化工原理课程设计筛板式精馏塔设计

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化工原理(含化工设备机械基础)课程设计板式精馏塔设计

化工原理（含化工设备机械基础）课程设计板式精馏塔设计专业班级：化工工艺06-3班本组成员：指导老师：设计时间：2009年4月27日至2009年5月15日目录1、摘要 (2)2、设计任务书 (3)3、前言 (4)4、回流比优化 (6)4、塔板的工艺设计 (8)5、塔板的流体力学计算 (18)6、塔附件设计 (25)7、塔总体高度的设计 (27)8、附属设备设计 (27)9、精馏塔主体设备机械设计 (28)10、参考文献 (36)11、附录 (39)摘要：本设计采用筛板塔精馏分离乙醇-水溶液，利用VB语言优化回流比，并算出理论塔板数为40，最优回流比2.66。

对塔的工艺尺寸进行计算得出塔径为0.8 米，塔总高42米。

对塔的流体力学进行验证后，符合筛板塔的操作性能。

经过对塔设备的强度计算，12mm满足设计要求。

本次设计内容对提高化工原理课程设计的能力有明显作用。

关键词：筛板塔、乙醇、最小回流比、经济衡算精馏塔优化设计任务书1、设计任务：年处理2.8万吨乙醇-水溶液系统2、设计条件：●料液含乙醇13wt%；●馏出液含乙醇不少于94wt%；●残液含乙醇不大于0.05wt%。

3、操作条件：●泡点进料，回流比由经济衡算优化；●塔釜加热方式及蒸汽压力：间接，0.2Mpa（表压）；●塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50℃；●常压操作，年工作日300天，每天工作24小时；●塔板形式：筛板塔；●安装地点：合肥。

4、主要设计内容：●工艺流程的确定；●塔和塔板的工艺尺寸计算；●塔板的流体力学验算及复合性能图；●主体设备的机械设计；●辅助设备的计算设备的机械设计。

前言精馏是通过汽液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相传递，难挥发组分由气相向液相传递，来达到分离液相混合物的一种常用操作。

蒸馏操作在化工，石油化工，轻工等工业生产中占有重要的地位。

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。

化工原理_课程设计_精馏塔_(筛板式)

化工原理课程设计任务书设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。

2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。

因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。

4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。

5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。

6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min。

设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。

指导教师：时间1设计任务1.1 任务1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。

2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。

因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。

4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％(质量分率)。

5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。

6．操作回流比R=(1.1—2.0)R。

min1.1.3 设计任务1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。

1.2 设计方案论证及确定1.2.1 生产时日设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。

化工原理课程设计精馏塔详细版

广西大学化学化工学院化工原理课程设计任务书专业：班级：姓名：学号：设计时间：设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。

2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。

因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。

4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分率）。

5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。

6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min。

设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。

2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。

因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。

3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为40吨/日。

4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％(质量分率)。

5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。

R。

6．操作回流比R=(1.1—2.0)min1.1.3 设计任务1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己设计的评价。

1.2 设计方案论证及确定1.2.1 生产时日设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。

筛板式精馏塔的设计

进料方式一般有冷液进料，泡点进料，气液混合物进料，露点进料，加热蒸汽进料五种。泡点进料对塔操作方便，不受季节温度影响。由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料。 2.3回流比选择由乙醇-水的气液平衡数据，绘出 X-Y 图常压下乙醇-水的气液平衡与温度关系（mol/%）温度 t/℃ 100 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1 82.7 82.3 81.5
1. 概述本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。 1.1本设计在生产上的实用意义乙醇的结构简式为 C2H5OH，俗称酒精，它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、染料等，是农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料。医疗上也常用体积分数为 70%——75%的乙醇作消毒剂等。工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇。 1.发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后，经水解（用废蜜糖作原料不经这一步）、发酵，即可制得乙醇。 2.乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应，生产乙醇：CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH（该反应分两步进行，第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原）。若想要获得不同浓度的乙醇，可以采取精馏这种方法。譬如，75%的乙醇可以用蒸馏的方法蒸馏到95.5%，此后形成恒沸物，不能提高纯度。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。互溶液体混合物的分离有多种方法，精馏是其中最常用的一种。精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，精馏操作其基本原理是利用互溶液体混合物相对挥发度的不同，实现各组分分离的单元操作，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。 1.2 流程、设备及操作条件的确定流程可由以下5个方面来确定。（一）加料方式加料分两种方式：泵加料和高位槽加料。高位槽加料通过控制液位高度，可以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用；泵加料属于强制进料方式，本次加料可选泵加料，泵和自动调节装置配合控制进料。（二）加料状态进料方式一般有冷液进料，泡点进料，气液混合物进料，露点进料，加热蒸汽进料五种。泡点进料对塔操作方便，不受季节温度影响。由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料。（三）冷凝方式选全凝器，塔顶出来的气体温度不高。冷凝后回流液和产品温度不高，无需再次冷凝，且本次分离是为了分离乙醇和水，制造设备较为简单，为节省资金，选全凝器。（四）回流方式宜采用重力回流，对于小型塔，冷凝液由重力作用回流如塔。优点：回流冷凝器无需支撑结构；缺点：回流控制较难安装，但强制回流需用泵，安装费用、点耗费用大，故不用强制回流，塔顶上升蒸汽采用冷凝回流入塔内。（五）加热方式

[工学]化工原理筛板精馏塔课程设计

[工学]化工原理筛板精馏塔课程设计[工学]化工原理筛板精馏塔课程设计吉林化工学院化工原理课程设计I 吉吉林林化化工工学学院院化化工工原原理理课课程程设设计计题目题目筛板精馏塔分离苯筛板精馏塔分离苯——甲苯工艺设计甲苯工艺设计教教学学院院化工与材料工程学院化工与材料工程学院专业班级专业班级学生姓名学生姓名学生学号学生学号指导教师指导教师20102010 年年6 6 月月1414 日日吉林化工学院化工原理课程设计II 目录摘要一绪论二第一章流程及流程说明1 第二章精馏塔工艺的设计2 2.1 产品浓度的计算.2 2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率.2 2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2 2.2 最小回流比的确定.3 2.3 物料衡算 3 2.4 精馏段和提馏段操作线方程.3 2.4.1 求精馏塔的气液相负荷3 2.4.2 求操作线方程 3 2.5 精馏塔理论塔板数及理论加料位置3 2.6 实际板数的计算3 2.7 实际塔板数及实际加料位置. 3 第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算5 3.1 物性数据计算.5 3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算.9 3.3 筛板流体力学验算13 3.4 塔板负荷性能图16 第四章热量衡算21 4.1 塔顶气体上升的焓.21 V Q 4.2 回流液的焓.21 R Q 4.3 塔顶馏出液的焓.21 D Q 4.4 冷凝器消耗焓.21 C Q 4.5 进料的焓.21 F Q 4.6 塔底残液的焓.21 W Q 4.7 再沸器的焓.22 B Q 第五章塔的附属设备的计算23 5.1 塔顶冷凝器设计计算23 5.2 泵的选型24 5.4 塔总体高度的设计25 结论27 致谢28 参考文献.29 主要符号说明30 吉林化工学院化工原理课程设计I 摘要在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中，给定的条件为：进料量为F=85kmol/h 塔顶组成为：进料馏出液组成为：塔釜组成: W x =0.03 加料热状态:q=1 塔顶操作压强:(表压首先根据精馏塔的物料衡算，求得D 和W，通过图解法确定最小回流比；再根据操作线方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。

化工原理课程设计--苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计

0.0030
0.0045
0.458
0.472
0.489
0.503
由上表数据可作出漏液线1
3.6.2 液沫夹带线
以为限,求出关系如下:
由
精馏段:
,
整理得:
在操作范围内,任取几个值,依上式计算出值
表2-4
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
2.457
2.362
2.24
2.138
提馏段:
提馏段:
板上不设进口堰，
故在本设计中不会发生液泛现象
3.6.1
由
,
得
精馏段:
=
在操作线范围内,任取几个值,依上式计算出
表2-2
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
0.564
0.579
0.598
0.613
提馏段:
=4.870
操作线范围内,任取几个值,依上式计算出
表2-3
0.0006
0.0015
对于进料： =93.52℃
得：
又
精馏段平均相对挥发度：
提馏段平均相对挥发度：
由液体平均粘度公式：可求得不同温度下苯和甲苯的粘度
对于苯(A)，其中，即：
当 ℃时，
当 ℃时，
对于甲苯(B)，其中，即：
当 ℃时，
当 ℃时
又精馏段的液相组成：
提馏段的液相组成：
精馏段平均液相粘度：
提馏段的平均液相粘度:
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。此设计针对二元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。

化工原理课程设计——筛板精馏塔设计

溢流装置（10×20cm）
② 降液管形式和底隙降液管：弓形、圆形。降液管截面积：由Af /AT 确定；底隙高度 h0：通常在 40 ~ 60 mm。
③ 溢流堰（出口堰）作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。
0
本设计采用:
采用弓形降液管，平堰及平型受液盘，l w =0.7D=0.56 m
L xfi Li
回流比
表2 塔板计算结果
理论板数
板效率
实际板数
理论加料位置
实际加料位置
4. 塔板结构设计
包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初估与计算，降液管的选型及系列参数的计算，塔板布置和筛孔/阀孔的布置等，最后是水力学校核和负荷性能图。
进料流量F, kmol/h
塔顶产品流量D, kmol/h
塔釜残液流量W, kmol/h
进料组成，xF(摩尔分数）塔顶产品组成，xD(摩尔分数）塔釜残液组成，xW(摩尔分数）
3.4 实际板数及进料位置的确定
1. 确定最小回流比Rmin
Rmi n xyD q xyqq00..69 880.706.38070.76
径、实际板数及加料板位置。 2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、
负荷性能图、工艺尺寸装配图。 3. 换热器设计：确定冷热流体流动方式，根据换热面积初选换
热器；核算总传热系数；计算实际传热面积；选定换热器型号，计算管程、壳程压降。
说明： 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. 设计说明书要求字迹工整，按规范装订成册。

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。

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塔内气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下总体呈逆流流动。

筛板精馏塔的结构特点有：1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右。

2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%~40%。

3.塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮阀塔。

4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低30%左右。

二、操作要点：操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。

气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触.三、应用中的优缺点：优点:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。

通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力使气体由下而上保持一定的压差以克服板间流动阻力。

缺点:1.小孔筛板以堵塞，不适宜处理脏的、黏性大的和带固体粒子的料液。

2.操作弹性较小（约2~3）。

四、精馏装置流程图1-原料液贮槽；2-加料泵；3-原料预热器；4-精馏塔；5-冷凝器；6-冷凝液贮槽；7-冷却器；8-观测罩；9-馏出液贮槽；10-残液贮槽；11-再沸器操作流程如下：如图所示，用泵2将原料液从贮槽1送至原料预热器3中，加热至一定温度后进入精馏塔4的中部。

化工原理课程设计(筛板精馏塔设计)

课程名称：化工原理课程设计设计内容：筛板式精馏塔设计年级：年级姓名：姓名日期：日期目录一、前言.......................................................... (4)1、塔设备在化工生产中的作用与地位 (4)2、塔设备的分类 (4)3、板式塔 (4)3.1、筛板塔 (4)4 、乙醇和水体系 (4)二、计算说明书 (5)1 设计单元操作方案简介 (5)2 筛板塔设计须知 (5)3 筛板塔的设计程序 (6)三、设计计算书........................................... ...... (6)1、已知参数 (6)1.1设计条件 (6)1.2设计要求 (6)2、精馏流程的确定 (6)3、塔的物料衡算 (7)4、塔板数的确定 (7)4.1、理论塔板数T N的求取 (7)4.2全塔效率T E估算 (10)4.3实际塔板数 (10)5、工艺计算和物性 (10)5.1全塔的平均温度 (12)5.2操作压强Pm (12)5.3、平均摩尔质量Mm (12)ρ (13)5.4、平均密度mσ (14)5.5、液体表面张力m5.6、负荷计算 (14)6、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15)6.1、塔径D (15)6.2、溢流装置 (16)l (17)6.2.1、溢流堰长Wh (17)6.2.2、出口堰高w6.2.3、管滴宽度dW 与降液管滴面积fA (17)6.2.4.降液管底隙高度oh (18)6.3、塔板布置...........................................................................18 6.4、筛孔数n 与开孔率 ............................................................20 6.5、塔有效高度Z ..................................................................21 6.6、塔高计算...........................................................................21 7、筛板的流体力学验算 (22)7.1气体通过筛板压强降的液柱高度ph (22)7.2、雾沫夹带量Ve 的验算 (23)7.3、漏液的验算........................................................................24 7.4、液泛的验算........................................................................24 8、塔板负荷性能图 (24)8.1、过量液沫夹带线..................................................................24 8.2、液泛线..............................................................................26 8.3、液相负荷上限线..................................................................27 8.4、漏液线..............................................................................27 8.5、液相负荷下限线..................................................................27 8.6、操作弹性...........................................................................28 9、筛板塔设计计算结果汇总............................................................29 10、附属设备和接管尺寸 (30)10.1、塔顶全凝器计算与选型的 (30)10.1.1、冷凝器的形式。

化工原理课程设计---筛板式连续精馏塔及主要附属设备设计

化工原理课程设计---筛板式连续精馏塔及主要附属设备设计目录第一章前言 (1)1.1吸收技术概况 (1)1.3填料塔技术 (1)1.4填料的类型 (2)1.5填料的几何特性 (2)1.6填料的性能评价 (2)1.7填料塔的流体力学性能 (2)1.8填料的选择 (2)1.9填料塔的内件 (2)1.10典型的吸收过程 (2)第二章填料塔的主体设计方案的确定 (3)2.1流程说明 (3)2.2吸收剂的选择 (4)2.3填料的类型与选择 (4)2.3.1填料种类的选择 (4)2.3.2填料规格的选择 (5)2.3.3填料材质的选择 (5)第三章设计任务....................................................................................... 错误!未定义书签。

第四章设计方案的说明 (6)第五章基础物性数据 (6)5.1液相物性数据 (6)5.2气相物性数据 (6)5.3气相物中平衡数据 (6)第六章物料衡算 (7)第七章填料塔的工艺尺寸的计算 (7)7.1塔径的计算 (7)7.1.1气相质量流量为 (7)7.1.2液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即： (8)7.1.3泛点率校核： (10)7.1.4填料规格核算 (10)7.1.5液体喷淋密度核算 (10)7.2填料层高计算 (10)7.3填料层压降的计算 (13)第八章辅助设备的选型及设计 (15)8.1液体分布器 (15)8.1.1液体分布器的选型 (15)8.1.2分布点密度计算 (16)8.1.3分液计算 (17)8.2主要接管尺寸的计算 (17)8.2.1液体进料接管 (17)8.2.2气体进料接管 (18)8.3法兰 (18)8.4填料支承结构 (18)8.5填料压紧装置 (18)8.6除沫装置 (18)8.7封头 (19)8.8人孔或手孔和卸料孔 (19)8.8.1人孔或手孔 (19)8.8.2卸料孔 (19)8.9塔高 (20)8.9.1塔顶空间高度 (20)8.9.2塔底空间高度 (20)8.9.3塔体总高度 (20)8.10泵 (20)8.11风机的选型 (20)8.12设备汇总表 (21)第九章符号说明 (21)第十章总结 (22)第一章前言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。

化工原理课程设计--板式精馏塔设计

化工原理课程设计--板式精馏塔设计设计目标：基于给定的物料性质和操作要求，设计一座板式精馏塔，以实现对原料的分离和提纯。

1. 物料和操作要求：- 原料：A和B两种无限稀溶液，其组成为xA和xB，两者可以通过精馏分离。

- A和B的沸点相差较大，有利于分离。

- 要求从塔顶得到纯度高于90%的A，而底部给出纯度低于1%的A。

2. 原料性质和物料平衡：- 通过库仑方程计算A和B的蒸气压随温度的变化关系，并绘制出压力-温度图。

- 在工作温度下，A的蒸气压明显高于B，为确保物料能够充分分离，需保持塔顶温度在A液体的沸点温度之下。

3. 塔板设计：- 通过McCabe-Thiele图确定塔板数目和进料位置。

- 塔板数目的计算依赖于设定的塔上液回流比，一般经验值约为1.2-2.5。

- 进料位置选择在第一个塔板的位置，以确保传热效果和传质效果的最大化。

4. 塔的传热与传质设计：- 通过热力学分析确定A和B的传质系数，以及A和B在板上气液两相之间的传质速率。

- 根据传质速率和A、B的质量流率计算板上液流速，并选取波纹板（sieve tray）作为塔板，以提高传质效果。

- 通过HETP方法确定塔板高度，确保有效的液-液接触。

5. 动力学分析：- 根据操作要求和物料性质，进行动态模拟，分析A和B的浓度随时间的变化。

- 设计适当的控制策略，以稳定操作并使塔的性能达到最佳状态。

6. 安全与能耗：- 根据设计要求，确定塔的最佳工作温度和压力范围，以保证操作的安全性。

- 通过热力学计算，确定塔的能耗，并采取措施减少能量损失。

综上所述，通过对物料性质、物料平衡、塔板设计、传热与传质设计、动力学分析、安全与能耗等方面的综合考量，可以设计出一座高效、安全、经济的板式精馏塔，实现对原料组分的有效分离和提纯。

7. 材料选择和规格设计：- 选择耐腐蚀、耐高温的材料作为塔内部构件的材质，例如不锈钢。

- 根据操作条件和设计要求，确定塔的规格，包括直径、高度、板数、板间距等，以确保塔的工作效率和稳定性。

筛板式精馏塔设计_化工原理课程设计

中州大学化工原理课程设计设计题目：筛板式精馏塔设计学院：化工食物学院班级： 11级精化普招1班姓名：赵地学号： 0134小组成员：杨霞 0133王海静 0131穆文华 0132肖振然 0135指导教师：孙浩然2021年6月15日目录概述（前言）一、工艺计算二、塔高及塔径计算三、溢流装置设计四、塔板布置五、塔板校核六、塔板负荷性能图七、塔结构图八、计算结果列表参考文献跋文（小结）设计任务书体系：苯-甲苯学号：31-35年处置量：12万吨动工天数：300天塔顶组成质量比：塔底组成质量比：进料组成质量比：进料状况：泡点进料操作压力：常压概述一、筛板精馏塔的结构特点：筛板塔是扎板塔的一种，内装假设干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。

塔内气体在压差作用下由下而上，液体在自身重力作用下由上而下整体呈逆流流动。

筛板精馏塔的结构特点有：1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右。

2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%~40%。

3.塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮阀塔。

4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低30%左右。

二、操作要点：操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部份经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。

气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因此两相能够充分接触.三、应用中的优缺点：优势:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要使气液间最后能够较易分离。

通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力使气体由下而上维持必然的压差以克服板间流动阻力。

缺点:1.小孔筛板以堵塞，不适宜处置脏的、黏性大的和带固体粒子的料液。

2.操作弹性较小（约2~3）。

四、精馏装置流程图1-原料液贮槽；2-加料泵；3-原料预热器；4-精馏塔；5-冷凝器；6-冷凝液贮槽；7-冷却器；8-观测罩；9-馏出液贮槽；10-残液贮槽；11-再沸器操作流程如下：如下图，用泵2将原料液从贮槽1送至原料预热器3中，加热至必然温度后进入精馏塔4的中部。

化工原理设计筛板式精馏塔

一、基础数据1. 原料液量 9000 【kg/h】2. 原料液组成乙醇 25.20 ％，水 74.8 ％3. 原料液温度 86.0353 ℃4. 馏出液组成乙醇含量大于 93 ％釜液组成乙醇含量小于 0.9％（以上浓度均指质量分率）5. 操作压力常压二、设计范围1.精馏系统工艺流程设计，绘流程图一张；2.筛板精馏塔的工艺计算；3.筛板精馏塔塔板结构的工艺设计，绘制塔板负荷性能图、塔板结构图和整体设备结构图。

4.附属设备选型计算。

第一章概述塔设备是化工，石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。

它可使气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

它是实现精馏，吸收，解吸和萃取等化工单元操作的主要设备。

塔设备在化工过程中有时也用来实现工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿，减湿等。

在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层使两相密切接触，进行传质，两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

不管是何种塔型，除了首先要能使气（汽）液两相充分接触，获得较高的传热效率外，还希望能综合满足下列要求：(1)生产能力大。

在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的物沫夹带及液泛等破坏正常操作的现象。

(2)操作稳定，操作弹性大。

当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质速率下进行稳定操作。

(3)流体流动阻力小。

即流体通过塔设备的压力降小，以节省动力消耗，降低操作费用。

(4)结构简单，材料消耗量小，制造和安装容易。

(5)耐腐蚀，不易堵塞，方便操作、调节和检修。

筛板塔是板式塔中较早出现的塔型之一，它综合具有结构简单，制造维修方便，生产能力大（可比浮阀塔大），塔板效率较高，压降小等优点，不足之处是操作弹性较小。

筛孔也易堵塞，使用曾一度受到限制，但是近几十年来，经过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，还开发了大孔径筛板，导向筛板等形式，使筛板塔的不足得到补救，即合理的设计可以保证较高的操作弹性。

化工原理课程设计——筛板塔设计

第一章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。

1．精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔内装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。

两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。

简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。

精馏塔内，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高。

本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。

但易漏液，易堵塞。

然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。

2．再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传质得以进行。

本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。

液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。

立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。

▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。

▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

3．冷凝器（设计从略）用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。

第二章方案流程简介1．精馏装置流程精馏就是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。

流程如下：原料（丙稀和丙烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。

气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。

将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。

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）。

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