精馏塔的设计计算

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精馏塔的计算

精馏塔的计算
则F = D + W
FxF= DxD+ WxW
175 = D + WD=76.6kmol/h
175×0.44=0.974D+0.0235WW=98.4kmol/ h
例:将含24%(摩尔分率,以下同)易挥发组分的某混合液送入连续操作的精馏塔。要求馏出液中含95%的易挥发组分,残液中含3%易挥发组分。塔顶每小时送入全凝器850kmol蒸汽,而每小时从冷凝器流入精馏塔的回流量为670kmol。试求每小时能抽出多少kmol残液量。回流比为多少?
Y =nA/nB=yA/yB=yA/(1-yA)kmolA / kmolB
Y =pA/pB=pA/(P - pA)
在吸收操作中,通常A组分:指吸收质
B组分:液相xB指吸收剂,气相yB指惰气
四.吸收推动力:实际浓度与平衡浓度之差。即ΔY=Y–Y*(以气相浓度表示)
ΔX=X*- X(以液相浓度表示)
脱收推动力:ΔY=Y*- Y(以气相浓度表示)
气膜、液膜越厚,传质阻力越大,传质速率就越小,而膜越薄,自然越有利传质。
(三)提高吸收速率:流体力学指出,流速越大,边界膜越薄。因此按照双膜理论,在其它条件不变时,增大流速,就可以减小双膜阻力,从而提高吸收速率。
七.吸收速率
1.吸收速率:是指单位传质面积上,单位时间内吸收的溶质量。
在稳定操作的吸收设备中吸收设备内的任一部位上,相界面两侧的对流传质速率是相等的(否则会在界面处有溶质积累)。因此其中任何一侧有效膜中的传质速率都能代表该处的吸收速率。
阻力阻力
双膜理论模型
通过假设,把整个相际传质的复杂过程简化为吸收质只是经气、液两层的分子扩散过程。因此两膜层就成为吸收过程的两个基本阻力。
(二)在两相主体浓度一定的情况下,两膜层的阻力便决定了传质速率的大小。双膜理论也称双阻力理论。

精馏塔的设计计算

精馏塔的设计计算

第2章精馏塔的设计计算2.1 进料状况设计中采用泡点进料,塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝,冷凝液在泡点下回流至塔内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1.7倍。

塔釜采用间接蒸汽加热具体如下:塔型的选择本设计中采用浮阀塔。

2.2 加料方式和加料热状况加料方式和加料热状况的选择:加料方式采用泵加料。

虽然进料方式有多种,但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响,塔的操作比较容易控制;此外,饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同,无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易,为此,本次设计中采取泡点进料。

2.3 塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全冷凝器用水冷却。

甲醇和水不反应而且容易冷却,故使用全冷凝器,塔顶出来的气体温度不高冷凝回流液和产品温度不高无需进一步冷却,此分离也是为了得到甲醇故选用全冷凝器。

2.4 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流,对于小型塔冷凝器一般安装在塔顶。

其优点是回流冷凝器无需支撑结构,其缺点是回流控制较难。

需要较高的塔处理或因为不易检修和清理,这种情况下采用强制回流.故本设计采用强制回流。

2.5加热方式加热方式为直接加热和间接加热。

直接加热由塔底进入塔内。

由于重组分是水故省略加热装置。

但在一定的回流比条件下,塔底蒸汽对回流有稀释作用,使理论板数增加,费用增加,间接蒸汽加热器是塔釜液部分汽化维持原来浓度,以减少理论板数。

本设计采用间接蒸汽加热。

2.6工艺流程简介连续精馏装置主要包括精馏塔,蒸馏釜(或再沸器),冷凝器,冷却器,原料预热器及贮槽等.原料液经原料预热器加热至规定温度后,由塔中部加入塔内.蒸馏釜(或再沸器)的溶液受热后部分汽化,产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升,与板上回流液接触进行传质,从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高,至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体,冷凝的液体一部分作为塔顶产品,另一部分由塔顶引入塔内作为回流液,蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品。

精馏塔优化设计计算

精馏塔优化设计计算

一.精馏塔优化设计计算【设计要求】375.71吨/溶度35wt%,产品溶度84(wt%),易挥发组分回收率0.98,1476小时。

进料热状况自选回流比自选单板压降≤0.7 kPa塔底温度100104℃本设计任务为分离二甲基亚砜-升蒸汽采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔物系属易分离物系,,2倍。

塔釜采用间接蒸汽加热,1二甲基亚砜摩尔质量MA=78.13kg/kmol水的摩尔质量MB=18 kg/kmolX F==0.7X D==0.96M F=0.3×78.13+0.7×18=36.04 kg/kmolM D=0.96×78.13+0.04×18=75.72 kg/kmol3.物料衡算原料处理量F==7.06水回收率衡算;=0.98 D=5.04总物料衡算7.06=D+W水物料衡算7.06×0.3=0.04D+WX W联立解得D=5.04kmol/h W=2.02kmol/h X w=0.05气液平衡数据6KPa下二甲基亚砜-水溶液平衡与温度的关系根据上表,利用内插法求进料,塔顶,塔底温度,由=得;塔顶;=T D=40.8°C+塔釜;=T W=96.7°C进料;=T F=48.1°C原料液,溜出液与釜残液的含量与温度相对挥发度的计算根据上表,利用内插法急速那精馏段和提馏段对应的气液相摩尔分率,得;精馏段;t1==44.45°C==X=0.75 y=0.98提馏段;t2==72.4°C==X=0.3 y=0.85将X1 Y1 X2 Y2分别带入气液平衡方程,得a1=16.3 a2=13.2a=(a1a2)0.5=14.67最小回流比及操作回流比的确定由泡点进料,可得X q=XF=0.7;Y q==o.97R min===-0.03一般回流比取最小回流比的2倍即R=2R min=0.1×2=0.2。

Aspen简捷法精馏塔设计计算

Aspen简捷法精馏塔设计计算

例5-2 简捷法精馏设计计算
5)DSTWU模型设置
这里轻关键组分为NC4, 重关键组分为I-C5。
对于轻关键组分NC4
Recov=29.7248/30=0.9908
重关键组分为I-C5 Recov=0.2247/20=0.01124
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例5-2 简捷法精馏设计计算
5) DSTWU模型设置
回流比的输入可随便输入一个值,该值如果小于Rmin,则系统安装 2Rmin作为回流比进行计算;如大于Rmin,就按照实际的值进行计 算。
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5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
Distl(简捷法精馏核算)
Distl模型可以模拟一个带有一股进料和两种 产品的多级多组分的蒸馏塔,塔可带有分凝 器或全凝器。模型假定恒摩尔流和恒相对挥 发度。用Edimister法进行产品组成。
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5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
Distl(简捷法精馏核算)
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5 塔Columns模块
进行简捷蒸馏的模型有DSTWU, Distl和
SCFrac
进行严格的多级分离的模块有RadFrac,
MultiFrac, PetroFrac, RateFrac
用于液-液萃取塔的严格模型有Extract
第3页
5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块 DSTWU(简捷法精馏设计) Distl(简捷法精馏核算)
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5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
DSTWU(简捷法精馏设计)
采用Winn法估算最小级数,Underwood法估算 最小回流比,Gilliland法规定级数所必需的回 流比或规定回流比所必需的级数。
可确定最小回流比、最小级数或实际回流比、 实际级数。模型也估算最适宜的进料位置、冷 凝器和再沸器负荷。可生成回流比对于级数的 表和曲线。

精馏塔塔设计及相关计算

精馏塔塔设计及相关计算

目录板式精馏塔设计任务3一.设计题目3 二.操作条件3 三.塔板类型3四.相关物性参数3五.设计容3设计方案错误!未定义书签。

一.设计方案的思考6二.工艺流程6板式精馏塔的工艺计算书7一.设计方案的确定及工艺流程的说明二.全塔的物料衡算 三.塔板数的确定四.塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 五.精馏段的汽液负荷计算六.塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 七.塔板负荷性能图筛板塔设计计算结果错误!未定义书签。

22 附属设备的的计算及选型25板式精馏塔设计任务书板式精馏塔的设计选型及相关计算设计计算满足生产要求的板式精馏塔,包括参数选定、塔主题设计、配套设计及相关设计图 2011Administrator09级化工2班xx设计感想26苯-氯苯精馏塔的工艺设计一.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38%(质量%,下同),其余为氯苯;2. 产品含苯不低于97%,釜液苯含量不高于2%;3. 生产能力为96 吨/day(24h)原料液。

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)塔底加热蒸汽压力:0.5MPa(5)单板压降≤0.7kPa。

二.操作条件1.塔顶压强4kPa(表压);2.进料热状况,自选;3.回流比,自选;4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压);5.单板压降不大于0.7kPa;三.设备形式:筛板塔四. 有关物性参数相对分子质量:苯:78.11;氯苯:112.56序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13温度/K 404.85 401.15 394.15 389.55 384.45 379.55 374.05 370.05 365.95 360.65 356.65 355.35 353.25 X 0 0.035 0.102 0.161 0.232 0.315 0.419 0.506 0.608 0.755 0.882 0.92 1Y 0 0.146 0.335 0.464 0.575 0.678 0.77 0.828 0.881 0.935 0.97 0.98 1五. 设计容(一)设计方案的确定及流程说明(二)精馏塔的物料衡算(三)塔板数的确定1、理论塔板数计算2、实际塔板数计算(四)塔体工艺尺寸计算1、塔径的计算2、塔的有效高度计算(五)塔板主要工艺尺寸的计算(1)溢流装置计算(堰长、堰高、弓形降液管宽度和截面积、降液管底隙高度)(2)塔板布置(边缘区宽度确定、开孔区面积计算、筛孔计算及排列)(3)塔板的流体力学验算(4)塔板的负荷性能图(六)设计结果概要或设计一览表(七)辅助设备选型与计算(八)绘制生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图(九)对设计过程的评述和有关问题的分析讨论设计方案此塔为板式塔,通体由不锈钢制造。

4-简捷法精馏塔设计计算

4-简捷法精馏塔设计计算
—冷凝器 ( Condenser) —再沸模块---简捷蒸馏模块
➢DSTWU(简捷法精馏设计)
DSTWU模型有四组模型设定参数 (1)塔设定 ( Column specifications) (2)关键组分回收率 (3)压力 ( Pressure)
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4.2 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
➢DSTWU(简捷法精馏设计)
DSTWU模型有四组模型设定参数
(1)塔设定 ( Column specifications)
--塔板数 ( Number of stages) --回流比 ( Reflux ratio)
>0, 实际回流比; <-1, 绝对值=实际回流比/最小回流比
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例4-2 简捷法精馏设计计算
7) 生成回流比随理论板数变化表 • 在输入表input 中的calculation options 页面中
选择 • generate table of reflux vs num of theoretical
stages
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例4-2 简捷法精馏设计计算
7) 生成回流比随理论板数变化表 • 在输入表input,中的calculation options 页面中
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4.1 塔Columns模块 ➢进行简捷蒸馏的模型有DSTWU, Distl和
SCFrac
➢进行严格的多级分离的模块有RadFrac,
MultiFrac, PetroFrac, RateFrac
➢用于液-液萃取塔的严格模型有Extract
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4.2 塔Columns模块---简捷蒸馏模块 ➢DSTWU(简捷法精馏设计) ➢Distl(简捷法精馏核算) ➢SCFrac模块

精馏塔工艺工艺设计计算

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 。

精馏塔的工艺计算

精馏塔的工艺计算

精馏塔的计算对于要完成多组分分离设备的最终设计,必须使用严格算法,但是近似算法可以为严格计算提供合适的迭代变量初值,因此本设计中采用两种方法相结合,并以计算机进行数值求解的方式来确定各级上的温度、压力、流率、气液组成和理论板数。

计算过程描述如下:第一步确定关键组分塔Ⅰ重关键组分(HK):四氯化硅(SiCl4)轻关键组分(LK):三氯氢硅(SiHCl3) 轻组分(LNK):二氯硅烷(SiH2Cl2)塔Ⅱ重关键组分(HK):三氯化硅(SiHCl3)轻关键组分(LK):二氯硅烷(SiH2Cl2) 重组分(HNK):四氯化硅(SiCl4)塔Ⅰ塔顶42℃SiH2Cl2 1.167397 1.916284 馏出液中SiHCl3质量含量>=93.946釜液中SiCl4质量含量>=94.000SiHCl315.3096 25.13082塔釜78℃SiCl444.44285 72.95299塔Ⅱ塔顶35℃SiH2ClⅠ塔塔顶出料流量Ⅰ塔塔顶出料组成馏出液中SiH2Cl2质量含量>=99.600釜液中SiHCl3质量含量>=99.500SiHCl3塔釜65℃SiCl4第三步用FUG简捷计算法求出MESH计算的初始理论板数组分塔Ⅰ塔Ⅱ进塔组成/% 塔顶组成/% 塔釜组成/% 进塔组成/% 塔顶组成/% 塔釜组成/% SiH2Cl2 1.916284 7.221959 0 7.221959 99.67945 0.374527 SiHCl325.13072 92.62967 0.751706 92.62967 0.320551 99.46612 SiCl472.95299 0.148369 99.24829 0.148369 0 0.159357 Σ100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.002.由Fenske公式计算mNlg lg LK HKLK HKd d w w Nm a-轾骣骣犏琪琪琪琪犏桫桫臌=3.由恩特伍德公式计算最小回流比,,1()i i Fim i i D m m i x q R x R a a q a a q üï=-ï-ï?ýï=ï-ïþåå4.由芬斯克公式计算非清晰分割的物料组成()1i i Nm HK i HK HK f w d w a -=骣琪+琪桫 ,()()1NmHK i i HK HK i NmHK i HKHK d f w d d w a a--骣琪琪桫=骣琪+琪桫5.由Kirkbride 经验式确定进料位置0.2062,,,,HK F LK WR S LK F HK D z x N W N z x D 轾骣骣骣犏琪琪琪=琪犏琪琪桫犏桫桫臌6.由吉利兰关系式计算理论板数即0.56680.750.75Y X=-式中1m R R X R -=+ ,1mN N Y N -=+ 第四步 由MESH 方程计算理论板数 1. 用FUG 简捷计算法得到的理论板数N 和进料位置M 作为初始值,初始化汽液流量j V 和j L 。

精馏塔全塔效率计算公式

精馏塔全塔效率计算公式

精馏塔全塔效率计算公式精馏塔是化工生产中非常重要的设备,用于分离混合物中的不同组分。

而全塔效率则是衡量精馏塔性能的一个关键指标。

要了解精馏塔全塔效率的计算公式,咱们得先弄明白全塔效率到底是个啥。

简单来说,全塔效率就是实际塔板数与理论塔板数的比值。

全塔效率的计算公式通常可以表示为:$E_T = \frac{N_{实际}}{N_{理论}}$ 。

这里的 $E_T$ 就是全塔效率啦。

那怎么去确定实际塔板数和理论塔板数呢?实际塔板数呢,就是咱们在设计或者实际运行中实实在在数出来的塔板数量。

理论塔板数就有点复杂啦,得通过一些复杂的热力学计算和相平衡关系来确定。

我记得有一次在化工厂实习的时候,就碰到了关于精馏塔效率计算的问题。

当时我们小组负责优化一个精馏塔的工艺参数,以提高产品的纯度和产量。

为了计算全塔效率,我们可真是费了好大的劲儿。

我们先收集了各种数据,像温度、压力、流量等等,然后根据混合物的性质和分离要求,运用复杂的公式和图表进行理论塔板数的计算。

这个过程中,数据稍微有点偏差,计算结果就相差很大。

比如说,在测量温度的时候,因为温度计的精度问题,导致温度数据有了一点小误差,结果算出来的理论塔板数就不太准确。

后来我们反复检查、校准仪器,重新测量数据,才得到了比较可靠的结果。

在确定了实际塔板数和理论塔板数之后,代入全塔效率的计算公式,就能得出全塔效率啦。

通过计算全塔效率,我们可以评估精馏塔的性能,找出可能存在的问题,比如塔板结构不合理、操作条件不合适等等。

总之,精馏塔全塔效率的计算公式虽然看起来简单,但是要准确计算和应用,还需要我们对精馏过程有深入的理解,对数据的收集和处理要非常严谨。

只有这样,才能真正发挥全塔效率这个指标的作用,让精馏塔更好地为化工生产服务。

希望通过我的讲解,能让您对精馏塔全塔效率的计算公式有更清楚的认识。

要是在实际应用中遇到问题,别着急,多思考、多尝试,总会找到解决办法的!。

精馏塔计算方法

精馏塔计算方法

目录1 设计任务书 (1)1.1 设计题目………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.2 已知条件………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1.3设计要求…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2 精馏设计方案选定 (1)2.1 精馏方式选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.2 操作压力的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.4 加料方式和加热状态的选择……………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.3 塔板形式的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排……………………………………………………………………………………………………………………………………………2.6 精馏流程示意图…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3 精馏塔工艺计算 (2)3.1 物料衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.2 精馏工艺条件计算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3.3热量衡算…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4 塔板工艺尺寸设计 (4)4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.2 塔径………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.3溢流装置…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4.4 塔板布置及浮阀数目与排列……………………………………………………………………………………………………………………………………………………5 流体力学验算 (6)5.1 气相通过塔板的压降……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.2 淹塔………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5.3 雾沫夹带…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6 塔板负荷性能图 (7)6.1 雾沫夹带线………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.2 液泛线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.3 液相负荷上限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.4 漏液线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.5 液相负荷下限线…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6.6 负荷性能图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7 塔的工艺尺寸设计 (8)8釜温校核 (9)9热量衡算 (9)10接管尺寸设计 (10)符号说明 (10)参考文献 (13)结束语 (13)1.设计任务1.1设计题目:年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计1.2已知条件:1原料组成:含35%(w/w)乙醇的30度液体,其余为水。

精馏塔的规格如何计算公式

精馏塔的规格如何计算公式

精馏塔的规格如何计算公式精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备,通常用于石油化工、化学工业和精细化工等领域。

其主要原理是利用液体混合物中不同成分的沸点差异,通过加热和冷却来使不同成分分离。

精馏塔的规格设计是非常重要的,它直接影响着设备的性能和效率。

在设计精馏塔的规格时,需要考虑到多种因素,包括所需分离效果、流体性质、操作压力和温度等。

精馏塔的规格计算是一个复杂的过程,需要考虑到多种因素。

其中最重要的因素之一是塔板间距。

塔板间距是指在精馏塔内部设置的板块之间的垂直距离。

塔板间距的大小直接影响着塔内的液体和气体流动情况,从而影响着分离效果。

一般来说,塔板间距越小,分离效果越好,但也会增加设备的成本和能耗。

因此,在设计精馏塔的规格时,需要综合考虑分离效果和成本因素,选择合适的塔板间距。

精馏塔的规格计算还需要考虑到气液流体的性质。

在精馏塔内部,气体和液体会进行频繁的传质和传热过程,因此需要考虑到流体的密度、粘度、热导率等性质。

这些性质会直接影响着塔内的流动情况和传热效果,从而影响着分离效果和能耗。

在设计精馏塔的规格时,需要根据实际情况选择合适的流体性质参数,进行流体力学和传热传质计算,确定合理的塔板间距和塔板数量。

除了塔板间距和流体性质,精馏塔的规格计算还需要考虑到操作压力和温度等因素。

在设计精馏塔的规格时,需要根据所处理的液体混合物的成分和性质,确定合理的操作压力和温度范围。

这些参数会直接影响着塔内的气液相平衡和传热传质过程,从而影响着分离效果和能耗。

在确定精馏塔的规格时,需要根据实际情况选择合适的操作压力和温度范围,确保设备能够稳定运行并达到预期的分离效果。

在实际工程中,精馏塔的规格计算是一个复杂的过程,需要综合考虑多种因素。

通常情况下,需要进行流体力学和传热传质计算,确定合理的塔板间距和塔板数量;根据所处理的液体混合物的成分和性质,确定合理的操作压力和温度范围;并综合考虑成本和能耗等因素,选择合适的设备规格。

简捷法精馏塔设计计算

简捷法精馏塔设计计算

例5-2 简捷法精馏设计计算
6) DSTWU结果查看
第35页
例5-2 简捷法精馏设计计算
6) DSTWU结果查看
• 最小回流比为1.32
• 实际回流比为1.8 • 最小理论板数为12.8
• 实际塔板数为23.7
• 进料板位置为第12块板
• 再沸器所需的热量为753.31kJ/sec
• 冷凝器所需的热量为688.95kJ/sec
第28页
例5-2 简捷法精馏设计计算
1) 流程图绘制
第29页
例5-2 简捷法精馏设计计算
2)全局参数设置
进入setup/specification进行全局变量(global 设置。这里

工程单位:MET
• Run Type: Flowsheet
• 报告要求显示流股的摩尔分率。
第30页
例5-2 简捷法精馏设计计算
• 冷凝器所需的冷量量为87897.2cal/sec
第26页
例5-2 简捷法精馏设计计算
例2 设计一精馏塔。泡点 进料,进料组成、塔顶 产品要求见表。操作压 力为4.4atm。要求塔顶 采用全凝器,回流比为 1.8。热力学计算采用物 性方法PENG-ROB。采 用DSTWU模块设计满 足上述分离要求的精馏 塔。

工程单位:自定义 us-1(以MET为基础)
• Run Type: Flowsheet
• 报告要求显示流股的摩尔分率。
第21页
例5-1 简捷法精馏设计计算
3) 组分输入
第22页
例5-1 简捷法精馏设计计算
4) 进料流股参数设置
第23页
例5-1 简捷法精馏设计计算
5) DSTWU模型设置

二元连续精馏塔的计算与分析分析

二元连续精馏塔的计算与分析分析

7
7
6
8
8
7
c
0
x
c
c
1.0
0
x
1.0
0
x
1.0
适宜的加料位置
第五节 二元连续精馏塔的计算与分析
例题
在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物。原料中含苯 0.40(质量分率,下同) 泡点进料,要求塔顶产品中含苯 0.97,塔底产品中含苯0.02。原料流量为1500kg/h。回 流比为3.5,操作范围内相对挥发度α=2.46。试求:
少摩尔的蒸汽冷凝,相应就有多少摩尔的液体汽化。因此该精馏 过程属等摩尔反向扩散传质过程。
第五节 二元连续精馏塔的计算与分析
3.精馏段的操作线方程(Operating line)
在恒摩尔流假定下,精馏段的基本计算式为:
V LD
Vyn1 Lxn DxD
所以
yn1
L V
xn
D V
xD
L LD
xn
D LD
1. 精馏段的物料衡算 总物料衡算式
Vn1 Ln D
易挥发组分衡算式
Vn1 yn1 Ln xn DxD

yn1
Ln Vn1
xn
D Vn1
xD
第五节 二元连续精馏塔的计算与分析
2.恒摩尔流假定(Constant molal overflow hypothesis)
恒摩尔流假定提出的原因:
(1)各层板上液相的流量L1,L2……Ln以及汽相的流量V1,V2,…… ,Vn均不相同,求算理论塔板数除上面的物料衡算式外,需再作热 量衡算和相平衡关系才能求算,计算会变得比较复杂。 (2)恒摩尔流假定可以简化计算过程; (3)一些组分沸点接近的二元混合物接近恒摩尔流假定的情况。

精馏塔的设计(毕业设计)

精馏塔的设计(毕业设计)

精馏塔的设计(毕业设计)精馏塔尺⼨设计计算初馏塔的主要任务是分离⼄酸和⽔、醋酸⼄烯,釜液回收的⼄酸作为⽓体分离塔吸收液及物料,塔顶醋酸⼄烯和⽔经冷却后进⾏相分离。

塔顶温度为102℃,塔釜温度为117℃,操作压⼒4kPa。

由于浮阀塔塔板需按⼀定的中⼼距开阀孔,阀孔上覆以可以升降的阀⽚,其结构⽐泡罩塔简单,⽽且⽣产能⼒⼤,效率⾼,弹性⼤。

所以该初馏塔设计为浮阀塔,浮阀选⽤F1型重阀。

在⼯艺过程中,对初馏塔的处理量要求较⼤,塔内液体流量⼤,所以塔板的液流形式选择双流型,以便减少液⾯落差,改善⽓液分布状况。

4.2.1 操作理论板数和操作回流⽐初馏塔精馏过程计算采⽤简捷计算法。

(1)最少理论板数N m系统最少理论板数,即所涉及蒸馏系统(包括塔顶全凝器和塔釜再沸器)在全回流下所需要的全部理论板数,⼀般按Fenske ⽅程[20]求取。

式中x D,l,x D,h——轻、重关键组分在塔顶馏出物(液相或⽓相)中的摩尔分数;x W,l,x W,h——轻、重关键组分在塔釜液相中的摩尔分数;αav——轻、重关键组分在塔内的平均相对挥发度;N m——系统最少平衡级(理论板)数。

塔顶和塔釜的相对挥发度分别为αD=1.78,αW=1.84,则精馏段的平均相对挥发度:由式(4-9)得最少理论板数:初馏塔塔顶有全凝器与塔釜有再沸器,塔的最少理论板数N m应较⼩,则最少理论板数:。

(2)最⼩回流⽐最⼩回流⽐,即在给定条件下以⽆穷多的塔板满⾜分离要求时,所需回流⽐R m,可⽤Underwood法计算。

此法需先求出⼀个Underwood参数θ。

求出θ代⼊式(4-11)即得最⼩回流⽐。

式中——进料(包括⽓、液两相)中i组分的摩尔分数;c——组分个数;αi——i组分的相对挥发度;θ——Underwood参数;——塔顶馏出物中i组分的摩尔分数。

进料状态为泡点液体进料,即q=1。

取塔顶与塔釜温度的加权平均值为进料板温度(即计算温度),则在进料板温度109.04℃下,取组分B(H2O)为基准组分,则各组分的相对挥发度分别为αAB=2.1,αBB=1,αCB=0.93,所以利⽤试差法解得θ=0.9658,并代⼊式(4-11)得(3)操作回流⽐R和操作理论板数N0操作回流⽐与操作理论板数的选⽤取决于操作费⽤与基建投资的权衡。

精馏塔的设计计算

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

精馏塔的计算

精馏塔的计算
kmol吸收质/kmol惰性气V,Y1L,X1
X1、X2—分别为出塔和进塔液体的组成,
(1)分子扩散的阻力和速率主要决定于扩散物质和流体的温度以及某些物理性质。
(2)分子扩散速率与其在扩散方向上的浓度梯度成正比。
分子扩散系数是物质的物理性质之一。扩散系数大,表示分子扩散快。
(3)分子在液体中扩散速率比在气体中要慢的多。因为液体的密度比气体的密度大得多,其分子间距小。
2.涡流扩散:通过流体质点的湍动和旋涡而传递物质的现象。主要发生在湍流流体中。
所以气体的摩尔分率为yA=pA/P=vA/V;xD
yB=PB/P= vB/V或yB=1-yAF,xF
三.物料衡算(双组分)
对总物料衡算F =D+W
对易挥发组分衡算FxF=DxD+ WxW
式中:W
F——原料液、塔顶产品(馏出液)、塔底产品(釜残液)流量,kmol/hxW
xF、xD、xW——分别为原料液、馏出液、釜残液中易挥发组分的摩尔分率
二.吸收分类
组分数目:单组分吸收,多组分吸收。
化学反应:物理吸收,化学吸收。
热效应:等温吸收,非等温吸收。
三.相组成表示
1.比质量分率XW(YW):混合物中两组分的质量之比。
XW(YW)= GA/GB=αA/αBkgA / kgB
2.比摩尔分率X(Y):混合物中两组分的摩尔数之比。
X =nA/nB=xA/xB=xA/(1-xA)kmolA / kmolB
3.对流扩散:湍流主体与相界面间的涡流扩散与分子扩散两种传质作用的总称。
它与传热过程的对流传热类似。
六.吸收机理
(一)吸收机理(双膜理论要点)
1.相互接触的汽液两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各存在着一个很薄的有效层流膜层。吸收质以分子扩散方式通过两膜层。

精馏塔的简洁计算公式

精馏塔的简洁计算公式

精馏塔的简洁计算公式精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备,通过不同组分的沸点差异来实现分离。

在工程设计和操作中,需要对精馏塔进行计算和分析,以确保其正常运行和达到预期的分离效果。

在本文中,我们将介绍精馏塔的简洁计算公式,帮助读者更好地理解和应用这些公式。

1. 精馏塔的传质效率公式。

精馏塔的传质效率是评价其性能的重要指标之一。

传质效率通常用塔板数或高度来表示,其计算公式如下:N = HETP × (n-1)。

其中,N表示塔板数或塔高度,HETP表示每塔板传质高度,n表示理论板数。

2. 精馏塔的塔板压降公式。

塔板压降是精馏塔运行中需要考虑的重要参数之一。

塔板压降的计算公式如下:ΔP = ρ× g × H × (1-ε) + ΔPv。

其中,ΔP表示塔板压降,ρ表示液体密度,g表示重力加速度,H表示塔板高度,ε表示塔板孔隙率,ΔPv表示气体速度压降。

3. 精馏塔的塔顶温度计算公式。

精馏塔的塔顶温度是其操作中需要重点关注的参数之一。

塔顶温度的计算公式如下:T = T0 + ΔT。

其中,T表示塔顶温度,T0表示进料温度,ΔT表示塔顶降温。

4. 精馏塔的塔板液体高度计算公式。

塔板液体高度是精馏塔操作中需要实时监测和控制的参数之一。

塔板液体高度的计算公式如下:H = H0 + ΔH。

其中,H表示塔板液体高度,H0表示初始液位高度,ΔH表示液位变化量。

5. 精馏塔的塔板塔顶气体速度计算公式。

塔板塔顶气体速度是精馏塔操作中需要关注的参数之一。

塔板塔顶气体速度的计算公式如下:V = Q / A。

其中,V表示塔板塔顶气体速度,Q表示气体流量,A表示塔板横截面积。

总结。

精馏塔是一种重要的分离设备,其性能和操作参数需要通过计算和分析来进行评估和控制。

本文介绍了精馏塔的传质效率、塔板压降、塔顶温度、塔板液体高度和塔板塔顶气体速度的计算公式,希望能对读者有所帮助。

当然,精馏塔的计算和分析涉及到更多的参数和复杂的情况,需要结合具体的工程实际情况进行综合分析和计算。

精馏塔设计计算

精馏塔设计计算

精馏塔设计计算1精馏塔工艺设计1.1设计参数该乙酸乙酯精馏塔设计处理乙酸乙酯和乙酸丁酯混合物的年处理能力为10000吨,进料含乙酸乙酯的质量分数为32%,塔顶产品乙酸乙酯的含量大于95%,釜液中乙酸乙酯的残留量小于4%。

操作条件:塔顶压力为常压,进料温度60℃,回流比为6.5。

1.2物料衡算根据设计参数中对乙酸乙酯产品产量及产品含量的要求,首先要进行物料衡算,得出塔顶产品和塔釜产品的流量,为了便于计算和区分,用A 代指混合物料中的乙酸乙酯,用B 代指乙酸丁酯。

乙酸乙酯的摩尔质量A M =88.11kg/kmol乙酸丁酯的摩尔质量B M =116.16kg/kmol进料含乙酸乙酯的摩尔百分数为F x =(32/88.11)/(32/88.11+68/116.16)=0.38287塔顶产品中乙酸乙酯摩尔百分数为D x =(95/88.11)/(95/88.11+5/116.16)=0.96161釜液中乙酸乙酯的的摩尔百分数为W x =(4/88.11)/(4/88.11+96/116.16)=0.05207原料液平均摩尔质量为B F A F F M x M x M )1(-+==105.42050kg/kmol (3.1) 塔顶产品平均摩尔质量为B D A D D M x M x M )1(-+==89.18684kg/kmol (3.2) 塔釜液体平均摩尔质量为B W A W W M x M x M )1(-+==114.69944kg/kmol (3.3) 设精馏塔平均每年工作300天,每天24小时连续运行,则进料摩尔流量为F =1000×103/(300×24×105.42050)=13.17475kmol/h由W D F += (3.4)))(W D w F x x x x F D --= (3.5)两式联立求解得塔顶液体摩尔流量D =4.79166kmol/h ,塔釜釜液摩尔流量W =8.38309kmol/h 。

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精馏塔的设计计算
1
第一节 概述
一、化工原理课程设计的目的和要求 通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养: 1. 查阅数据手册,正确选用公式和搜集数据的能力; 2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意到操作时的劳动条件和
环境保护的正确设计思想,在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力; 3. 迅速准确的进行工程计算的能力; 4. 用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、化工原理课程设计的内容 1、课程设计的基本内容 (1)设计方案简介 对给定或选定的工艺流程,主要的设备型式进行简要的论述; (2)主要设备的工艺设计计算 包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计; (3)典型辅助设备的选型和计算 对典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定; (4)工艺流程简图 以单线图的形式绘制流程图,标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测
已知:实际塔板数 NP ; 选取塔板间距 HT;
有效塔高:
ZHT Np
实际塔体高度=有效高+顶部空间+底部空间+塔裙座高度
塔板间距和塔径的经验关系
塔径 D,m 0.3-0.5 0.5-0.8 0.8-1.6 1.6-2.0 2.0-2.4 >2.4
塔板间距 HT,m 0.2-0.3
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
设计气速 u = 泛点率 ×umax
③ 计算塔径 D(教材P137)
气体流通有效截面积An
An
Vs u
An AAd
An 1 Ad
A
A
A An 1 Ad A
An
Ad D
如塔顶:y1 = xD =0.966, 可查得x1 =0.916 气液平衡关系 则:MVDm= 0.966×78.11+(1-0.966) ×92.13=78.59 kg/kmol MLDm= 0.916×78.11+(1-0.916) ×92.13=79.29 kg/kmol
y
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
(2)全塔效率ET 可查P145页图11-21确定(筛板塔、浮阀塔应进行校正)
或:av =0.1~1.0时,
E0.4(9 ) (3)实际塔板数NP 分别求精馏段和提馏段所需实际板数,确定进T 料板位置。
0.245 av
(二)塔的工艺条件及物性数据 1、操作压强
NPN/ET
塔顶pD : pD 表 10 .3 1k Pa 塔底 p W p : D 表 1 .3 0 N 1 P p k Pa 进料 p F p D : 表 1.3 0 N ( P 1 p 精 k) P a
剂。如果能用常温水作冷却剂,是最经济的。 ◇水的入口温度:由气温决定,出口温度由设计者确定。冷却水出口温度取得高些,冷却剂的消
耗可以减少,但同时温度差较小,传热面积将增加。冷却水出口温度的选择由当地水资源确定,但 一般不宜超过50℃,否则溶于水中的无机盐将析出,生成水垢附着在换热器的表面而影响传热。
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
x
3、平均密度
(1)气相平均密度 (2)液相平均密度
Vm
pmMVm RTm
1 a (3)计算塔顶、塔底、进料处气、液相平均密度; i
(4)计算精馏段、提馏段平均密度。 Lm
i
平均密度:Lm (精)=(LD+ LF)/2 Vm (精)=(VD+ VF)/2 Lm (提)=(LW+ LF)/2 Vm (提)=(VW+ VF)/2
提馏段平均温度:
tm=( tW+ tF)/2 =(92+108)/2=100 ℃
110 100 90 80
0
p=101.3kPa
t-y t-x
x (y) 1.0
2、平均摩尔质量 (1)由塔顶、塔底、进料处的浓度计算平均摩尔质量; (2)计算精馏段平均摩尔质量MVm (精)、 MLm (精); (3)计算提馏段平均摩尔质量MVm (提)、 MLm (提)。
平均压强:pm(精)=( pD+ pF)/2 pm(提)=( pW+ pF)/2
2、操作温度 塔顶tD :可由t-x-y图查得塔顶tD 、塔底tW 、进料处tF 。
平均温度:tm(精)=( tD+ tF)/2 tm(提)=( tW+ tF)/2
t/℃
如图:xF=0.5, xw=0.05时, 泡点进料tF=92℃ (露点进料tF=101℃) 塔底 tw=108℃
一、设计方案的确定 1、设计方案确定的原则:
◇满足工艺和操作的要求:保证产品达到任务规定的要求,质量要稳定 ,有一定的操作弹性 ,要 考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计,流量计等)。
◇经济方面:要节省热能和电能的消耗,降低操作费用;减少设备及基建费用。 ◇保证安全生产
2、操作压力的选择:设计压力一般指塔顶压力。 ◇蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。 ◇确定操作压力时,必须根据所处理物料的性质,兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。 ◇减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料,但压力降低将导致塔径增加,同时还需
800.2 20.06
790.3 780.3 18.85 17.66
770.0 16.49
21.69 20.59 19.94 18.41
17.31
0.308 0.279 0.255 0.233
0.215
0.311 0.286 0.284 0.254
0.228
(三) 气液负荷的计算 精馏段:V=(R+1)D kmol/h
6、热能的利用 精馏过程耗能较多,节约和合理地利用精馏过程本身的热能。
◇选取适宜的回流比,使过程处于最佳条件下进行,可使能耗降至最低。 ◇塔顶蒸汽冷凝潜热及釜液产品的余热充分利用。
二、工艺计算
(一)全塔物料衡算 1、计算原料液、塔顶、塔底浓度 2、平均分子量:(原料液MF、塔顶MD 、塔底MW ) 3、物料衡算求W、D (或F) kmol/h 4、塔板数的计算 (1)理论板数的计算: 作y-x图、t-x-y图; 求最小回流比Rmin、实际回流比R; 图解法求理论板数N。
◇设计目的:塔板设计是以塔内气液的物流量、操作条件和特性数据为依据,设计出具有良好性能 (压降小、弹性宽、效率高)的塔板结构尺寸。 ◇设计的基本思路:以塔内气液的物流量和板上的气液组成、温度、压力等条件为依据,先参考经 验数据初步确定有关结构参数,然后进行流体力学计算,校核单项指标是否符合经验数据范围,再 绘制负荷性能图,考核其操作弹性等综合指标是否合适。如不符合要求必须调整结构参数,重复上 述设计步骤,直到满意为止。
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。 此外,在泡点进料时,精馏段与提馏段的塔径相同,为设计和制造上提供了方便。
4、加热方式的选择 ◇加热方式:蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热,设置再沸器。 若塔底产物近于纯水,而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精与水的混合液),便可采用
加热蒸汽用量。
◇换热器的设计选型 ◇输液用泵的型号:根据流体的输送量、杨程和流体物性,选定泵的型号(在各输液泵中 任选一个选型); ◇流程中主要管线的设计:先选定物料在管路中的适宜流速,经计算、圆整,最后确定 管路尺寸和材质。 5、抄写说明书。 6、绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔装配图。
第二节 板式精馏塔的工艺计算
直接蒸汽加热。 ◇加热剂:T<180℃,常用饱和水蒸气。 ◇再沸器结构: 小塔可在塔底,形式有夹套式、蛇管式、列管式。 大塔一般在塔外,形式为列管式,有立式和卧式两种。
5、冷却方式 ◇冷却器:通常在塔顶设置蒸气全部冷凝的全凝器。其为辅助设备,需进行选型,多采用列管式,
水平或垂直放置。 ◇冷却剂的选择:由塔顶蒸汽温度决定。如果塔顶蒸汽温度低,可选用冷冻盐水或深井水作冷却
(4)计算精馏段、提馏段平均粘度。
lg m xilg i
温度t ℃ L(苯) kg/m3 L(甲苯) kg/m3 L(苯) mN/m L(甲苯) mN/m L(苯) m·Pas L(甲苯) m·Pas
物性参数表
80
90
100
110
120
815
803.9 792.5 780.3
768.9
810 21.27
◇确定理论塔板数(作图法)、实际板数; ◇确定塔高和塔径。
3、塔板设计: ◇设计塔板各主要工艺尺寸 溢流装置、塔板布置、筛孔或浮阀的设计及排列(图); ◇进行流体力学校核计算; ◇画出塔的负荷性能图。
4、辅助设备的设计: ◇换热器的热负荷:求取塔顶冷凝器、冷却器的热负荷和所需冷却水用量;再沸器的热负荷和所需
4、液体平均表面张力
(1)液相平均表面张力
x (2)查塔顶、塔底、进料温度下的液体的表m 面张力; i i
(3)计算塔顶、塔底、进料处液相平均表面张力;
(4)计算精馏段、提馏段平均表面张力。
5、液体平均粘度
(1)液相平均粘度
(2)查塔顶、塔底、进料温度下的液体的粘度;
(3)计算塔顶、塔底、进料处液相平均粘度;
◇设计过程: 设计时,先选取某段塔板(如精馏段、提馏段)条件下的参数作为设计依据,以此确定塔的尺寸, 应尽量保持塔径相同,以便于加工制造。 由于塔中两相流动情况和传质过程的复杂性,许多参数和塔板尺寸需根据经验来选取,因此设计 过程中不可避免要进行试差,计算结果也需要工程标准化。
一、精馏塔的结构设计 1、塔的有效高度和板间距
L=RD 提馏段: V=V +(q-1)F
L =L +F
m3/s
m3/s
Vs
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