精馏塔设计指导书
精馏塔设计任务书(吕永安)
瓯江学院学院应用化学专业化工原理课程设计题目分离苯-甲苯筛板式精馏塔的设计说明书图纸指导教师张伟禄学生姓名吕永安精馏塔设计任务书专业:应用化学班级 04瓯应化姓名:吕永安学号: 0420254428指导教师:张伟禄设计日期: 2007 6 20一、设计题目:分离苯-甲苯筛板式精馏塔的设计二、设计任务及操作条件1、设计任务生产能力(进料量)10万吨/年操作周期300×24 = 7200小时/年进料组成50% (质量分率,下同)塔顶产品组成 >99%塔底产品组成 <2%2、操作条件操作压力常压(表压)进料热状态泡点进料冷却水:20℃加热蒸汽:0.2MPa塔顶为全凝器,中间泡点进料,连续精馏。
3、设备型式筛板式4、厂址三、设计内容1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算(板式塔)或填料层高度计算(填料塔)4、主要设备工艺尺寸设计板式塔:(1)塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定(2)塔板的流体力学校核(难)(3)塔板的负荷性能图(难)(4)总塔高、总压降填料塔:填料塔流体力学计算(1)压力降计算(2)喷淋密度计算6、设计结果汇总7、工艺流程图及精馏塔装配图8、设计评述(自己评价自己的设计)四、图纸要求1工艺流程图(在说明书上花草图)2精馏塔装配图五、参考资料1.石油化学工业规划设计院.塔的工艺计算.北京:石油化学工业出版社,19972.化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书—塔设备设计.上海:上海科学技术出版社,19883.时钧,汪家鼎等.化学工程手册,.北京:化学工业出版社,19864.上海医药设计院.化工工艺设计手册(上、下).北京:化学工业出版社,19865.陈敏恒,丛德兹等.化工原理(上、下册)(第二版).北京:化学工业出版社,20006.大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连:大连理工大学出版社,19947.柴诚敬,刘国维,李阿娜.化工原理课程设计.天津:天津科学技术出版社,1995目录1概述2精馏设计方案的制定及说明3工艺计算3.1物料衡算3.2全塔的效率ET3.3实际的塔板数4塔的工艺条件及物性数据计算4.1操作压强的计算4.2操作温度的计算4.3平均分子量的计算4.4平均密度4.5液体表面张力的计算]4.6液体粘度计算5气液负荷计算6塔和塔板主要工艺尺寸计算6.1塔径6.2溢流装置6.3塔板布置6.4塔板负荷性能图6.5塔高计算6.6筛孔数n与开孔率6.7塔的有效高度7筛板的流体力学验算7.1气体通过筛板压降相当的液柱高度7.2雾沫7.3漏夜计算7.4液泛计算8附属设备的计算与选型8.1塔顶蒸汽管8.2回流管8.3进料管8.4塔釜蒸气管8.5主要接管规格列表8.6泵的选型9辅助设备的计算与选择9.1热量衡算9.2设备的选取10计算数据总结表11总结一概述精馏是分离过程中的重要单元操作之一,所用设备主要包括精馏塔及再沸器和冷凝器。
乙醇精馏塔设计说明书
乙醇精馏塔设计说明书乙醇精馏塔设计说明书一、背景介绍乙醇精馏是一种将含有乙醇和水的混合物分离出乙醇的工艺。
乙醇精馏是化工工业中广泛应用的分离技术之一,主要用于生产无水乙醇、饮料中酒精的浓度控制等。
乙醇精馏技术的核心设备就是乙醇精馏塔,其分离效果和操作稳定性直接影响到整个工艺过程的效率和安全性。
二、设计要求乙醇精馏工艺中的乙醇和水混合物会在乙醇精馏塔中进行分离,要求精度高、效率高、操作稳定。
因此,本次乙醇精馏塔的设计需要满足以下要求:1. 具有较高的分离效率和分离精度;2. 塔体和内部构件材质应选用耐腐蚀、耐高温的合金材料;3. 塔体结构应具有良好的耐压、耐腐蚀性能,对气液混合物的传质和干湿综合性能要求高;4. 具有比较广泛的操作靶点,以适应不同规模的生产需求;5. 具备高度的操作安全性和稳定性。
三、设计方案为满足以上设计要求,本文提出一种高效、稳定的乙醇精馏塔设计方案,具体如下:1. 采用反流式精馏工艺,即底部引入加热蒸气,使气液混合物在塔内进行分馏,分离后的乙醇从顶部出流管流出,水则从底部洛氏冷凝器中排出。
2. 塔体结构采用不锈钢材料,采用内塞式塔板进行分离。
内塞式塔板具有压降小、分离效率高、适应性强等优点,能够保证塔内物料充分分离。
3. 为提高分离效率和干湿综合性能,本方案在塔体上设置进液口和出液口、进气口和出气口等。
进液口通过操作调节,能够使物料的进入量和化学组成进行调节。
出液口则负责排出经过分馏后的乙醇。
进气口可以保证塔内气相的通畅,而出气口则能够将废气和杂质的气体排出。
4. 本方案采用内加热式蒸汽进行底部加热,可通过蒸汽的进入量来调整加热的温度和量,对塔内气相的传质起到重要作用。
相比外加热的方式,内加热可以供热均匀,减少冷凝器堵塞和热分解等问题的发生。
5. 本方案采用湿式冷凝器进行水的收集和回收,具有结构简单、运行可靠、操作维护方便等优点。
四、结论乙醇精馏工艺要求精度高、效率高、操作稳定,而乙醇精馏塔是其核心设备。
化工原理课程设计任务书精馏塔
化工原理课程设计任务书精馏塔本篇文档主要介绍化工原理课程设计任务书中关于精馏塔的要求和内容。
一、设计任务设计一座丙酮-甲醇精馏塔,要求:1. 产品:A级丙酮、B级丙酮、水、甲醇2. 输入流量:1000kg/h,A级丙酮50%,B级丙酮50%3. 操作压力:常压4. 输出流量:1000kg/h,A级丙酮90%,B级丙酮10%5. 设计基准:精馏32个板层二、设计步骤1. 精馏塔的结构设计(1) 塔的类型:管式塔(2) 塔的高度:设定32个板层,按传质条件设计最小高度(3) 填料类型:采用网格填料(4) 塔的直径:根据输入流量、精馏塔高度和填料设计(5) 塔的材质:不锈钢(6) 填料厚度:1.5cm2. 精馏塔的操作参数及控制(1) 操作压力:常压(2) 丙酮的重心温度:58℃(3) 甲醇的重心温度:52℃(4) 塔顶压力:1atm(5) 塔底压力:1atm(6) 板间压力降:0.015atm(7) 蒸汽进口管直径:50mm(8) 汽液分离器直径:100mm(9) 泵的扬程:15m3. 精馏塔的热力学计算(1) 设定板层数:32(2) 输入流量:1000kg/h,A级丙酮50%,B级丙酮50%(3) 设定塔顶压力:1atm(4) 设定塔底压力:1atm(5) 设定塔板温度,参考数值文献或软件计算(6) 根据塔板温度确定物质的蒸汽压(7) 根据物质的蒸汽压计算物质的分馏、回流比等参数4. 精馏塔的动力学模拟(1) 建立模型:使用MATLAB或其他模拟软件建立动力学模型(2) 确定控制方案:根据设定的输出要求,确定控制方案(3) 模拟仿真:进行塔的动态仿真,查找可能的故障及出现的问题(4) 评价:对模拟结果进行评价,并应对出现的问题进行处理三、设计成果1. 绘制精馏塔的结构图:包含填料、板层、进口出口等2. 绘制精馏塔的液相、气相平衡图3. 计算精馏塔流程图:包括输入和输出物质流量、温度、压力等参数4. 编写精馏塔的操作说明:包括操作控制、参数设定、操作步骤等5. 输出精馏塔的动态模拟成果:包括MATLAB或其他模拟软件的代码和仿真结果以上是化工原理课程设计的精馏塔任务书的要求和内容,本文档中介绍了设计步骤和要求,设计成果等部分,可以为读者提供一定帮助,同时也展示了精馏塔设计工作的一般流程和方法。
精馏塔设计书
精馏塔设计书精馏塔是化学和石油工业中常用的一种分离设备,其设计非常重要。
本文将从精馏塔的结构、操作条件、材料选择等方面进行详细介绍和建议,以帮助读者更好地进行精馏塔的设计。
一、结构设计1.1 塔体结构精馏塔的塔体一般分为直立式和横卧式两种类型。
直立式适合于处理高粘度、高沸点和易结晶的物料,横卧式适合于处理低粘度、低沸点和易挥发的物料。
在塔体的结构设计上,需要根据具体的工艺要求,确定塔的高度、直径和壁厚等参数,保证其能够在长期运行中保持稳定的分离效果。
1.2 塔盘结构塔盘是精馏塔的关键部件,其结构应该符合两相流动的要求,在连续计量流量的同时,实现物料的良好分离。
在设计塔盘时,需考虑填料的种类、布置和高度等因素,以保证塔盘的稳定性和分离效率。
二、操作条件2.1 进料方式精馏塔的进料方式有顶进、底进、侧进等多种方式,需根据具体的物料性质、流量和工艺特点等因素来选择。
在进料过程中,需控制进料速度和温度,避免液位过高和温度变化过大导致塔内压力波动,影响精馏效果。
2.2 温度和压力控制精馏塔的温度和压力是影响精馏效果的重要因素。
在运行过程中,需控制塔底温度和塔顶温度,避免出现气液两相不均匀、突然变化和温度不足等现象。
同时,还需控制塔内的压力,保证物料能够在塔内正常流动,达到良好的分离效果。
三、材料选择3.1 塔体材料精馏塔的塔体材料应该根据物料的性质和使用环境等因素选用。
常用的材料有碳钢、不锈钢、玻璃钢和聚合物等。
在选择材料时,需考虑其耐腐蚀性、强度和可焊性等因素,以保证塔体的稳定性和可靠性。
3.2 塔盘材料对于均相物料的精馏,塔盘一般选用不锈钢、有机玻璃或塑料等材料;对于非均相物料的精馏,塔盘则需选用更耐磨、更耐腐蚀的材料,如钛合金和镍基合金等。
总之,精馏塔的设计需要考虑多方面的因素,包括结构、操作条件和材料选择等,以保证其达到良好的分离效果和稳定性能。
通过科学、合理的设计,可实现更加高效、节能的生产过程,大大提高生产效率和质量,为工业生产带来更大的经济效益。
乙醇精馏塔设计手册
乙醇精馏塔设计手册乙醇精馏塔设计手册1. 引言乙醇精馏塔是工业生产中常见的设备,用于乙醇的提纯和分离。
本文将探讨乙醇精馏塔的设计原理和操作指南,并提供一些有关乙醇精馏的实用建议。
2. 基本原理乙醇精馏是利用乙醇和水之间的沸点差异进行分离的过程。
在乙醇精馏塔中,乙醇和水混合物首先进入塔顶,经过加热,液体汽化为气体,然后向下运行到塔底。
在这个过程中,乙醇和水以及其他杂质逐渐分离,纯度更高的乙醇会向塔顶方向移动,而水和杂质则会向塔底方向移动。
3. 设计要点乙醇精馏塔的设计需要考虑以下几个要点:3.1 塔板设计塔板是乙醇精馏塔中实现液体和气体传质的关键结构。
塔板的数量和间距将直接影响乙醇的分馏效果。
一般情况下,塔板数目越多,分离效果越好。
然而,添加过多的塔板会增加系统的压降,从而影响塔的性能。
在设计中需要进行合理的平衡。
3.2 温度控制乙醇精馏塔中的温度控制对于分馏效果非常关键。
过高的温度会导致醇汽过量,降低乙醇纯度;过低的温度则会造成不完全汽化,减少塔的分离效果。
需要通过控制塔底和塔顶的温度来达到最佳的分馏效果。
3.3 精馏剂的选择精馏剂在乙醇精馏中发挥重要的作用,它不仅可以提高系统的分馏效率,还可以降低系统的能耗。
常用的精馏剂包括乙醇、水和乙二醇等。
选择适当的精馏剂需要考虑乙醇和精馏剂之间的相容性以及经济性。
4. 操作指南在操作乙醇精馏塔时,需要注意以下几个方面:4.1 塔顶和塔底压力控制塔顶和塔底的压力控制是确保乙醇精馏正常运行的关键。
过高的塔顶压力会导致乙醇冷凝回流,降低乙醇的纯度;而过低的塔顶压力则会影响分馏效果。
塔底压力的控制对于去除水和杂质也是至关重要的。
4.2 进料流量控制进料流量的控制也会直接影响乙醇精馏的效果。
过大的进料流量可能导致过度充填塔板,而过小的进料流量可能会导致塔板间的不连续汽液流动。
需要根据实际情况选择合适的进料流量。
4.3 塔板温度和液位监控塔板温度和液位的监控对于乙醇精馏的稳定运行非常重要。
精馏塔的设计
第一章生产工艺流程的确定本设计的任务为分离正庚烷和正辛烷混合物的精馏塔设计。
对于此二元混合物的分离,采用常压下的连续精馏操作装置。
本设计采用饱和蒸汽进料,将原料以饱和蒸汽状态送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝,冷凝液体在泡点下一部分经回流装置回流至塔内,其余的部分经产品冷凝冷却器冷凝冷却后送人储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
该物系属于易分离物系,最小回流比较小,操作回流比为最小回流比的2倍。
本设计带控制点的生产工艺流程图见附图-1。
第二章精馏塔2.1 精馏塔的物料衡算通过查阅资料知,一个大气压下,正庚烷的沸点为98.4℃,正辛烷的沸点125.6℃,所以混合液中,正庚烷是易挥发成分。
2.1.1已知条件:混合液的流量:F=12t/h正庚烷的含量:x F=0.42正庚烷的回收率:φ=0.98釜残夜中正庚烷的含量:x w =0.032.1.2物料衡算过程:混合液的平均相对分子质量:M F=0.42*100+0.58*114=108.12Kg/kmol混合液的流量:F=12*1000/108.12=110.99Kmol/h总物料衡算:110.99=D+W110.99*0.42=D* x D +W* x w0.98=D* x D /F*x F计算结果:D=79.77 W=31.22 x D=0.5732.2 塔板数的确定2.2.1塔板理论数N T的求取正庚烷—正辛烷属于理想物系,采用图解法求理论板层数。
(1)由资料查得正庚烷—正辛烷在101.3KPa的气液平衡数据如下:温度(℃):98.4 105 110 115 120 125.6X: 1.0 0.656 0.487 0.311 0.157 0.0y: 1.0 0.810 0.673 0.491 0.280 0.0绘出x-y图,见附图2。
(2)求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。
在附图2中对角线上,自点e(0.42,0.42)作垂线ef即为进料线,该线与平衡线的交点坐标y q = 0.42 x q=0.26最小回流比为R min= (x D- y q )/ (y q - x q)=(0.573-0.42) / ( 0.42-0.26) = 0.96取操作回流比为R=2 R min=2*0.96=1.92(3)求精馏塔的气液负荷线L=RD=1.96*79.77=156.35V=(R+1)D=(1+1.96)*79.77=232.93L=L=156.35V=V-F=232.93-110.99=122.0(4) 求操作线方程精馏段操作线方程为y=L x /V + D x D /V =0.658x+0.196提馏段操作线方程为y=L x /V -W x W /V =1.282x-0.008(5)图解法取理论板层数采用图解法取理论板层数,如附图2所示。
精馏塔设计指导书
简单填料精馏塔设计设计条件与任务:已知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 χ F = D χD + W χW若以塔顶易挥发组分为主要产品,则回收率η为D FD x F x η=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:WD W F x x x x FD --=(2) 直接蒸汽加热 总物料*0F S D W +=+易挥发组分**00F D W F x S y D x 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)则 m in D e e ex y R y x -=-设夹紧点在提馏段,其坐标为(xe,ye)m in m in (1)(1)e W e Wy x R D qF L V R D q Fx x -+==+---基础数据:气液相平衡数据3 确定操作回流比m i n(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 RD fN x R x n ndx N dN x x +==-⎰⎰因 111D n n x R y x R R +=+++所以 ()/D fx R x n n D n dxN y x x y R=---⎰(4)提馏段 11 Sf WN x S x n ndx N 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 FD F R R q WWWW+--'===+--所以 ()/(1)f wx 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。
精馏塔设计设计说明书
(3)有效补强面积
a、有效宽度B
取大值
故
b、有效高度 外侧有效高度 确定
取小值
故:
内侧有效高度 确定
取小值
故:
(4)多余金属面积
a、筒体有效厚度取
筒体多余金属面积
b、接管多余金属面积
接管计算厚度:
接管多余金属面积::
c、接管焊缝区面积(焊角取6mm)
d、多余金属总面积
(5)所需另行补强面积
故
b、有效高度 外侧有效高度 确定
取小值
故:
内侧有效高度 确定
取小值
故:
(4)多余金属面积
a、筒体有效厚度取
筒体多余金属面积
b、接管多余金属面积
接管计算厚度
接管多余金属面积::
c、接管焊缝区面积(焊角取6mm)
d、多余金属总面积
(5)所需另行补强面积
(6)补强圈设计
根据接管公称DN100选用补强圈标准 取补强圈外径 ,内径 (C型)。因 ,补强圈在有效补强范围内
b、补强计算方法判别
开孔直径
本筒体开孔直径 ,满足等面积补强计算的适用条件,故可用等面积补强法进行开孔补强计算。
(2)开孔所需补强面积
a、筒体的计算厚度
由公式
得
对于碳素钢、低合金钢 不小于3mm,所以计算厚度 ,取腐蚀裕量 ,
筒体名义厚度:
B、开孔所需补强面积
强度削弱系数 , , 所以
出气管有效厚度为
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的,塔内装有若干层塔板或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。
精馏塔设计说明书
广州大学化学化工学院《化工原理》课程设计精馏塔设计设计项目:甲醇—水混合溶液精馏塔设计姓名:班级:11精工学号:指导教师:林璟设计日期:2014年1月6日~14日目录前言 (5)课程设计任务书 (6)第一章设计方案的确定 (7)1.1 概述 (7)1.2基本原理 (7)1.3设计方案原则 (7)1.4 设计步骤 (7)1.5设计方案的内容 (8)1.6操作压力 (8)1.7加热方式 (8)1.8进料状态 (8)1.9回流比 (8)1.10热能利用 (8)第二章精馏塔全塔物料衡算 (9)2.1精馏塔全塔物料衡算 (9)2.2塔板数的确定 (10)第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (16)3.1操作压力的计算 (16)3.2操作温度的计算 (16)3.3平均摩尔质量计算 (16)3.4平均密度计算 (17)3.5液体平均张力计算 (19)3.6液体平均粘度计算 (19)第四章精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)4.1 塔径 (20)4.2精馏塔有效高度计算 (23)第五章溢流装置的计算 (24)5.1 溢流堰 (24)5.2受液盘 (25)5.3 弓形降液管的宽度和横截面积 (26)5.4降液管底隙高度h0 (27)5.5塔板布置及浮阀数目与排列 (28)第六章塔板的流体力学计算 (32)6.1 精馏段流体力学验算 (32)6.2提馏段流体力学验算 (34)第七章塔板负荷性能图 (37)7.1 精馏段塔板负荷性能图 (37)7.2 提馏段塔板负荷性能图 (41)第八章热量衡算 (46)8.1加热介质的选择 (46)8.2冷却剂的选择 (46)8.3热量衡算 (46)第九章精馏塔的结构设计 (51)9.1筒体与封头 (51)9.2 裙座 (53)9.3人孔 (55)9.4吊柱 (55)9.5除沫器 (56)9.6操作平台与梯子 (58)9.7塔板结构 (58)9.8接管 (59)9.9法兰的选择 (60)9.10冷凝器 (60)9.11 塔总体高度设计 (61)第十章设计结果的讨论和说明 (73)参考文献 (65)结束语 (65)附录 (66)前言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
《化工原理》课程设计指导书(精馏塔之预热器、冷凝器、再沸器) )资料
化工原理课程设计指导书—精馏塔的预热器、冷凝器、再沸器工艺设计适应专业:化学工程与工艺编写作者:胡建明编写日期:2007.7邵阳学院生物与化学工程系预热器、冷凝器、再沸器的工艺设计概述蒸馏是化工生产中分离均相液体混合物的典型单元操,其历史悠久,应用广泛。
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分汽化、部分冷凝,利用其中个组分挥发度不同而将其分离。
其本质是液、汽相间的质量传递和热量传递。
为使分离彻底,以获得较纯的产品,工业生产中常采用多次部分汽化、多次部分冷凝的方法——精馏。
精馏过程通常是在塔设备内完成的。
预热器、冷凝器、再沸器是精馏过程必不可少的设备。
它们承担着将物料预热、气化、冷凝等重要任务。
而固定管板式换热器更是因其具有工艺简单、造价低廉、工艺设计成熟、热效率较高等优点而得到广泛的应用,尤其在很多大工业生产中。
换热器的工艺设计主要内容和步骤 1 物料衡算1.1 设计依据1.1.1 《×××××设计任务书》1.1.2 产量 年产99.5%(均为质量分数,下同)环己烷(丙酮)20000吨,根据工业生产中连续生产的特点,取年平均生产时间为8000小时,即小时产量为:20000×103/8000=2500kg /h ,本设计以小时产量为计算基准。
1.1.3 进料组成F x 、产品组成D x 1,1.4 分离要求 1.2 精馏塔物料衡算1.2.1 物料衡算示意图1.2.2 用质量分率计算进料量及塔釜采出量G D ,X D F D W G G G =+ F F D D W W G x G x G x =+ 解得: G F (kg/h ) G W (kg/h )1.2.3 计算摩尔量、摩尔分率 G W由物质A 、B 组成的混合物,其分子量分别为M A ,M B 则其平均分子量:A A B B M M x M x =+,用摩尔量表示为:;;W D F G G GD W F M M M===; 同理可求得X D 、X W 、 X F 1.2.4 精馏塔物料衡算表表1.1 精馏塔的物料衡算表※必须达成Σ进=Σ出。
精馏塔设计说明书(最全)
引言塔设备是化学工业,石油化工,生物化工,制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
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。
板式塔为逐级接触式气液传质设备,塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层,正常条件下,气相为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,它具有结构简单,安装方便,压降低,操作弹性大,持液量小等优点,被广泛的使用。
本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液,故选用板式塔。
设计方案的确定和流程说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型共有三种:泡罩塔板,筛孔塔板,浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单,制造方便,造价低等优点,且开孔率大,生产能力大,阀片可随气流量大小而上下浮动,故操作弹性大,气液接触时间长,因此塔板效率较高。
本设计采用浮阀塔板。
2. 加料方式加料方式共有两种:高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料,具有结构简单,安装方便等优点,而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
故本设计采用泵直接加料。
3. 进料状况进料方式一般有两种:冷液进料及泡点进料。
对于冷液进料,当进料组成一定时,流量也一定,但受环境影响较大;而采用泡点进料,不仅较为方便,而且不受环境温度的影响,同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等,制造方便。
故本设计采用泡点进料。
4. 塔顶冷凝方式苯和甲苯不反应,且容易冷凝,故塔顶采用全凝器,用水冷凝。
塔顶出来的气体温度不高,冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却,选用全凝器符合要求。
5. 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流。
本设计所需塔板数较多,塔较高,为便于检修和清理,回流冷凝器不适宜塔顶安装,故采用强制回流。
6. 加热方式加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。
直接蒸气加热在一定回流比条件下,塔底蒸气对回流液有稀释作用,从而会使理论塔板数增加,设备费用上升。
故本设计采用间接蒸气加热方式。
7. 操作压力苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大,因此在常压下也能比较容易分离,故本设计采用常压精馏。
板式塔设计指导书
化工原理课程设计指导书–––––板式精馏塔得设计黄文焕目录绪论 (4)第一节概述 (9)1、1精馏操作对塔设备得要求 (9)1、2板式塔类型 (9)1、2、1筛板塔 (10)1、2、2浮阀塔 (10)1、3精馏塔得设计步骤 (10)第二节设计方案得确定 (11)2、1操作条件得确定 (11)2、1、1操作压力 (11)2、1、2 进料状态 (11)2、1、3加热方式 (11)2、1、4冷却剂与出口温度 (12)2、1、5热能得利用 (12)2、2确定设计方案得原则 (12)第三节板式精馏塔得工艺计算 (13)3、1 物料衡算与操作线方程 (13)3、1、1 常规塔 (13)3、1、2 直接蒸汽加热 (14)第四节板式塔主要尺寸得设计计算 (15)4、1 塔得有效高度计算 (16)4、2 板式塔得塔板工艺尺寸计算 (19)4、2、1 溢流装置得设计 (19)4、2、2 塔板设计 (26)4、2、3 塔板得流体力学计算 (29)4、2、4 塔板得负荷性能图 (34)第五节板式塔得结构 (35)5、1塔得总体结构 (35)5、2 塔体总高度 (35)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)第六节精馏装置得附属设备 (37)6、1 回流冷凝器 (38)6、2管壳式换热器得设计与选型 (38)6、2、1流体流动阻力(压强降)得计算 (39)6、2、2管壳式换热器得选型与设计计算步骤 (40)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离心泵得选择 (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 塔板得工艺设计 (43)附3 塔板得流体力学计算 (57)附4 塔附件设计 (64)附5 塔总体高度得设计 (67)附6 附属设备设计(略) (68)绪论一、化工原理课程设计得目得与要求课程设计就是《化工原理》课程得一个总结性教学环节,就是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程得基本知识去解决某一设计任务得一次训练。
精馏塔课程设计说明书
精馏塔课程设计说明书精馏塔课程设计说明书一、课程设计目的本次课程设计旨在让学生深入了解精馏塔的工作原理、设计方法和工程应用,掌握精馏塔的设计步骤和技巧,提高学生的实践能力和创新能力。
二、课程设计内容本次课程设计的主要内容包括:1. 精馏塔工作原理和流程分析;2. 精馏塔设计计算方法;3. 精馏塔设备选型和结构设计;4. 精馏塔的模拟和优化。
三、课程设计流程1. 前期准备:学生需要收集有关精馏塔的文献和资料,了解精馏塔的基本原理和设计方法,并进行市场调研,了解市场需求和行业发展状况。
2. 中期报告:学生需要根据课程设计的具体要求,撰写精馏塔设计分析报告,包括精馏塔工作原理、流程分析、设计计算方法、设备选型和结构设计等内容。
3. 课程设计答辩:学生需要根据中期报告的内容,进行精馏塔设计答辩,回答评委老师的提问和质疑,展示自己的设计思路和创新能力。
四、课程设计成果通过本次课程设计,学生需要最终实现以下成果:1. 熟练掌握精馏塔的工作原理和设计方法;2. 能够独立完成精馏塔的设计和计算;3. 具备良好的团队合作和沟通能力,能够参与实际的工程设计和项目开发。
五、课程设计拓展1. 精馏塔的设计计算主要包括以下步骤:(1) 确定精馏塔的流程和分离要求;(2) 计算精馏塔的尺寸和负荷;(3) 选择精馏塔的设备型号和材料;(4) 进行精馏塔的模拟和优化。
2. 精馏塔的选型和结构设计需要考虑的因素包括:(1) 分离目标和分离效率;(2) 设备材质和耐腐蚀性能;(3) 设备制造工艺和安装要求;(4) 设备效率和节能降耗。
3. 精馏塔的应用领域广泛,涉及到化工、石油、医药、食品等多个领域。
在设计精馏塔时,需要考虑市场需求和行业发展趋势,以便更好地满足行业需求和用户体验。
精馏塔设计说明书
设计任务书一设计题目乙醇—水精馏塔的工艺设计二设计内容1精馏塔的结构设计及工艺计算2绘制精馏塔工艺条件图三工艺条件1进精馏塔的料液含乙醇30%(质量)2产品的乙醇含量不得低于98%(质量)3残液中乙醇含量不得高于0.2%(质量)4生产能力为日产(24小时)24吨98%(质量)的乙醇产品5操作条件①进料热状态q取1.1②回流比R取1.3Rmin6基础数据①常压下乙醇-水系统x-y数据:相对挥发度α取1.6②E取56%T取0.3m③HT④空塔气速取0.80m/s四设备型式设备型式为板式塔五设计任务1设计方案的确定及说明;2塔的工艺计算;3塔高、塔径尺寸的确定;4设计结果概要或设计一览表;5精馏塔的工作图;6对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录(一)设计方案简介.................................................................................................................. - 2 - (二)工艺计算及主体设备设计计算...................................................................................... - 2 - 1.精馏流程的确定............................................................................................................ - 2 - 2.塔的物料恒算................................................................................................................ - 2 -2.1料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数....................................................................... - 2 -2.2 料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量.............................................................. - 3 -2.3 物料恒算.................................................................................................................. - 3 -3.塔板数的确定................................................................................................................ - 3 -3.1理论塔板数的求取................................................................................................... - 3 -3.1.1绘制相平衡图................................................................................................... - 3 -3.1.2 求最小回流比、操作回流比.......................................................................... - 4 -3.1.3 求理论塔板数.................................................................................................. - 4 -3.2全塔效率................................................................................................................... - 6 -3.3实际塔板数............................................................................................................... - 6 -4.塔的工艺条件及物性数据计算[2]................................................................................. - 6 -4.1操作压力................................................................................................................... - 6 -4.2温度[1] ....................................................................................................................... - 6 -4.3平均摩尔质量........................................................................................................... - 7 -4.4平均密度................................................................................................................... - 7 -4.5液体表面张力........................................................................................................... - 8 -4.6液体黏度................................................................................................................... - 8 -5.精馏段气液负荷计算[2]................................................................................................. - 8 - 6.塔和塔板主要工艺尺寸计算[3],[4] ............................................................................... - 9 -6.1塔径........................................................................................................................... - 9 -6.2溢流装置................................................................................................................... - 9 -6.3塔板布置................................................................................................................. - 10 -6.4筛孔数与开孔率..................................................................................................... - 11 -6.5塔的有效高度(精馏段)......................................................................................... - 11 -6.6塔高计算................................................................................................................. - 11 -7.筛板的流体力学验算[5]................................................................................................. - 11 -7.1塔板压降................................................................................................................. - 11 -7.2液面落差................................................................................................................. - 12 -7.3.液沫夹带................................................................................................................ - 12 -7.4漏液......................................................................................................................... - 12 -7.5液泛......................................................................................................................... - 12 -8.塔板负荷性能图[6]......................................................................................................... - 13 -8.1漏液线..................................................................................................................... - 13 -8.2液沫夹带线............................................................................................................. - 13 -8.3液相负荷下限线..................................................................................................... - 14 -8.4液相负荷上限线..................................................................................................... - 14 -8.5液泛线..................................................................................................................... - 15 -9.附图................................................................................................................................ - 17 -10.本设计的评价或有关问题的分析讨论...................................................................... - 19 -附:参考文献符号说明.......................................................................................................... - 19 -(一)设计方案简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工和制药等生产中广泛应用的气液传质设备。
板式精馏塔设计任务书
1.《化工原理课程设计》,贾绍义等编,天津大学出版社,2002.08
2.《化工原理》(上、下册),夏清,陈常贵主编,天津大学出版社,2005.01
3.《化工原理课程设计》,大连理工大学编,大连理工大学出版社,1994.07
4.《化工工艺设计手册》(第三版)(上、下册),化学工业出版社,2003.08
设计计划进度
布置任务,学习课程设计指导书,其它准备……………0.5天
主要工艺设计计算…………………………………………2.5天
辅助设备选型计算/绘制工艺流程图……………………1.0天
绘制主要设备工艺条件图…………………………………1.0天
编写设计计算说明书(考核)……………………………1.0天
合计:(1周)………………………………………………6.0天
设计文件要求
1.设计说明书不得少于7000字,A4幅面;
2.工艺流程图为A2幅面;
3.设备工艺条件图为A3幅面;
备注
化工原理课程设计任务书设源自题目板式精馏塔设计—02主要内容
1、设计方案简介:对给定或选定的工艺流程、主要设备进行简要论述;
2、主要设备的工艺设计计算:物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、填料塔结构设计和工艺尺寸的设计计算;
设计计划进度
布置任务,学习课程设计指导书,其它准备……………0.5天
主要工艺设计计算…………………………………………2.5天
辅助设备选型计算/绘制工艺流程图……………………1.0天
绘制主要设备工艺条件图…………………………………1.0天
编写设计计算说明书(考核)……………………………1.0天
合计:(1周)………………………………………………6.0天
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简单填料精馏塔设计设计条件与任务:已知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 χ F = D χD + W χW若以塔顶易挥发组分为主要产品,则回收率η为D FD x F x η=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:WD W F x x x x FD --=(2) 直接蒸汽加热 总物料*0F S D W +=+易挥发组分**00F D W F x S y D x 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)则 m in D e e ex y R y x -=-设夹紧点在提馏段,其坐标为(xe,ye)m in m in (1)(1)e W e Wy x R D qF L V R D q Fx x -+==+---基础数据:气液相平衡数据3 确定操作回流比m i n(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 RD fN x R x n ndx N dN x x +==-⎰⎰因 111D n n x R y x R R +=+++所以 ()/D fx R x n n D n dxN y x x y R=---⎰(4)提馏段 11 Sf WN x S x n ndx N 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 FD F R R q WWWW+--'===+--所以 ()/(1)f wx 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。
5 冷凝器和再沸器热负荷冷凝器的热负荷 ()C D V D L Q V I I =-再沸器的热负荷B C D W F Q Q DI W I FI =++-待求量:进料温度t F 、塔顶上升蒸汽温度t DV (与x D 对应的露点温度)、回流温度t DL (与x D 对应的泡点温度)、再沸器温度tw (与x W 对应的泡点温度)。
物性数据:① 各组分在平均温度下的液相热容、气相热容或汽化热。
② 各组分的热容方程常数 如 23p c A BT CT DT =+++③ 由沃森公式计算汽化热 210.38211()1r V V r T H H T -∆=∆-6 填料塔的结构设计I. 塔径计算计算公式: D =① 塔填料选择须知:相对处理能力:拉西环<矩鞍<鲍尔环<阶梯环<环鞍(填料尺寸相同,压降相同)对于规整填料,分离能力:丝网类填料>板波纹类填料,板波纹填料较丝网类有较大的处理量和较小的压降。
250Y ——250指的是填料的比表面积,Y 指的是波纹倾角为45o ,X Y 指的是波纹倾角为30o填料选择的三步骤:选材质→选类型→选尺寸(径比应保持不低于某一下限值,以防止产生较大的壁效应,造成塔的分离效率下降。
)选尺寸说明:填料尺寸大,成本低,处理量大,但效率低。
一般大塔常使用50mm 的填料。
塔径/mm 填料尺寸/mm D<30020~25300<D<900 25~38 D>900 50~80② 计算方法◆ 泛点气速法 ----散堆填料(0.5~0.8) f u u =a. Eckert 关联图法20.50.2f u ()()Y =G GL VLLW X W g ρφϕρμρρ=由X 值和泛点压降线查取Y 值进而求得液泛气速 b. Bain-Hougen 泛点关联式20.20.250.125f 3u log[] 1.75()()G G L LLVLW A g W ρραμερρ=-填料特性:比表面积、空隙率、泛点压降因子 ---规整填料a. Bain-Hougen 泛点关联式20.20.250.125f 3u log[] 1.75()()G G L LLVLW A g W ρραμερρ=-250Y 金属板波纹填料:A=0.297,CY 型丝网填料:A=0.30b. 泛点压降法Kister and Gill 等压降曲线(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京:化学工业出版社.2002,264-265) 泛点压降与填料因子间的关系:0.7/40.9p Z Fp∆= Pa/m; Fp —填料因子等压降曲线: 0.50.50.50.05pu()()Y=() F()0.277G GL VLL GW X W ρρμρρρρ=-◆ 气相负荷因子法——用于规整填料塔的计算0.5[/()]S G L G C u ρρρ=-max 0.8 S S C C =0.5max =f() ()G L S GLW C W ρψψρ=填料手册中给出Csmax 与ψ(流动参数)的关系图。
③ 校核---散装填料:a. 径比D/dp 为保证填料润湿均匀,应使径比在10以上,径比过小,液本沿填料下流时常会出现壁流现象。
拉西环:D/dp>20;鲍尔环:D/dp>10;鞍形填料:D/dp>15。
b. 泛点率u/uf ∈(0.5~0.8) 保证塔在操作中不发生液泛c .喷淋密度>最小喷淋密度 保证填料充分润湿。
若喷淋密度过小,可增加吸收剂用量,或采用液体再循环以加大液体流量,或在许可范围内减小塔径,或适当增加填料层高度予以补偿。
d. 每米填料层压降 为使填料塔性能良好的工况下操作,每米填料层的压降不能太大,一般正常压降/147~490 Pa p Z ∆=,真空操作下/78.45 Pa p Z ∆≤---规整填料 注意:计算出的塔径D 值,应按压力容器公称直径标准进行圆整,以符合设备的加工要求及设备定型,便于设备的设计加工。
根据国内压力容器公称直径标准(JB-1153-71),直径在1m 以下,间隔为100mm (必要时D 在700mm 以下可50mm 为间隔);直径在1m 以上,间隔为200mm (必要时D 在2m 以下可用100mm 为间隔)(李功祥,陈兰英.常用化工单元设备设计.广州:华南理工大学出版社.)④ 所需物性数据物性数据:气体混合物的密度、液体混合物的密度、液体混合物的粘度、表面张力 计算式: 气体混合物 G pM R Tρ= 液体混合物:1iLiw ρρ=∑wi ——组分i 的质量分数互溶液体混合物的粘度:1/31/3mi ix μμ=∑含水溶液的表面张力: 1/41/41m S W WS OOσϕσϕσ=+式中:/ / SW SW W S SO SO O S x V V x V V ϕϕ== 计算精馏段塔径时物性数据的处理:a. 以上方程所用物性数据近似按塔顶第一板处理. 如 11G pM R T ρ=b. 以上方程中所用物性数据均取塔顶第一板与加料板物性数据的平均值 计算提馏段塔径时物性数据的处理:a. 以上方程所用物性数据近似按加料板处理.b. 以上方程中所用物性数据均取加料板与塔釜物性数据的平均值II 填料层高度计算---理论板当量高度(HETP)法 (精馏塔采用)理论板当量高度的值与填料塔内的物系性质、气液流动状态、填料的特性等多种因素有关,一般源于实测数据或由经验关联式进行估算。
在实际设计缺乏可靠数据时,也可取文献(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京:化学工业出版社.2002,264-265)P273页所列数据作参考。
填料尺寸/mm 25 3850等板高度/mm 矩鞍环 430 550 750 鲍尔环 420 540 710 阶梯环环鞍430 530 650以上关于HETP 的取法是基于一种认识,即填料塔的分离效率与被分离物系的物理性质无关或影响很小,显然这与实际情况相比,有时会出现较大的偏差,故在设计时应特别给予注意。
精馏段 RRN Z H E T P N N T S M=⨯=NTSM ——与1m 填料分离能力相当的塔板数 HETP ——与1层理论板分离能力相当的填料层高度 精馏段总压降 (/)p Z p Z ∆=⨯∆ 式中: /p Z ∆——每米填料层压降 提馏段的计算方法与精馏段相同。
---填料层的分段目的:使填料层内气液两相处于良好的分布状态。
一般情况:每经过10块理论板的当量高度设置一个液体收集装置,并进行液体的再分布。
散堆填料的分段:规整填料的分段:填料种类 孔板波纹250Y 丝网波纹500(BX) 丝网波纹700(CY)每段填料最大高度/m≤6≤3≤1.5提醒:为了保证工程上的可靠性,计算出的填料层高度还应加上20%左右的裕度。
III. 塔高塔高=填料层高度+附属部件的高度+塔顶空间+塔底空间IV . 填料塔流体力学参数计算a.填料塔压力降123p p p p ∆=∆+∆+∆1p ∆——气体进出口压力降;2p ∆——填料层的压力降;3p ∆——其他塔内件的压力降.b.泛点率c.气体动能因子 F =7 附属内件的选型包括液体初始分布器、填料压紧装置、填料支撑装置、液体再分布器、气体入塔分布器8 塔附属高度塔附属高度包括:塔的上部空间高度、安装液体分布器和再分布器(包括液体收集器)的所需空间高度、塔釜高度及支座高度。
① 塔的上部空间高度 塔的上部空间高度的作用:在塔填料层以上,有一足够的空间高度,以使随气流携带的液滴能从气相中分离出来,该高度一般取1.2~1.5m.② 安装液体分布器和再分布器(包括液体收集器)所需空间高度 其高度值依据分布器的形式而定,一般取1~1.5m 的空间高度。
③ 塔釜高度釜液所占高度的计算:依据釜液流量、釜液的停留时间、塔径计算。
例:釜液体积流量为Ls m 3/s, 塔径为D m, 停留时间为t min料液在釜内的停留时间15min ,装填系数取0.5,塔釜高h/塔径D=2:1 塔釜液量 1560W s L L =⨯⨯塔釜体积 /0.5W W V L =2232442W d d d V h d πππ==⨯=釜液所占高度 2h d = m液面上方的气液分离高度要求:满足安装塔底气相接管所需空间高度和气液分离所需空间高度。