2MPa设计压力p 1.3MPa设计温度t350℃塔体材料20R 许用应力[σ] 133MPa[σ]t86MPa设计温度下弹性模量E 1.73×105MPa 常温屈服点σs235MPa厚度附加量C 1.8mm塔体焊接接头系数φ 1.0 介质密度ρ810kg/m3塔盘数N45每块塔盘存留介质层高度h w100mm 基本风压值q0750N/m2地震设防烈度7度场地土类别Ⅱ类偏心质量m e4000kg偏心矩e1800mm 塔外保温层厚度δs100mm保温材料密度ρs300kg/m3裙座材料Q235-A许用应力75MPa 常温屈服点σs225MPa 设计温度下弹性模量E s厚度附加量C s 1.8mm 人孔、平台数7地脚螺栓材料Q235-A 许用应力[σ]bt 147MPa 腐蚀裕量C23mm 个数n162、塔设备设计计算程序及步骤按设计压力计算塔体和封头厚度计算内容计算公式及数据液注静压力p H /MPa 可忽略计算压力p c /MPa 3.1==+=p p p p H c圆筒计算厚度δ/mm 71.133.10.186218003.1][2=-⨯⨯⨯=-=cti c p D p φσδ圆筒设计厚度δc /mm 51.158.171.13=+=+=C n δδ 圆筒名义厚度δn /mm 20=n δ圆筒有效厚度δe /mm 2.188.120=-=-=C n e δδ封头的计算厚度δh /mm66.133.15.00.186218003.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯=-=ctic h p D p φσδ封头设计厚度δhc /mm 46.158.166.13=+=+=C h hc δδ 封头名义厚度δhn /mm 20=hn δ封头有效厚度δhe /mm2.188.120=-=-=C hn he δδ塔 设 备 质 量 载 荷 计 算计算内容计算公式及数据0～11～22～33～4 4～5 5～顶塔段内直径D i /mm 1800塔段名义厚度δni /mm20塔段长度l i /mm 100020007000100001000010000塔体高度H 1/mm 40000 筒体密度ρ/kg/m 3 7.85×103【1】单位筒体质量 m 1m /kg/m 898 筒体高度H 1/mm 36350筒体质量m 1/kg 30.3264235.368981=⨯=m 封头质量m 2/kg 2.114021.5702=⨯=m 【2】裙座高度H 3/mm3000计算内容 计算公式及数据 0～11～22～3 3～44～55～顶裙座质量m 3/kg 269438983=⨯=m塔体质量m 01/kg3647626942.114030.3264232101=++=++=m m m m8982366628689808980 8966塔段内件质量m 02/kg858875458.1442202=⨯⨯⨯=⨯⨯=ππN i q N D m(浮阀塔盘质量2/75m kg q N =)【3】 －－1145267224812290保温层质量m 03/kg6832300)89.020.1(230035.36)84.104.2(42])2()22[(42203202203=⨯-⨯+⨯⨯-⨯='++-++=πρδδδπm H D D m n i s n i m 03'——封头保温层质量，（kg ）【4】－ 93 1280 1828 1828 1803平台、扶梯质量m 04/kg平台质量q p ＝150kg/m 2 笼式扶梯质量q F ＝40kg/m 平台数量n ＝7 笼式扶梯高度H F ＝39m5924394015075.0])1.0202.028.1()9.021.0202.028.1[(421])22()222[(4222203=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯+-⨯+⨯+⨯+⨯=⨯+⨯++-+++=πδδδδπFF p n i n i H q nq D B D m4080903 1647 1647 1607操作时塔内物料质量m 05/kg1370681089.0810)8.1451.0(8.14)(42110205=⨯+⨯+⨯⨯⨯=++=πρρπf w i V h N h D m－721 4947 2886 2679 2473人孔、接管、法兰等附件质量m a /kg按经验取附件质量为：91193647625.025.001=⨯==m m a224 592 1571 2245 2245 2242计算内容计算公式及数据 0～11～22～3 3～44～5 5～顶充液质量m w /kg9428081089.02100035.368.1424202=⨯⨯+⨯⨯⨯=+=πρρπwf w i w V H D m－890 17813 25447 25447 24683 偏心质量m e /kg再沸器：m e ＝4000－－4000－－－ 操作质量m 0/kg8464540009119137065924683285883647605040302010=++++++=++++++=ea m m m m m m m m1162 3852 20132 20258 19860 19381 最小质量m min /kg64069400091195924683285882.0364762.004030201min =++++⨯+=+++++=ea m m m m m m m1162 3131 14269 15235 15196 15076最大质量m max /kg16521940009119942805924683285883647604030201max =++++++=++++++=ea w m m m m m m m m11624021 32998 42819 42628 41591自 振 周 期 计 算计算内容计算公式及数据塔体内直径D i /mm 1800 塔体有效厚度δe /mm 18.2 塔设备高度H ，mm 40000 操作质量m 0/kg84645塔设备的自振周期T 1/s55.1101800201073.140000846454000033.901033.903353301=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--ie D E H m HT δ地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算各段操作质量m i /kg 1162 3852 20132 20258 19860 19381 各点距地面高度500 20006500 150002500035000计算内容 计算公式及数据 0～1 1～22～3 3～44～5 5～顶h i 1.5 1.12×104 8.94×104 5.24×105 1.84×106 3.95×106 6.55×106m i h i 1.51.30×1073.44×108 1.05×1010 3.73×1010 7.84×1010 1.27×1011∑==615.1i ii h m A2.536×1011h i 3 1.25×1088.00×1092.75×10113.38×10121.56×10134.29×1013m i h i 31.45×1011 3.08×1013 5.54×1015 6.85×1016 3.10×1017 8.31×1017∑==613i ii h m B1.215×1018 A/B2.09×10－7基本振型参与系数ηk15.175.111009.2iik h h BA -⨯==η 0.00234 0.0187 0.110.3850.8261.37综合影响系数C Z取C Z ＝0.5【5】 地震影响系数最大值 αmaxαmax ＝0.23【5】（设计烈度为7度）各类场地土的特征周期T gT g ＝0.3【5】（Ⅱ类场地土、近震时）地震影响系数α1max9.0max 9.0112.0052.023.055.13.0ααα>=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=∙⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=TT g1α不得小于46.023.02.02.0max =⨯=α水平地震力F k1/Ngm C F k k Z k 111ηα=0.69418.37 564.84 1989.30 4184.10 6772.35操作质量m 0/kg84645底截面处地震弯矩001-E M/N ·mm801001109478.34000081.984645052.05.035163516⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==-gHm C M Z E α计算内容计算公式及数据 0～11～22～3 3～44～5 5～顶底截面处地震弯矩00-EM/N ·mm880010010935.4109478.325.125.1⨯=⨯⨯==--E EMM截面1－1处地震弯矩11-EM/N ·mm85.35.25.35.25.35.25.35.2011111110861.4)10004100040000144000010(4000017581.984645052.05.0825.1)41410(175825.125.1⨯=⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+⋅-⨯==--hh HHHg m C M MZ E Eα截面2－2处地震弯矩22-EM/N ·mm85.35.25.35.25.35.25.35.2012212210417.4)30004300040000144000010(4000017581.984645052.05.0825.1)41410(175825.125.1⨯=⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+⋅-⨯==--hh HHHg m C M MZ E Eα风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算计算内容计算公式及数据0～11～22～33～44～55～顶各计算段的外径D Oi /mm184020218002=⨯+=+=n i Oi D D δ塔顶管线外径d O /mm 300 第i 段保温层厚度 δsi /mm100 管线保温层厚度 δps /mm100 笼式扶梯当量宽度K 3400 各计算段长度l i /mm 1000 2000 7000 10000 10000 10000 操作平台所在计算段的长度l 0/mm 1000 2000 7000 10000 10000 10000 平台数0 0 1 2 2 2 各段平台构件的投影面积∑A/mm 28.1×1052×8.1×1052×8.1×1052×8.1×105风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算计算内容计算公式及数据 0～11～2 2～3 3～44～5 5～顶操作平台当量宽度K 4/mm42l A K ∑=操作平台当量宽度 K 4/mm0 0231.4 324 324 324各计算段的有效直径D ei /mmpsO si Oi ei d K D D δδ224++++= 2540 2540 2771 28642864 2864432K K D D si Oi ei +++=δ24402440 2671 2764 2764 2764 各计算段顶截面距地面的高度h it /m 1310203040风压高度变化系数f i 根据h it 查课程设计指导书表5-7【6】 0.80.81.01.25 1.42 1.56体型系数K 1 0.7 基本风压值 q 0/N/m 2750 塔设备的自振周期 T 1/s1.55 q 0T 121802脉动增大系数ξ（B 类） 查课程设计指导书表5-8【6】2.75脉动影响系数νi （B 类） 查课程设计指导书表5-8【6】 0.72 0.72 0.72 0.79 0.82 0.85 h it /H 0.0250.0750.250.50.751u1.0第i 段振型系数φzi 根据h it /H 与u 查课程设计指导书表5-10【6】0.020.020.11 0.35 0.66 1.00各计算段的风振系数K 2iizii i f K φξν+=121.0491.049 1.2181.6082.048 2.498各计算段的水平风力P i /N602110-⨯=ei i i i i D l f q K K P1119.1 2238.1 12403.4 30222.4 43727.1 58593.5风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算计算内容 计算公式及数据0～11～22～3 3～44～5 5～顶0-0截面的风弯矩0-WM /N ·mm96543216321321211001068.35.58593350001.43727250004.30222150004.1240365001.223820001.1119500)2()2()2(2⨯=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=++++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++++=-l l l l l l P l l l P l l P l P M W1-1截面的风弯矩11-WM /N ·mm9654326432432322111054.35.58593340001.43727240004.30222140004.1240355001.22381000)2()2()2(2⨯=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=+++++⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++++=-l l l l l P l l l P l l P l P M W2-2截面的风弯矩22-WM /N ·mm965436543543433221024.35.58593320001.43727220004.30222120004.124033500)2()2()2(2⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=+++++++++=-l l l l P l l l P l l P l P M W偏 心 弯 矩计算内容 计算公式及数据偏心质量m e /kg 4000 偏心距e/mm 1800偏心弯矩M e /N ·mm710063.7180081.94000⨯=⨯⨯==ge m M e e最 大 弯 矩计算内容计算公式及数据0-0截面1-1截面 2-2截面 eii W M M +-3.75×1093.61×109 3.31×109 eii W i i E MM M++--25.01.48×109 1.43×109 1.32×109 最大弯矩ii M -max /N ·mm3.75×1093.61×1093.31×109计算内容 计算公式及数据0-0截面1-1截面2-2截面有效厚度 δei /mm 18.2 筒体内径D i /mm 1800计算截面以上的操作质量m 0i-i/kg846458348379631设计压力引起的轴向应力σ1/MPa14.322.18418003.141=⨯⨯==eii pD δσ32.14操作质量引起的轴向应力σ2/MPaeii ii D gm δπσ-=02 8.07 7.967.59最大弯矩引起的轴向应力σ3/MPa eii ii D M δπσ2max24-=80.97 77.95 71.59载荷组合系数K 1.2系数A00094.0100010094.0094.0=⨯==ieiR A δ 设计温度下材料的许用应力[σ]t /MPa（20R ，350℃）， []MPat86=σ【7】（Q235-A ，350℃），[]MPat75=σ【7】757586系数B/MPa（20R ，350℃），118=B 【8】（Q235-A ，350℃），118=B 【8】118118 118 KB/MPa 141.6 141.6 141.6 K[σ]t /MPa9090 103.2 许用轴向压应力[σ]cr /MPa 取以上两者中小值 90 90 103.2 K[σ]t φ/MPa 9090103.2圆筒最大组合压应力（σ2+σ3）/MPa对内压塔器[]cr K σσσ≤+32（满足要求）89.0485.91 79.06计算内容 计算公式及数据0-0截面1-1截面2-2截面圆筒最大组合拉应力（σ1—σ2+σ3）/MPa对内压塔器[]φσσσσtK ≤+-321（满足要求）72.90 69.99 96.02塔设备压力试验时的应力校核计算内容计算公式及数据试验介质的密度（介质为水）γ/kg/cm 30.001 液柱高度H/cm 4000 液柱静压力 γH/9.81/MPa 0.408 有效厚度δei /mm 18.2 筒体内径D i /mm18002-2截面最大质量m T 2-2/kg 1600364027116216521922=--=-T m试验压力p T /MPa [][]513.2861333.125.125.1=⨯⨯==tT pp σσ筒体常温屈服点 σs /MPa235 2-2截面0.9K σs /MPa253.8 2-2截面KB/MPa141.6压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力[σ]cr /MPa取以上两者中小值 141.6试验压力引起的周向应力σT /MPa9.1452.182)2.181800)(408.0513.2(2))(81.9/(=⨯++=++=eiei i T T D H p δδγσ液压试验时：s T K σσ9.09.145<=（满足要求）试验压力引起的轴向应力σT1/MPa13.622.1841800513.241=⨯⨯==ei i T T D p δσ重力引起的轴向应力 σT2/MPa25.152.18180081.9160036222=⨯⨯⨯==-πδπσeii TT D gm塔设备压力试验时的应力校核计算内容计算公式及数据弯矩引起的轴向应力 σT3/MPa5.222.181800)10063.71024.33.0(4)3.0(42792223=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=-πδπσeii e WT D M M压力试验时圆筒最大组合应力/MPa38.695.2225.1513.62321=+-=+-T T T σσσ液压试验时：φσσσσs T T T K 9.038.69321<=+-（满足要求）cr T T ][75.375.2225.1532σσσ<=+=+（满足要求）裙 座 轴 向 应 力 校 核计算内容 计算公式及数据裙座有效厚度δes /mm18.2 裙座筒体内径D is /mm 18000-0截面积A sb /mm 2 521003.12.181800⨯=⨯⨯==πδπis is sb D A0-0截面系数Z sb /mm 3 7221063.42.18180044⨯=⨯⨯==πδπs is sb D ZKB/MPa 141.6 K[σ]t s /MPa141.6 裙座许用轴向应力/MPa取以上两者中小值 141.60-0截面最大弯矩00max-M/N ·mm91075.3⨯0-0截面操作质量m 00-0/kg846450-0截面组合应力/MPa KBA g m Z Msbsb<=⨯⨯+⨯⨯=+-06.891003.181.9846451063.41075.3579000max检查孔加强管长度l m /mm120【9】 检查孔加强管水平方向的最大宽度b m /mm 450【9】检查孔加强管厚度 δm /mm12【9】 裙座内直径D im /mm1800裙 座 轴 向 应 力 校 核计算内容 计算公式及数据A m28801212022=⨯⨯==m m m l A δ1-1截面处裙座筒体的截面积A sm /mm 241014.9]28802.18)122450[(22.181800])2[(⨯=-⨯⨯+⨯-⨯⨯=-+-=∑πδδδπm es m m es im sm A b D A Z m622221081.3225900120102222⨯=-⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=m im mes m b D l Z δ1-1截面处的裙座筒体截面系数Z sm /mm 3()76221092.31081.31.9180045022.181800424⨯=⨯-⨯⨯⨯-⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∑πδδπm es im m es im sm Z D b D Z1-1截面最大弯矩11max-M/N ·mm3.75×1091-1截面处的风弯矩11-WM/N ·mm3.54×1091-1截面以上操作质量110-m /kg834831-1截面以上最大质量11max-m /kg1640571-1截面组合应力/MPaKBA g m Z Msmsm <=⨯⨯+⨯⨯=+--05.1011014.981.9834831092.31061.347911011max6.14150.461014.981.91640571092.310063.71054.33.03.0477911max 11<=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=++--smsmeW A g m Z M M计算内容计算公式及数据裙座内径D is /mm 1800裙座外径D os /mm 4.18362.18218002=⨯+=+=es is os D D δ基础环外径D ob /mm 21003001800300=+=+=is ob D D 基础环内径D ib /mm 15003001800300=-=-=is is D D基础环伸出宽度b/mm 132)4.18362100(21)(21=-=-=os ob D D b相邻两筋板最大外侧间距l /mm160【9】基础环面积A b /mm 26222210696.1)15002100(4)(4⨯=-=-=ππib ob b D D A基础环截面系数Z b /mm 3844441073.6210032)15002100(32)(⨯=⨯-=-=ππobib ob b D D D Z最大质量m max /kg 165219 操作质量m 0/kg 84645 0-0截面的风弯矩00-WM/N ·mm3.68×1090-0截面最大弯矩00max-M/N ·mm3.75×109 偏心弯矩M e /N ·mm7.063×107基础环材料的许用应力[σ]b /MPa []MPab140=σ【10】水压试验时压应力 σb1/MPa1.610696.181.9846451073.61075.3689000max1=⨯⨯+⨯⨯=+=-bbb A g m Z Mσ操作时压应力σb2/MPa7.210696.181.91652191073.610063.71068.33.03.06879max 002=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=-bbeWb A g m Z M M σ混凝土基础上的最大压力σbmax /MPa 取以上两者中大值 6.1 b/l825.0160/132/==l b计算内容计算公式及数据2max b b σ1062861321.622max =⨯=b b σ 2max l b σ1561601601.622max =⨯=l b σ对X 轴的弯矩M x /N ·mm/mm由b/l 得：【11】8.1756310628616525.0=⨯=x M对Y轴的弯矩M y /N ·mm/mm 由b/l 得：【11】2.1219915616007812.0=⨯=y M计算力矩M s /N ·mm/mm取以上两者中大值17563.8有筋板时基础环厚度/mm 44.271408.175636][6=⨯==bs b M σδ 经圆整取30=b δ地 脚 螺 栓 计 算计算内容 计算公式及数据最小质量m min /kg 64069 操作质量m 0/mm 84645 0-0截面的风弯矩00-WM/N ·mm3.68×109底截面处地震弯矩001-E M/N ·mm4.935×108 偏心弯矩M e /N ·mm7.063×107最大拉应力σB1/MPa20.510696.181.9640691073.610063.71068.36879min 001=⨯⨯-⨯⨯+⨯=-+=-bbeWB A g m Z M M σ最大拉应力σB2/MPa72.110696.181.9846451073.610063.71068.325.010935.425.0687980000002=⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯+⨯=--++=---bVbeWEB A F g m Z M M M σ基础环中螺栓承受的最大拉应力σB取以上两者中大值020.5>=B σ 塔设备必须设置地脚螺栓地脚螺栓计算计算内容计算公式及数据地脚螺栓个数n 16【12】地脚螺栓材料的许用应力[σ]bt/MPa 对Q-235A，取[]MPabt147=σ地脚螺栓腐蚀裕量C2/mm 地脚螺栓取mmC32=地脚螺栓螺纹小径d1/mm[]1.7231471610696.120.544621=+⨯⨯⨯⨯⨯=+=πσπσCnAdbtbB故取16—M76地脚螺栓满足要求3、设计结果汇总表计算结果塔体圆筒名义厚度δn/mm20（满足强度和稳定性要求）塔体封头名义厚度δhn/mm20（满足强度和稳定性要求）裙座圆筒名义厚度δen/mm20（满足强度和稳定性要求）基础环名义厚度δb/mm30（满足强度和稳定性要求）地脚螺栓个数16（满足强度和稳定性要求）地脚螺栓公称直径d/mm76（满足强度和稳定性要求）4、设计评论本次是进行一蒸馏塔与裙座的机械设计，设计结果如汇总表所示。
乙醇-水蒸馏塔的设计.doc
乙醇-水蒸馏塔的设计(1)综合运用《化工原理》及相关选修课程的知识，联系化工生产的实际化工设计实践，完成单元操作，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。
⑵熟悉咨询数据和标准，正确选择公式，选择简洁的数据，用文字和工程语言正确表达设计思想和结果。
(3)树立正确的设计理念，培养工程意识、经济意识和环境意识，提高分析工程问题的能力。
2.常压连续蒸馏塔中乙醇-水混合物分离的设计任务和操作条件。
生产能力(塔顶产品)3000千克/小时操作周期300天/年进料组成25%(质量分数，下同)塔顶馏出物组成≥94%塔底馏出物组成≤0.1%操作压力4千帕(塔顶仪表)进料热条件泡点单板压降:设备类型筛板≤0.7千帕三、设计内容:(1)精馏塔物料平衡计算；(2)托盘数量的确定:(3)精馏塔的工艺条件及相关对象数据的计算；(4)蒸馏塔本体工艺尺寸的计算；(5)塔板主要工艺尺寸的计算；(6)塔板流体力学计算:(7)托盘装载性能图；(8)精馏塔喷嘴尺寸的计算；(9)绘制生产工艺流程图；(10)绘制精馏塔的设计工况图；(11)对设计过程的评论和对相关问题的讨论。
[设计计算] (1)设计方案选择本设计任务为水-乙醇混合物的分离。
原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃，然后送至连续板式精馏塔(筛板塔)。
塔顶向上的蒸汽流由强制循环式列管式全冷凝器冷凝，一部分向上的蒸汽流作为回流液，其余作为产品，冷却至25℃后送至产品罐。
塔釜采用热虹吸管立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至余热锅炉。
1整流模式:本设计采用连续整流。
料液连续加入精馏塔，产品连续收集，残液排出。
其优点是集成度高、可控性好、产品质量稳定。
由于乙醇和水在所涉及的浓度范围内的挥发性差异很大，因此不需要特别的精馏。
2工作压力:本设计选择常压，常压操作对设备要求低，运行成本低，适用于常温下乙醇和水等非热沸点物质的分离(工业低温段)。
3托盘形式: 根据生产要求，选择结构简单、加工容易、成本低的筛板塔。
精馏塔课程设计
精馏塔课程设计第一章概述高径比很大的设备称为塔器。
用于蒸馏(精馏)和吸收的塔器分别称为蒸馏塔和吸收塔。
塔设备是化工、石油化工、生物、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
蒸馏和吸收作为分离过程,虽基于不同的物理化学原理,但均属于气液两相间的传质过程,有着共同特点,可在同样的设备中进行操作。
一、塔设备的基本功能和性能评价指标为获得最大的传质速率,塔设备应该满足两条基本原则:(1)使气液两相充分接触,适当湍动,以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)在塔内使气液两相有最大限度的接近逆流, 以提供最大的传质推动力。
板式塔的各种结构设计、新型高效填料的开发,均是以这两条原则的体现和展示。
从工程目的出发,塔设备性能的评价指标如下:(1)通量-----单位塔截面的生产能力,表征塔设备的处理能力和允许空塔气速；(2)分离效率-----单位压降塔的分离效果,对板式塔以板效率表示,对填料塔以等板高度表示；(3)适应能力-----操作弹性,表现为对物料的适应性及对负荷的适应性。
塔设备在兼顾通量大、效率高、适应行强的前提下,还应该满足流动阻力低、结构简单、金属耗量少、造价低、易于操作控制等要求。
一般来说，通量、效率和压强是互相影响甚至是互相矛盾的。
对于工业大规模生产来说，应该在保持高通量前提下，争取效率不过与降低；对于精密分离来说，应优先考虑高效率，而通量和压强则放在第二位。
二、塔设备的类型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两大类。
按塔内气液接触方式，有逐级接触式和微分（连续）接触式之分。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡状、蜂窝状、泡沫状或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。
在正常操作下，气相为分散相，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。
工业生产中，一般当理物料量较大时多采用板式塔，当要求塔径在0.8m以下时多采用填料塔。
现在这种局面已有所改变，直径在30m以上的填料塔已在工业生产中运行。
正戊烷—正己烷混合液常压连续筛板蒸馏塔方案
化工原理课程设计题目：正戊烷—正己烷混合液的常压连续筛板蒸馏塔设计学院：生命科学学院班级：制药工程1101班姓名：黄静学号：20184790021指导老师:陈驰设计时间：2018年6月15日到6月28日目录前言前言化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。
精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。
精馏操作在化工、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。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计正戊烷—正己烷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。
该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下各组分的饱和蒸汽压不同这一性质使液相中的轻组分转移到汽相中汽相中的重组分转移到液相中从而达到分离的目的。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。
通过对精馏塔的运算可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高第一章．板式精馏塔设计任务书1.1、设计题目正戊烷—正己烷连续精馏筛板塔的设计1.2、设计任务1.原料：正戊烷-正己烷2.正戊烷含量：料液含量0.5<摩尔分数）3.设计要求：塔顶的正戊烷含量不小于0.97<摩尔分数）塔底的正乙烷含量不大于0.03<摩尔分数）4. 处理能力：35280吨每年，年开工280天5.进料状态:属于泡点进料6.操作压力:是常压，采用间接蒸汽加热方式7. 设备型式：筛板塔1.3、操作条件精馏塔的塔顶压力 4 kpa<表压）进料状态泡点进料回流比 1.5Rmin单板压降Δp0.7kPa<表压）=43.35％<计算得出的）全塔效率 ET当地大气压101.33kPa1.4、设计内容及要求1.确定精馏装置流程。
化工原理中的化学工程实践案例分析
化工原理中的化学工程实践案例分析化学工程实践案例分析化学工程是应用化学原理和技术进行工业生产的一门学科，它涉及到许多领域和实践案例。
本文将从化工原理的角度，分析化学工程实践案例。
案例一：炼油厂的蒸馏塔设计在炼油厂中，石油经过分馏过程，得到石油产品的不同馏分。
蒸馏塔是关键设备之一，其设计直接影响到产品的质量和产量。
在这个案例中，我们以汽油生产为例进行分析。
首先，根据原油的性质和组分，确定蒸馏塔的塔板个数和高度。
根据不同组分的沸点，利用化工原理中的摩尔分馏关系，设计出合理的分馏温度梯度。
其次，根据产品的纯度要求，确定各个塔板的操作压力和回流比例。
通过改变回流比例，可以在不同塔板上实现更好的分离效果。
最后，考虑到热平衡和能量损失，需要设计合理的热交换器来回收能量。
这样不仅可以减少能源消耗，还可以降低生产成本。
案例二：化肥厂的氨合成反应在化肥厂中，氨合成是一项重要的化学反应，它涉及到高压、高温条件下的催化反应。
通过分析这个实践案例，我们可以了解到化学工程在反应设计中的应用。
首先，通过综合考虑热力学平衡和动力学速率方程，确定最佳的反应温度和压力。
在高压下，反应速率会增加，但是热力学平衡会受到影响。
因此需要权衡这两个因素，寻找最佳条件。
其次，选择合适的催化剂。
在氨合成反应中，铁-钼催化剂被广泛应用。
催化剂的选择要考虑到催化活性、选择性和稳定性等方面。
最后，设计反应器的结构和操作条件。
在高压、高温环境下，反应器需要具有良好的耐压性和散热性。
此外，对于反应物和产物的进出口，还需要考虑到安全和操作的便利性。
通过以上两个案例的分析，我们可以看到化学工程在实践中的应用。
化工原理提供了理论指导，帮助工程师们设计出高效、安全的化学工程流程。
同时，化学工程实践也反过来验证和完善化工原理，推动着该领域的发展。
总结起来，化学工程实践案例分析是深入理解化工原理和应用的有效途径。
通过实践案例，我们可以更好地掌握化学工程设计和优化的方法，为工业生产提供更高效、经济和可持续的解决方案。
209万吨每年原油常减压蒸馏塔设计
目录摘要 (I)Abstract...................................................................................................................................... I I 第一章总论.. (1)1.1概述 (1)1.2 常减压蒸馏工艺特征 (1)1.3常减压蒸馏技术方案选择 (1)1.4 常减压蒸馏技术发展趋势 (1)1.5文献综述 (2)第二章工艺简述 (4)2.1处理量的确定 (4)2.2原油来源及原油的评价数据 (4)2.3 其它物性及条件 (4)2.4 设计计算的主要内容 (4)2.5 产品方案及常减压蒸馏流程 (5)第三章常压塔的工艺计算 (7)3.1计算各油品的参数 (7)3.2 原油实沸点与平衡汽化关系换算 (7)3.3 石脑油馏分恩氏与平衡汽化的关系换算 (9)3.4 喷气燃料馏分恩氏与平衡汽化的关系换算 (9)3.5 柴油馏分恩氏与平衡汽化的关系换算 (10)3.6常减压蒸馏产品收率及物料衡算 (10)3.7决定气提方式并决定气提用量 (11)3.8选择塔板型式并决定各段塔板数 (12)3.9确定塔内各部位压力和加热炉出口压力 (12)3.10计算汽化段温度，确定塔底温度 (13)3.11常压精馏塔计算草图 (15)3.12 塔顶及侧线的温度的假设与回流热分配 (16)3.13各侧线及塔顶温度的校核 (17)3.14 全塔汽液相负荷分布图 (21)3.15画出本塔的气液负荷图 (25)第四章常压塔的操作弹性计算 (27)4.1浮阀类型 (27)4.2基础数据 (27)4.3塔径计算 (28)4.4浮阀数及开孔率计算 (29)4.5溢流堰及降液管的选择 (30)4.6水力学计算 (31)4.7塔板的适宜操作区和负荷的上下限 (33)4.8 塔高的计算 (36)第五章减压塔工艺计算及说明 (37)5.1 减压各馏分原始数据的计算 (37)5.2 原料及产品的有关参数的计算 (39)5.3 减一线恩氏蒸馏与平衡汽化的关系换算 (39)5.4减二线恩氏蒸馏与平衡汽化的关系换算 (40)5.5 减三线恩氏蒸馏与平衡汽化的关系换算 (40)5.6减压10mmHg下的平衡汽化温度 (41)5.7物料平衡 (41)5.8 确定塔板数 (42)5.9塔板压力及塔板压降 (42)5.10 汽提蒸气用量 (42)5.11精馏塔计算草图 (43)5.12 各侧线温度及塔顶温度的求定 (43)5.13 全塔的热平衡 (44)5.14回流方式及回流热分配 (44)5.15 侧线及塔顶温度的校核 (45)5.16全塔汽液相负荷分布图 (48)5.17汽液相负荷分布图 (52)第六章减压塔工艺尺寸 (53)6.1 塔径的计算及确定 (53)6.2 填料层高度的确定 (53)6.3 填料层压降计算 (54)6.4 液体喷淋密度的验算 (54)6.5 液体分布器的计算 (54)第七章换热流程设计 (55)7.1原油一路的换热 (56)7.2 原油二路换热 (59)7.3 原油三路换热 (60)7.4 热量利用率计算 (63)7.5 所需换热器换热面积计算 (63)7.6原油一路的换热 (65)7.7 原油二路换热 (68)7.8 原油三路换热 (69)7.9 热量利用率计算 (72)7.10 所需换热器换热面积计算 (72)第八章结论 (74)参考文献 (75)致谢 (76)摘要本次设计主要是对ESPO原油处理量能力为209万吨/年的常减压塔及换热流程的设计。
甲醛成套精馏塔设计,甲醛蒸馏塔装置工艺
甲醛，化学式HCHO或CH2O，分子量30 .03，又称蚁醛。
无色，对人眼、鼻等有刺激作用。
气体相对密度1 .067(空气＝1)，液体密度0 .815g/cm3 (-20℃)。
熔点-92℃，沸点-19 .5 ℃。
易溶于水和乙醇。
水溶液的浓度最高可达55％，通常是40％，称做甲醛水，俗称福尔马林(formalin)，是有刺激气味的无色液体。
在进行甲醛精馏的过程中，精馏的甲醛溶液储存在收集瓶的内部，收集瓶处于室温条件下，甲醛的沸点低，在正常室温的条件下，收集瓶内部溶液内部的甲醛易挥发向上运动进入精馏塔的内部，造成收集瓶内部溶液中的溶质不断减小，降低了精馏塔的精馏效果。
精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置。
利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使液相中的轻组分(低沸物)转移到气相中，而气相中的重组分(高沸物)转移到液相中，从而实现分离的目的。
精馏塔也是石油化工生产中应用极为广泛的一种传质传热装置。
136干燥16-11-29-88一、甲醛成套精馏塔设计，甲醛蒸馏塔装置工艺，甲醇蒸馏设备介绍：无论是平衡蒸馏还是简单蒸馏，虽然可以起到一定的分离作用，但是并不能将一混合物分离为具有一定量的高纯度产品。
在石油化工生产中常常要求获得纯度很高的产品，通过精馏过程可以获得这种高纯度的产品。
精馏过程所用的设备称为精馏塔，大体上可以分为两大类：①板式塔，气液两相总体上作多次逆流接触，每层板上气液两相一般作交叉流。
②填料塔，气液两相作连续逆流接触。
一般的精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回流罐，以及再沸器等设备组成。
进料从精馏塔中某段塔板上进入塔内，这块塔板称为进料板。
进料板将精馏塔分为上下两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。
二、甲醛成套精馏塔设计，甲醛蒸馏塔装置工艺，甲醇蒸馏设备技术方案：甲醛精馏塔，包括固定架、加热机构、精馏机构、进料机构、冷凝管、冷却机构、连接机构和收集机构；固定架的底端安装加热机构，加热机构的顶端安装进料机构；进料机构的顶面安装精馏机构，且精馏机构安装于固定架的侧壁；精馏机构的顶端连通冷凝管，且冷凝管倾斜安装固定架的侧壁；冷凝管的底端安装冷却机构，冷却机构的底端安装连接机构，连接机构的底端连通精馏机构；固定架的侧壁安装收集机构，且收集机构连接连接机构。
白兰地蒸馏塔原理-概述说明以及解释
白兰地蒸馏塔原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述白兰地蒸馏塔是一种用于制作白兰地酒的关键设备。
白兰地，又被称为法国干邑，是一种著名的蒸馏酒，具有悠久的历史和独特的风味。
蒸馏塔作为白兰地酿造过程中的核心组成部分，起着至关重要的作用。
通过蒸馏塔，酒厂能够将发酵过程中获得的酒液进行精细的分离和提纯，从而获得高质量的白兰地酒。
白兰地蒸馏塔是一种特殊的装置，它运用了蒸馏原理。
蒸馏是一种将液体经过加热蒸发后再冷凝成液体的过程。
在白兰地酿造中，蒸馏塔能够将发酵产生的液体酒糟经过加热，使得其中的酒精成分蒸发，并经过冷凝后收集，而将其他杂质和水分留在塔内。
这样一来，酒精的纯度得以提高，从而使得白兰地酒的质量更高。
白兰地蒸馏塔的构造和原理十分复杂。
它通常由多个分层组成，每一层都有不同的功能。
一般而言，蒸馏塔主要由一个加热区、一个冷凝区和一个收集区构成。
在加热区，酿造液体被加热，酒精成分蒸发出来。
然后，酒气进入冷凝区，通过冷却管道中的冷却剂进行冷凝，并变为液体。
最后，收集区将冷凝后的液体酒精收集起来，形成高度浓缩的酒液。
从此，我们可以看出白兰地蒸馏塔在白兰地酒制作过程中的重要性。
它不仅可以提高酒液的纯度，还能赋予白兰地酒独特的风味和口感。
随着科学技术的发展，白兰地蒸馏塔的设计和构造也在不断改进和创新，这进一步促进了白兰地酒的制作工艺的发展和提升。
本文将对白兰地蒸馏塔的定义、历史背景和构造原理进行详细介绍。
通过对白兰地蒸馏塔的深入了解，我们可以更好地理解白兰地酿酒的过程，以及如何通过蒸馏塔制作出高品质的白兰地酒。
同时，我们也将探讨白兰地蒸馏塔的重要性和应用，以及未来对其的展望和发展方向。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍白兰地蒸馏塔的原理。
首先，在引言部分概述白兰地和白兰地蒸馏塔的重要性和应用。
其次，在正文部分，将会包括两个主要方面的内容。
第一部分是白兰地的定义和历史背景，将介绍白兰地的起源、发展历程以及其在社会中的地位和作用。
蒸馏塔设计说明书压力确定
蒸馏塔设计说明书压力确定
蒸馏塔设计是一项复杂的工程任务，其中压力确定是非常重要的一项内容。
在确定蒸馏塔的设计压力时，需要考虑以下因素：
1. 精馏物料的物理性质：包括沸点、气液相平衡等参数。
这些参数将决定精馏塔内部的操作条件和所需的塔压。
2. 进料压力和温度：进料流体的压力需要与蒸馏塔内部的压力相匹配。
通常需要进行热力学计算，以确保进料在塔内能够实现所需的沸腾和冷凝过程。
3. 塔底压力：塔底压力通常由精馏塔所连接的下游设备或工艺要求决定。
需要根据操作条件和工艺设计要求确定塔底的压力。
4. 塔顶压力：塔顶压力通常由蒸馏塔所连接的上游设备或工艺要求决定。
需要根据操作条件和工艺设计要求确定塔顶的压力。
5. 安全因素：在蒸馏塔设计中，必须考虑到安全因素，确保设计压力不超过设备的承压能力，预留一定的安全裕度。
通常采用安全阀等装置来保护设备和操作人员的安全。
总之，在蒸馏塔设计过程中，需要综合考虑上述因素，进行合理的压力确定。
为了确保设计的准确性和安全性，建议咨询专业工程师进行详细的设计计算和评估。
原油常压蒸馏塔工艺设计
原油常压蒸馏塔工艺设计在石油工业中，原油常压蒸馏塔是一种常见的设备，用于对原油进行初步加工和分离。
它是炼油厂中最重要的单元之一，具有重要的经济和环保意义。
本文将从工艺设计的角度，详细介绍原油常压蒸馏塔的结构和运行原理。
一、原油常压蒸馏塔的结构原油常压蒸馏塔主要由塔本体、塔底、塔顶和内部组件等部分组成。
塔本体通常为圆柱形，由耐高温、耐腐蚀的材料制成。
塔底设有出液口，用于收集和排出分馏出的各种产品。
塔顶则设有气体出口和液体回流装置，用于控制气体的排放和液体的回流。
二、原油常压蒸馏塔的运行原理原油常压蒸馏塔的运行原理基于原油中各组分的沸点差异。
在塔内，原油被加热至沸点，产生气体和液体两相。
较轻的组分具有较低的沸点，会在塔顶冷凝成液体，而较重的组分则会沿着塔体下降，直至达到其沸点，然后在不同的位置分离出来。
为了实现有效的分离，原油常压蒸馏塔内设有多个塔板。
这些塔板上安装有塔板阶梯，用于增加塔板的有效面积和接触程度。
当原油从塔顶进入塔体时，通过塔板阶梯的阻挡和间隙，使气体和液体两相进行充分接触，以实现组分的分离。
三、原油常压蒸馏塔的工艺设计在设计原油常压蒸馏塔时，需要考虑多个因素，包括原油性质、产品需求、能源消耗和设备成本等。
1. 塔板设计：塔板的设计对分离效果有着重要影响。
一般情况下，塔板的数量越多，分离效果越好。
但过多的塔板会增加设备的复杂性和能耗。
因此，在实际设计中需要综合考虑分离效果和经济效益。
2. 温度和压力控制：温度和压力是影响分离效果的重要参数。
在操作过程中，需要对塔体进行适当的加热和冷却，以控制塔内的温度。
同时，通过调节塔底的压力，可以调整塔内的气体流速和液体回流率，从而优化分离效果。
3. 产品收集和处理：原油常压蒸馏塔的主要产品包括汽油、柴油、煤油和渣油等。
在设计过程中，需要考虑不同产品的收集和处理方式，以满足市场需求和环保要求。
四、总结原油常压蒸馏塔是炼油厂中不可或缺的设备，通过分离原油中不同组分，生产出各种石油产品。
丙酮蒸馏塔设计
丙酮蒸馏塔设计1、设计基本参数进塔稀丙酮浓度25%，整出浓丙酮浓度95%，残液中丙酮浓度0.5%，蒸馏塔进料量2436.5Kg/h；2、全塔物料衡算计算公式：F=D+W 2-1；F x F=D X D + W x w 2-2;式中：F 进塔流量Kg/h ；D 塔顶馏出液流量Kg/h ；w 塔底流量Kg/h ；x F 物料中丙酮浓度%；x D 塔顶物料中丙酮浓度%；x w 塔底物料中丙酮浓度%；其中：F=2436.5 Kg/h, x F =25%, x°=95%, x w=0.5%，带入式2-1,2-2 中得：2436.5二D+W 2436.5 X 25%=氐95%+W 0.5% 得：D=631.7 Kg/h, w=1804.8 Kg/h3、塔径计算气相质量流量：G=D X( R+1),式中R为回流比，选回流比R=3,得G=631.7 X (3+1)=2526.8 Kg/h ；混合气体的摩尔数：2526.8 - 56.08=45.1 Kmol/h混合气体的体积流量：V=32.93 X 45.仁1485.1 m 3/h ; 混合气体的密度：丫V =2526.8 -1485.1=1.7 Kg/m395初酮液体体积流量：L=2526.8 - 802=3.15 m /h ;m/s；3.15 802 1485.1 ：=0.046有效空塔速度：v = 0.044 8。
2；.7 =0.955二V查图得 C 20=0.044 取 C=C 20空塔速度 V 空=(0.6~0.8) V ，取 0.75,则 V =0.75X 0.955=0.716 m/s ;塔径圆整取D=①9004、 理论板数计算5、 全塔热量衡算 5.1加料液带入的热量 Q j25%的稀丙酮水溶液由室温12C 加热到70C纯丙酮 70C 比热为 G=0.558 Kcal/(KgK) 水 70C 比热为C 2=1 Kcal/(KgK)25%丙酮溶液的混合比热为：Cp=0.558 X .0936+1 X( 1-0.0936) =0.959 Kcal/(KgK) Q j =Cpm A t=0.959X 2436.5 X( 70-12 ) =135523 Kcal/h初估塔径D =1485.10.7853600= 0.8560.785 0.716 3600m ；。
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1.二．设计任务及操作条件1.设计任务：生产能力(进料量) : 2万吨/年操作周期: 300*24=7200 h进料组成: 41%塔顶产品组成: >96%塔底产品组成: >1%2.操作条件：操作压力: 4kpa (塔顶表压)进料热状态: 泡点进料单板压降: 不大于0.7kpa3.设备形式: 板式精馏塔,塔顶为全凝器,中间泡点进料,塔底间接蒸汽加热，连续精馏。
4.厂址: 齐齐哈尔市（二)设计内容二)设计内容1.概述:本次设计一筛板设计为例,筛板是在塔板上钻有均布的筛孔,上升气流经筛孔分散,鼓泡通过板上液层,形成气液密切接触的泡沫层.筛板塔的优点是结构简单,制造、维修方便,造价低,相同的条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔.他的缺点是操作范围小,小孔径筛板易堵噻不适宜处理粘性大的,脏的和带固体粒子的料液.但设计良好的筛板具有足够的造作弹性,对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板,故近年来我国对筛板的应用日益增多.2.设计流程的说明：精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器。
釜液冷却器和产品冷凝器等设备。
热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分汽化与与部分冷凝器进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程装置时应考虑余热的利用，注意节能。
另外，为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料外，也可以采用高位槽送料以免受泵操作波动的影响塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用全凝器，以便于准确地控制回流比。
若后继装置使用气态物料，则宜用全分凝器。
总而言之确定流程时要较全面，合理的兼顾设备，操作费用操作控制及安全因素。
连续精馏操作流程图冷凝器再沸器3．操作条件：（1）操作条件精馏操作可在常压，减压和加压下进行，操作压强常取决于冷凝温度。
一般，性物以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河或循环水将冷凝下来的系统，都应采用常压蒸馏，对热敏性物料或混合液沸点的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下的馏出物的冷凝温度过低的系统，需要高塔压或采用深井水，冷冻盐水作为冷却剂；常压下呈现气态的物料必须采用加压蒸馏。
本次设计采用常压蒸馏。
（2）进料液状态的选择进料热状态以进料热状态参数q 表达，即q=每摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量/每摩尔进料的汽化潜热有五种进料状态，当q＞1时为低于泡点温度的冷凝进料进料；q=1时为泡点下的饱和液体进料；q=0为露点下的饱和蒸汽进料；1＞q＞0为介于泡点与露点间的汽液混合物进料；q＜0为高于露点的过热蒸汽进料。
原则上，在供热量一定情况下，热量应尽可能的由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。
但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采用相同的塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器，若工艺要求减少塔釜加热避免釜温过高，料液产生聚合或结焦，则易采用气态进料。
本次设计采用泡点进料。
（3）加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
有时也采用直接蒸汽，例如蒸馏釜残主要组分是水，切在低浓度下轻组分的相对挥发较大时宜采用直接加热，其优点是可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。
但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。
本次设计采用间接蒸汽加热。
（4）回流比的选择选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备操作费用之和最低。
一般经验值R=(1．1～2．0) Rmin其中R---操作回流比，Rmin-----最小回流比对特殊物系和与场合，则应根据实际需要选定回流比。
在进行课程设计时，也可以参同类生产的R经验值选定。
必要时选若干个R值，利用吉利兰图求出对应理论板数N，作出N---R曲线或N(R+1)---R曲线，从中找出适宜操作的回流比R。
也可以做出R对精馏塔操作费用的关系线，从中确定适宜回流比R。
本次设计因Rmin较小，故取R＝2R。
4.操作方案说明：本设计任务为分离苯—甲苯混合物。
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，降原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝。
冷凝器在泡点下一部分回流到塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送入储罐。
该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比去最小回流比的两倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品冷却送到储罐。
设计操作流程图（三）本设计中符号说明英文字母:A0筛孔面积，㎡h0降液管底高度，mA a塔板开孔面积，㎡hσ相克服度mA f降液管面积，㎡k筛板的稳定系数A T 塔截面积，㎡L塔内下降液体流量，kmol/hC计算时u max的负荷因数l W溢流堰高度,mC O流量系数L S下降液体流率，m3/sD塔径，m N 理论板数d0 筛孔直径，mm N P实际塔板数E液流收缩系数N T理论塔板数E T 全塔效率n筛孔数e v 雾沫夹带量，kg液/kg气P操作压强，p a或kp aF 进料流量, kmol/h △P压强降，p a或kp aF a气相动能因数q 进料热状态承参数H 板间距，mm R回流比h c 与干板压降相当液柱高度，mS直接蒸汽量，kmol/hh1 进口堰与降液管的水平距离，m t筛孔中心距，mmh l 与气流穿过液层的压降相当液柱高度m u 空塔气速，m/sh f 板上鼓泡层高度，m u0 筛孔气速,m/sh L 板上液曾高度，m u′0降液管底隙处液体流速,m/sh d,与液体流经降液管压降相当液柱高度，mD F进料管直径, mD l回流管直径, mD W 釜液出口管直径, mD T 塔顶蒸汽管直径, m下标：h p 与单板压降相当液层高度，m A易挥发组分B难挥发组分h ow 堰上液层高度，m D馏出液h w 溢流堰长度，m L液相W釜残液流量，kmol/h h小时W C 无效区块度，mi组分序号W d 弓形降液管高度，m m平均w s安定区宽度，m F原料液X液相中易挥发组分摩尔分率min最小Y气相中易挥发组分摩尔分率max最大Z塔的有效高度，m n塔板序号v s塔内上升蒸汽流量，m3/s希腊字母：α相对挥发度，无因次β干筛孔流量系数的修正系数，无因次σ液体表面张力，mN/mδ筛板厚度，mmμ粘度，mP a.sψ液体密度校正系数φ开孔率t时间,sρL液相密度,kg/m3ρV液相密度,kg/m3（五）板数的确定1．苯甲苯属于理想物系，可以采用图解法求理论板层数。
1）由手册查得苯--甲苯物系的气液平衡数据，绘制图。
2）求最小回流比及操作回流比。
采用做图法求最小回流比。
在图中的对角线上，自点e（0.45,0.45）作垂线ef即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标y q=0.667 ，x q=0.450,故最小回流比为R min=(x D－y q)/(y q－x q)=(0.966－0.667)÷(0.667－0.45)=1.38操作回流比为: R=2R min=2×1.38=2.763）求精馏塔的气，液相负荷L=RD=14.86×2.76=41.01kmol/hV=(R+1)D=(2.76+1)×14.86=55.87kmol/hL1=L+F=41.01+32.37=73.38kmol/hV=V1=55.87kmol/h4）求操作线方程精馏段的操作线方程：y=(L/V)x+(D/V)x D=(41.01/55.87)x+(1 4.86/55.87)0.966=0.734x+0.257提馏段的操作线方程为：y1=(L1/V1)X1+(W/V1)X W=(73.38/55.8 7)X1-(17.51/55.87)×0.012=1.131X1－0.004图解法求求理论板层数：采用图解法求理论层板，如图所示。
求解结果得为：总理论板数层数：N T=12.5（包括再沸器）进料板位置为：N F=62.实际板层数的求取=5/0.52=9.6精馏段实际板层数: N精≈10提馏段实际板层数: N提=7.5/0.52-1=13.42≈14（六）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1．操作压力的计算塔顶的操作压力：P D=101.3+4=105.3kp a每层塔板压降：△p=0.7kp a进料压力：P F=105.3+0.7×10=112.3kp a精馏段平均压力：P m=(105.3+112.3)/2=108.8kp a2.平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算：由x D=y1=0.966,查平衡曲线如图所示可知：x1=0.916M VDm=0.966×78.11+(1－0.966)×92.13=78.59kg/kmolM LDm=0.916×78.11+(1－0.916)×92.13=79.29kg/kmol进料板平均摩尔质量的计算：由图解理论板如图所进料板平均摩尔质量计算示得：y F=0.604查平衡曲线如图所示得：x F=0.388 M VFm=0.604×78.11+(1－0.604)×92.13=83.66kg/kmolM LFm=0.388×78.11+(1－0.388)×92.13=86.69kg/kmol精馏段平均摩尔质量的计算：M Vm=(78.59+83.66)/2=81.13kg/kmol M Lm=(79.29+86.69)/2=82.99kg/kmol 3.操作温度得计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯，甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算可得：安托尼方程：㏒P＊=A－(B/t+C) 【4】其中塔顶操作压力P D=105.3kp a 而进料板压力: P F=112.3kpa泡点方程公式：x A=(P D－p B＊)÷(P A＊－P B＊)【1】设t=83℃而A,B,C由下表中得数据所取：组分A B C苯 6.023 1206.35220.24甲苯6.0781343.94219.58根据上述数据可以算出P A,＊,P B＊及因此可以求出塔顶温度和进料板温度精馏段平均温度：塔顶温度：t D=83℃进料板温度：t F=98.6℃精馏段平均温度：t m=(83+98.6)/2=90.35℃4.平均密度计算1)气相平均密度计算【3】：由理想状态方程计算公式：ρVm=P m M vm/RT m=(108.8×81.13 )÷[8.314×(90.35+273.15)]=2.92kg/m32)液相平均密度计算：由液相平均密度计算公式得：1/ρLm=∑a i/ρi则塔顶液相平均密度得计算：由t D=83℃，查表知：苯与甲苯的液相密度ρL参数表：温度80 90 100 110 120t℃ρ苯kg/m3 815 803.9792.5780.3768.9ρ甲苯kg/m3 810 800.2790.3780.3770.查的为：ρA=812.7kg/m3ρB=807.9kg/m3ρLDm=1÷[(0.903/812.7)+(1－0.96)/807.9]=812.5kg/m3进料板平均密度得计算：由t F=98.6℃查手册得知：ρA =794.1kg/m3, ρB=791.7kg/m3 进料板液相的质量分率：a A=(0.388×78.11)／[(0.388×78.11)+(1－0.388)92.13]=0.350ρLFm=1÷[(0.35/794.1)+(1－0.35)/791.7]=792.5kg/m3精馏段液相平均密度为：ρLm=（812.5+792.5）／2=802.5kg/m35.液体表面张力计算：液体平均密度表面张力由公式【3】：σLm=∑x iσi塔顶液相平均表面张力得计算：由t D=83℃, 查下表得知：液体表面张力σ温度t℃80 90 100 110 120σ苯, mN/m 21.2720.0618.8517.6616.49σ甲苯,mN/ m 21.6920.5919.9418.4117.31查得：σA =21.24 mN/m σB=21.42 mN/mσLDm=0.966×21.24+0.034)×21.42=21.25 mN/m进料板液相平均表面张力的计算：由t F=98.6℃,查手册得：σA =19.02 mN/mσB=20.03 mN/mσLFm= 0.388×19.02+(1－0.388)×20.03=19.64 mN/m精馏段液相平均表面张力为：σLm=(21.25+19.64)/2=20.45 mN/m 6.液体平均粘度计算：液相平均粘度公式【3】：㏒μLm=∑x i ㏒μi塔顶液相平均粘度得计算：由t D=83℃，查下表得知：液体的粘度μL温度t℃80 90 100 110 120μ苯，mP a.s 0.3080.2790.2550.2330.215μ甲苯，mP a.s 0.3110.2860.2640.2540.228μA =0.302 mP a.s μB=0.306 mP a.s㏒μLDm=0.966㏒(0.302)+0.034㏒(0.306) 解得：μLDm=0.302 mP a.s进料板液相平均粘度的计算：由t F=98.6℃查手册得：μA =0.258mP a.sμB=0.267 mP a.s ㏒μLFm=0.338㏒(0.258)+0.612㏒(0.267)解得：μLFm=0.263 mP a.s精馏段平均粘度的计算：μLm=（0.263+0.302）/2=0.283 mP a.s （七）精馏塔的塔体工艺尺寸计算：1.塔径的计算精馏塔得气，液相体积流率为：V S=VM Vm/3600ρVm=(55.87×81.13)/(3600×2.92)=0.431 m3/sL S=LM Lm/3600ρLm=(41.01×82.99)/(3600×802.5)=0.0012 m3/s由公式：u max=C[(ρL－ρV)/ ρV]1/2式中的由上述计算在图中所查取，图得横坐标为：L h/V h(ρLρV)1/2=[(0.0012×3600)/(0.431×3600)](802.5/2.92)1/2=0.0462取板间距H T=0.40m , 板上液层高度h L=0.06m则: H Th L=0.40－0.06=0.34m－查图可得：C20=0.072C=C20(σL/20)0.2=0.0723u max=0.0723×[(802.5－2.92)/2.92]1/2=1.196 m/s取安全系数为0.7，则空塔气速为：u=0.7u max=0.7×1.196=0.837 m/sD=(4V s/3.14u)1/2=[(4×0.431)/(3.14×0.837)]1/2=0.810 m按标准塔径圆整后为：D=1.0 m 则塔截面积为：A T=(3.14/4)D2=0.785 m2实际空塔气速为：u= V s / A T =0.431/0.785=0.549 m/s2.精馏塔有效高度的计算精馏段的有效高度为：Z 精=（N精－1）H T =(10－1)×0.4=3.6提馏段得有效高度为【1】：Z 提=（N 提－1）H T =（14－1）×0.4=5.2m在进料板上方开一人孔，其高度是0.8 m, 所以精馏塔的有效高度为： Z= Z 精+ Z 提+0.8=3.6+5.2+0.8=9.6 m(八) 塔板主要工艺尺寸的计算1.溢流装置的计算：因为塔径的直径D=1.0 m ，可以选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘计算如下：a)堰长l w: 由于l w=（0.6~0.8）D（经验确定），取相应系数为0.66则l w=0.66D=0.66×1.0=0.66 m 【2】b)溢流堰高度h w【2】由公式可知：h w=h L－h ow应该选用平直堰上液层高度h ow，而：h ow=(2.84/1000)E(L h/l w)2/3则近似取E=1h ow=(2.84/1000)E(L h/l w)2/3=0.00284×1×[(0.0012×3600)/0.66]2/3=0.010m取板上清液层高度：h L=60 mm，则h w=(0.06－0.010)=0.05mc)弓形降液管宽度W d和截面积A f由公式l w/D=0.66 , 查图可得：A f/A T=0.0722, W d/D=0.124 则：A f=0.0722 A T=0.0722×0.785=0.0567㎡W d=0.124D=0.124×1.0=0.124 md)验算液体在降液管中停留的时间θ=3600 A f H T/L h=(3600×0.05670.04)/(0.0012×3600)=18.9 s由于18.9 s>5 s 所以降液管的设计是合理的。