筛板塔设计

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化工原理课程设计筛板塔

化工原理课程设计筛板塔一、课程目标知识目标：1. 学生能理解筛板塔的基本结构和工作原理；2. 学生能掌握筛板塔在化工过程中的应用，包括物料分离、纯化等；3. 学生能运用化工原理，分析筛板塔的流体力学特性和操作参数的影响；4. 学生了解筛板塔的设计与优化原则。

技能目标：1. 学生具备运用化工软件对筛板塔进行模拟和计算的能力；2. 学生能够根据实际工况，设计并优化筛板塔的工艺参数；3. 学生能够运用实验技能，对筛板塔的性能进行测试和评价。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对化工原理课程的兴趣，激发学习热情；2. 学生树立正确的工程观念，认识到化工技术在国民经济发展中的重要作用；3. 学生通过团队协作，培养沟通、交流和解决问题的能力；4. 学生在学习过程中，树立安全意识，关注环境保护。

课程性质：本课程为化工原理课程的实践环节，以筛板塔为研究对象，结合理论知识和实际操作，培养学生的工程实践能力。

学生特点：学生已具备一定的化工基础知识和实验技能，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合筛板塔的工程背景，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和工程素养。

在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题。

通过课程目标分解，确保学生达到预期的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 筛板塔的基本结构：介绍筛板塔的塔体、筛板、降液管、进料管、出料管等组成部分及其作用；参考教材章节：第三章第二节“塔设备及其结构”2. 筛板塔的工作原理：阐述气液两相在筛板塔内的流动和传质过程；参考教材章节：第三章第三节“塔内流体流动与传质过程”3. 筛板塔的应用：分析筛板塔在不同化工过程中的应用，如精馏、吸收、萃取等；参考教材章节：第三章第四节“塔设备的应用”4. 筛板塔的流体力学特性：讲解筛板塔的压降、液泛、漏液等流体力学现象及其影响因素；参考教材章节：第四章第一节“塔设备的流体力学特性”5. 筛板塔的设计与优化：介绍筛板塔的设计原则、计算方法和优化策略；参考教材章节：第四章第二节“塔设备的设计与优化”6. 筛板塔的实验操作：组织学生进行筛板塔性能测试实验，掌握实验操作方法和数据处理；参考教材章节：实验教程“筛板塔性能测试实验”教学内容安排和进度：本教学内容分为6个部分，共计12课时。

板式塔(筛板塔)设计

图中线2为漏液线。其位置可根据漏液点气速确定。
图中线3为溢流液泛线。该线可根据溢流液泛的产生条件确定。
图中线4为液量下限线。其位置可根据how=6mm确定。
同时应考虑到操作时的调节弹性。
选择方法：
（1）参考生产现场所提供的回流比数据；（2）回流比取最小回流比Rmin的1.2～2倍；（3）先求最少理论板数 Nmin , 以理论板数为Nmin
的两倍求取回流比R；（4）作出回流比R和理论板数N的曲线图，在曲线
图上确定合适的回流比R。
3.3理论板数的确定
的混合液的平均气化热。
4. 塔和塔板主要尺寸的设计
4.1 塔和塔板设计的主要依据
进行塔和塔板设计时，所依据的主要参数是：
汽相
流量 VS ( m³/s ),
液相
流量 LS ( m³/s ),
表面张力 σ （ mN/m ）
密度 ρV ( kg/m³) 密度 ρL ( kg/m³)
注意：由于各块塔板的组成和温度不同，所以各块塔板上的上述参数均不同，设计时应取平均值。具体方法如下：
（5）液体进、出口安定区的宽度Ws’、Ws ,边缘
区宽度Wc；
（6）筛孔直径do,孔间距t。
4.3 筛孔塔板的设计程序
塔板设计的基本程序是：（1）选择板间距和初步确定塔径；（2）根据初选塔径，对筛板进行具体结构的设计；（3）对所设计的塔板进行流体力学校核，如有必
要，需对某些结构参数加以调整。
r2
sin
1
x' r
x
r2 x2 r2 sin 1 x r
式中
x
D 2
Wd
Ws
x'
D 2
Wd '

筛板精馏塔设计方案

筛板精馏塔设计方案1绪论1.1课题研究意义、研究现状及拟采用的技术路线1.1.1课题研究意义、研究现状在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量，质量，生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。

据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。

因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视[6]。

塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。

它可使气（或汽）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。

常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等[2]。

此外，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。

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。

塔设备的基本功能就是提供气、液两相以充分接触的机会，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效的进行；还能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。

筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。

近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。

筛板塔普遍用作H2S-H2O双温交换过程的冷、热塔，应用于蒸馏、吸收和除尘等。

筛板精馏塔属于板式塔，筛板精馏塔具有结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压降小，生产能力大，气体分散均匀，传质效率高的优点，是化工生产中常见的单元操作设备之一。

筛板塔始于1830年，是结构最简单的一种板型。

由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。

20世纪50年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。

《筛板塔设计》课件

中期筛板塔
现代筛板塔在设计和制造方面更加注重高效、环保和节能，如采用新型填料、优化塔内件结构等措施。
现代筛板塔
02
CHAPTER
筛板塔设计原理
筛板塔是一种基于筛孔分散原理的塔式分离设备，通过液体在筛板上的分散和回流，实现气液两相的传质和分离。
筛板塔的筛板上有许多小孔，当气体通过这些小孔时，液体会被分散成小液滴，形成气液混合物。在塔内，气液混合物经过多次回流和传质，最终实现气液的分离。
筛板塔的特点
用于各种化学反应和分离过程，如蒸馏、吸收、解吸等。
化工领域
石油领域
环保领域
用于石油和天然气的分离、提纯和精制过程。
用于废气和废水的处理，如脱硫、脱硝、除尘等。
03
02
01
早期的筛板塔结构较为简单，主要采用木制或钢制筛板，传质效率较低。
早期筛板塔
随着材料科学和制造技术的发展，中期出现了金属丝网、烧结金属等新型筛板材料，提高了传质效率。
优化热力系统
合理利用热能，降低热量损失，提高能源利用率。
降低材料成本
选用优质材料和合理的结构设计，降低制造成本。
06
CHAPTER
筛板塔设计案例分析
筛板塔应用场景
根据废水处理的要求，选择具有耐磨、耐腐蚀性能的筛板材料，优化塔内件的结构，提高处理效率和可靠性。
设计特点
应用效果
筛板塔在工业废水处理中表现出色，有效去除了悬浮物和杂质，提高了水质，为环保事业做出了贡献。
某环保企业需要处理工业废水中的悬浮物和杂质。
THANKS
感谢您的观看。
密封结构设计
进行合理的密封结构设计，确保密封性能可靠、持久，同时方便维护和更换。
04
CHAPTER

筛板精馏塔设计

目录1、符号说明 (2)2.主要物性数据 (4)2.1苯、乙苯的物理性质 (4)2.2苯、乙苯在某些温度下的表面张力 (4)2.3苯、乙苯在某些温度下的粘度 (4)2.4苯、乙苯的液相密度 (4)2.5不同塔径的板间距 (4)3.工艺计算 (5)3.1精馏塔的物料衡算 (5)3.2塔板数的确定 (5)3.3实际塔板数的求取 (6)3.4相关物性参数的计算 (7)3.4.1操作压强 (7)3.4.2平均温度 (8)3.4.3平均摩尔质量 (8)3.4.4平均密度 (9)3.4.5液体平均表面张力 (11)3.4.6气液相负荷 (11)3.5塔和塔板的主要工艺尺寸计算 (13)3.5.1塔径 (13)3.5.2溢流装置 (16)3.5.3弓形降液管宽度 (16)3.5.4降液管底隙高度 (17)3.5.5塔板布置 (17)3.5.6筛孔计算及其排列 (18)3.6筛板的流体力学计算 (18)3.6.1液面落差 (20)3.6.2液沫夹带 (20)3.6.3漏液 (20)3.6.4液泛 (21)3.7塔板负荷性能图 (21)3.7.1漏液线 (21)3.7.2雾沫夹带线 (22)3.7.3液相负荷下限线 (22)3.7.4液相负荷上限线 (23)3.7.5液泛线 (23)6.参考文献 (27)1、符号说明1.1英文字母∆P——气体通过每层筛板的压降，kPa——塔的截面积，m2ATC——负荷因子，无因次t——筛孔的中心距，m——表面张力为20mN/m的C20u——空塔气速，m/s——筛孔直径，mdo——塔板开孔区面积，m2Aan——筛孔数目——降液管截面积，m2AfP——操作压力，kPa——筛孔区面积，m2Aou——漏液点气速，m/sominD——塔径，m'——液体通过降液体系的速度，m/suoe——液沫夹带量，kg液/kg气vV——气体体积流量，m/snR——回流比——气体体积流量，m/sVs——最小回流比Rmin——边缘无效区宽度，mWcM——平均摩尔质量，kg/kmolW——弓形降液管高度，md——平均温度，℃Tm——破沫区宽度，mWsg——重力加速度，m/s2Z——板式塔有效高度，mF——筛孔气相动触因子o——出口堰与沉降管距离，mhl——与平板压强相当的液柱高度，mhcτ——液体在降液管内停留时——与液体流过降液管压强降hd相当的液柱高度，mh——板上清液高度，m f——堰上液层高度，mhowH——出口堰高度，mwH'——进口堰高度，mwhσ——与克服表面张力压强降相当的液柱高度，mL——液相H——板式塔高度，mV——气相H——降液管内清夜层高度，m dL——液体体积流量，m3/hsHF——进料处塔板间距，m HP——人孔处塔板间距，mT——理论板层数δ——筛板厚度，mμ——粘度，mPa·sρ——密度，kg/m3α——质量分率，无因次φ——开孔率，无因次——降液管的底隙高度，mhoσ——表面张力，mN/mmax——最大min——最小2.主要物性数据2.1苯、乙苯的物理性质2.2苯、乙苯在某些温度下的表面张力2.3苯、乙苯在某些温度下的粘度2.4苯、乙苯的液相密度2.5不同塔径的板间距3.工艺计算3.1精馏塔的物料衡算W D F +=W D F Wx Dx Fx +=苯的摩尔质量： 78/A M kg kmol = 乙苯的摩尔质量： 106/B M kg kmol = 原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量：()150%7850%10692/F M kg kmol =-⨯+⨯=因为5%F D W x x x ==50%、=98%、分别为原料、塔顶、产品中的苯的摩尔分数所以：5000500054.35/92F F kmol h M === ()54.35(0.50.05)26.30/0.980.05F W D W F X X D kmol h X X ⨯-⨯-===--54.3526.3028.05/W F D kmol h =-=-=3.2塔板数的确定查化工手册得苯和乙苯的t-x-y 关系T/℃ x y - 1 1 84 0.86 0.974 88 0.74 0.939 92 0.635 0.906 96 0.541 0.864 100 0.485 0.816 104 0.4 0.8 108 0.318 0.7 110.6 0.278 0.654 115 0.217 0.571 120 0.156 0.463 125 0.103 0.344 130 0.055 0.205 135 0.01 0.042 136.2 0 0由上图可得q 线与平衡线的交点坐标q q x y （，）为（0.5，0.82）则最小回流比为：min 0.980.820.50.820.5D q q qx y R y x --===--取回流比：min 1.8 1.80.50.9R R ==⨯= 则精馏塔的气液负荷：精馏段：(1)(0.81)26.3047.34kmol/h V R D =+=+⨯=0.826.3021.04kmol/h L RD ==⨯= 提馏段：'47.34kmol/h V V =='21.0454.3575.39kmol/h L L F =+=+= 求取操作线方程精馏段操作线方程：10.440.5411D n n n x Ry x x R R +=+=+++提馏段操作线方程：1' 1.490.002''m m W m L Wy x x x V V +=-=-由x-y 图，画梯级可得理论板数为7（不包含塔釜），进料板为第4块板。

筛板精馏塔设计

布局规划
将精馏塔布置在洁净区域内，避免外界污染；塔体周围设置洁净通道和操作间，方便操作人员日常操作和清洁维护；塔顶设置冷凝器和回流罐，实现闭路循环操作。
06
控制系统设计与实现
控制策略选择及原理介绍
控制策略选择
针对筛板精馏塔的特点，选择适当的控制策略，如PID控制、模糊控制或神经网络控制等。
筛板类型及参数确定
筛板类型
根据介质性质、操作条件和分离要求，选择合适的筛板类型，如泡罩筛板、浮阀筛板等。
筛板参数
确定筛板的孔径、孔距、开孔率等参数，以满足流体力学和传质要求。
筛板布置
根据塔内流体流动和传质情况，合理布置筛板，如设置进料板、侧线采出板等。
辅助设备配置
加热/冷却装置
根据操作条件和分离要求，配置合适的加热/冷却装置，如再沸器、冷凝器等。
以及塔内各部分的热损失等因素。
控制塔顶和塔底产品的采出量等。
03
筛板精馏塔结构设计
塔体结构选型
1 2
3
塔体形状
根据处理量、场地限制和操作要求，选择合适的塔体形状，如圆柱形、方形等。
塔体材质
根据介质性质、温度和压力等条件，选用合适的材料，如碳钢、不锈钢等。
塔体高度与直径
根据处理量、分离要求和场地限制，确定塔体的高度和直径。
背景
精馏技术作为化工领域重要的分离手段，广泛应用于石油、化工、制药、环保等行业。筛板精馏塔作为一种常见的精馏设备，具有结构简单、操作方便、分离效率高等优点，因此在实际生产中得到了广泛应用。
设计范围和要求
设计范围
本次设计涉及筛板精馏塔的整体设计，包括塔体结构、塔内件（如筛板、降液管等）设计、进料和出料方式选择、操作条件优化等。

化工原理课程设计—筛板塔的设计

目录摘要 (3)第一章．化工原理课程设计任务书 (4)第二章．设计方案的确定 (4)第三章.精馏塔的工艺计算 (5)3.1.全塔物料衡算 (5)3.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (5)3.12.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3.13物料衡算进行处理 (5)3.2 实际回流比 ............................................................................... 错误！未定义书签。

3.2.1泡点温度，露点温度的计算.......................................... 错误！未定义书签。

3.2.3操作线方程...................................................................... 错误！未定义书签。

3.3逐板计算法求理论塔板数 ........................................................ 错误！未定义书签。

3.4实际板层数的求取 .................................................................... 错误！未定义书签。

3.5热量衡算的计算 ........................................................................ 错误！未定义书签。

3.6精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算............................. 错误！未定义书签。

3.6.1操作压力的计算.............................................................. 错误！未定义书签。

3.6.2平均摩尔质量的计算...................................................... 错误！未定义书签。

筛板萃取塔设计计算

当Φ＞6时，应用Laddha等的考虑液滴内循环和分子扩散相结合的模型
②计算滴外分传质系数kc时
kd 0.023us Scd 0.5
Shc 0.698Scc0.4 Rec0.5 1d
Rec

d
pus
c
/
c
kc Shc Dc / d p
Tianjin University
况。无界面张力σ参数。
一、填料萃取塔设计计算
液泛速度的计算 ucf 、udf
②直接计算法（经验关联式）
Crawford-Wilke法（1951）
实验体系有汽油-水、四氯化碳-水、MIK-水等，体系界面张力8.9~44.8N/m 所用填料12.7mm~38mm的石墨或陶瓷的拉西环和鲍尔鞍等，填料空隙率为0.5~0.74。 Kummar-Hartland法（1989）
一、填料萃取塔设计计算
液滴平均直径dvs
Seibert法
dp =0.92

g
0.5

u 0d
ud

《化工手册》对标准的工业填料，液液萃取
临界填料尺寸dFC，填料的直径大于dFC时
0.5
d FC
=2.42

g

Laddha法
d3，2
=1.15
有效填料层高度HT=HTUoxpNoxp
Tianjin University
一、填料萃取塔设计计算
分散相连续相的选择 ①选择体积流率大的一相作为分散相 ②选择不易润湿填料表面的液相作为分散相 ③选择溶解吸收溶质能力强的为分散相
水相
油相
水—醋酸—仲丁酯
连续相
分散相

筛板塔设计

1.进料F=6kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定R/R m i n=1.6目录一、总体设计计算------------------------------------------1.1气液平衡数据----------------------------------------1.2物料衡算--------------------------------------------1.3操作线及塔板计算-----------------------------------1.4全塔E t%和N p的计算-------------------------------二、混合参数计算------------------------------------------2.1混合参数计算----------------------------------------2.2塔径计算--------------------------------------------2.3塔板详细计算----------------------------------------2.4校核-------------------------------------------------2.5负荷性能图------------------------------------------三、筛板塔数据汇总----------------------------------------3.1全塔数据--------------------------------------------3.2精馏段和提馏段的数据-------------------------------四、讨论与优化--------------------------------------------4.1讨论-------------------------------------------------4.2优化-------------------------------------------------五、辅助设备选型------------------------------------------5.1全凝器----------------------------------------------5.2泵---------------------------------------------------一、总体设计计算1.1汽液平衡数据（760mm Hg）乙醇%（mol) 温度液相X 气相Y ℃0.00 0.00 1001.90 17.00 95.57.21 38.91 89.09.66 43.75 86.712.38 47.04 85.316.61 50.89 84.123.37 54.45 82.726.08 55.80 82.332.73 58.26 81.539.65 61.22 80.750.79 65.64 79.851.98 65.99 79.757.32 68.41 79.367.63 73.85 78.7474.72 78.15 78.4189.43 89.43 78.151.2 物料衡算1.1-1已知：1.进料：F=6 kmol/h q=0 X f=0.452.压力：p顶=4KPa 单板压降≤0.7KPa3.采用电加热，塔顶冷凝水采用12℃深井水4.要求：X d=0.88 X w=0.015.选定：R/R m i n=1.6D=(X f-X w)/(X d-X w)×F=(0.45-0.01)/(0.88-0.01)×6=3.03 kmol/hW=F-D=6-3.03=2.97 kmol/h查y-x图得X d/(R m i n+1)=0.218∴R m i n=3.037 ∴R=1.6R m i n=4.859∵饱和蒸汽进料∴q=0L=RD=4.859×3.03=14.723 kmol/hV=(R+1)D=(4.859+1)×3.03=17.753 kmol/hL'=L+qF=14.723+0×6=14.723 kmol/hV'=V-(1-q)F=17.753-(1-0)×6=11.753 kmol/h 1.3操作线及塔板计算1.精馏段操作线：Y=R×X/(R+1)+X d/(R+1)∴Y=0.829X+0.1502.提馏段操作线：Y=(L'/V')×X-(W/V')×X w∴Y=1.253X-0.000253.理论塔板的计算利用计算机制图取得理论板数N t=29.33块, 其中精馏段塔板N t1=26.85块,第27块为加料板,提馏段N t2=2.48块。

筛板萃取塔设计计算

选择合适的筛板开孔率和板厚，以提高传质效率和降低压降。
液体分布器
优化液体分布器的设计，确保液体均匀分布在筛板上，减少流动死区。
填料支撑结构
合理设计填料支撑结构，以减小流动阻力并提高填料装填量。
操作条件优化
流量控制
01
根据工艺要求，调整进料、萃取剂和洗涤剂的流量，以实现最
佳的萃取效果。
压力控制
实例三：某环保工程的筛板萃取塔应用
应用场景
设计特点
考虑到环保要求，该筛板萃取塔采用全封闭式设计，设有独立的油水分离区和废水处理区。
该环保工程采用筛板萃取塔处理含油废水。
处理效果
经过处理，该筛板萃取塔能够将含油废水中的油含量降低至0.5mg/L以下，达到国家排放标准。
05
筛板萃取塔的发展趋势与展望
THANKS
注意事项
塔径过小可能导致流体阻力过大，塔径过大则可能增加设备成本和占地面积。
塔板数量计算
塔板数量计算公式
N = (H/h) +1，其中H为理论板高度，h为实际板高度。
考虑因素
塔板数量应满足工艺要求的分离效率和生产能力，同时要考虑到液体的流动特性和传质性能。
注意事项
塔板数量过多可能导致设备成本增加和操作复杂度提高，过少则可能无法满足分离要求。
02
保持塔内压力稳定，以减小波动对萃取过程的影响。
温度控制
03
根据萃取剂和物料的特性，选择适宜的操作温度，以提高萃取
效率和分离效果。
结构设计优化
塔高与塔径
根据工艺要求和场地限制，合理设计塔高与塔径的比例，以满足生产能力的要求。
支撑结构
加强塔体支撑结构，以减小塔体晃动和变形，提高设备稳定性。

化工原理筛板塔设计方案

化工原理筛板塔设计方案第一部分概述一、设计题目：筛板塔设计二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计三、设计条件：1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨；2、产品苯含量不低于96%；3、残液中苯含量不高于1%；4、操作条件：精馏塔的塔顶压力：4kPa（表压）进料状态：自选回流比：自选加热蒸汽压力：101.33kPa（表压）单板压降：不大于0.7kPa（表压）全塔效率：E T=52%5、设备型式：筛板塔6、设备工作日：300天/年，24h连续运行四、设计内容和要求：五、工艺流程图原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。

操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。

塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。

并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。

为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。

产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。

且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。

以测量物流的各项参数。

见附图。

第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定本设计任务书为分离苯-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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。

该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。

塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

二、精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量 M =78.11kg /mol A 甲苯的摩尔质量 M =92.13kg /mol BF 0.41/78.11X 0.4500.41/78.110.59/92.13==+ D 0.96/78.11X 0.9660.96/78.110.04/92.13==+W 0.01/78.11X 0.0120.01/78.110.99/92.13==+ 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量()0.45078.1110.45092.1385.82kg /mol F M =⨯+-⨯=()0.96678.1110.96692.1378.59kg /mol D M =⨯+-⨯= ()W M 0.01278.1110.01292.1391.96kg /mol =⨯+-⨯= 3.物料衡算原料处理量33000101F=48.72kmol /h 30002485.52⨯⨯=⨯总物料衡算 48.72D W =+苯物料衡算 48.720.450.9660.012D W ⨯=+联立解得 22.37kmol /h25.21kmol /h D W ==三、塔板数的确定 1.理论板层数T N 的求取苯-甲苯属理论物系，可采用图解法求理论板层数。

化工原理课程设计筛板塔

化工原理课程设计筛板塔一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握化工原理中筛板塔的基本概念、工作原理及结构特点；2. 掌握筛板塔在精馏、吸收等单元操作中的应用及操作条件对分离效果的影响；3. 了解筛板塔在化工生产过程中的重要性和实际工程案例。

技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并解决筛板塔在操作过程中可能遇到的问题；2. 学会使用相关软件或工具，对筛板塔进行设计和计算，提高工程实践能力；3. 能够通过团队合作，完成筛板塔课程设计任务，并进行有效的展示和沟通。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理课程的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度；2. 增强学生的环保意识，认识到化工生产过程中节能减排的重要性；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力，为未来职业生涯奠定基础。

本课程针对高中年级学生，结合化工原理课程特点，以筛板塔为载体，旨在提高学生理论联系实际的能力。

课程目标具体、可衡量，有利于学生和教师在教学过程中明确课程预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 理论知识：- 筛板塔的基本概念、分类及结构特点；- 筛板塔的工作原理及在精馏、吸收等单元操作中的应用；- 筛板塔操作条件对分离效果的影响因素；- 筛板塔在化工生产中的重要性及实际工程案例。

2. 实践操作：- 使用相关软件或工具进行筛板塔的设计和计算；- 分析筛板塔操作过程中可能遇到的问题及解决方案；- 团队合作完成筛板塔课程设计，并进行展示和沟通。

3. 教学大纲安排：- 第一周：筛板塔基本概念、分类及结构特点；- 第二周：筛板塔工作原理及在单元操作中的应用；- 第三周：筛板塔操作条件对分离效果的影响；- 第四周：筛板塔设计及计算方法；- 第五周：课程设计实践，问题分析及解决方案；- 第六周：课程设计成果展示与评价。

教学内容参考教材相关章节，结合课程目标，保证科学性和系统性。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的工程实践能力。

筛板塔化工设计计算一

② 过量雾沫夹带液泛原因： ① 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板； ② 气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。
说明：开始发生液泛时的气速称之为液泛气速。
说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。
（2）严重漏液漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无
塔板间距 HT，m 0.2-0.3
0.3-0.35
0.35-0.45 0.45-0.6
0.5-0.8
≥0.6
板式塔的高度为气液接触有效高度与塔顶、塔底空间高度三
部分之和。其中有效段高度：
Z=（N-NF-NP-1）HT + NFHF + NPHP + HD + HB 式中N为实际塔板数，
NF—进料板数，HT为板间距， HF—进料板处板间距， NP—人孔数，一般每隔6—8层塔板设一人孔，需经常清洗时每隔3—4块塔板处设一人孔。人孔直径一般为450—500mm。
△/h0＜0.5
（6）塔板的负荷性能图——确定塔板的操作弹性
① 过量液沫夹带线（气相负荷上限线）
规定：ev = 0.1（ kg 液体 / kg气体）为限制条件。
qVVh
8.81103
A
1 3.2
HT
2.5hW
7.1103 ( qVLh lW
2 ) 3
② 液相下限线
规定
how
2.84103 E
③ 降液管液泛校核
说明：若高度过大，可减小塔板阻力或增大塔板间距。 ④ 液体在降液管中停留时间校核
目的：避免严重的气泡夹带。停留时间： Af Hd
VL
要求： 3 5s
说明：停留时间过小，可增加降液管面积或增大塔板间距。

板式塔(筛板塔)设计教材

1、 2、 3
—— 分别为塔顶、加料、塔底组成的相对挥发度。
汽液相平衡关系：

pA pB
2.2 相对挥发度对于理想物系
1 2 3 3
x y 1 1x
3. 工艺计算
3.1 物料衡算
物料衡算的任务（1）由设计任务所给定的F、 x
、x D、xW F
精馏可在常压、加压或减压下进行。沸点低、常压下为气态的物料必须选用加压精馏；热敏性、高沸点物料常用减压精馏。
1.2 进料状态
一般将料液预热到泡点或接近泡点后送入塔内。这样可使： (1)塔的操作比较容易控制； (2)精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近，塔径相似，设计制造比较方便。
1.3 加热方式
表 1 不同塔径的板间距参考表
塔径D/mm 800～1200 300、350、400、 450、500 1400～2400 400、450、500、550、 600、650、700 2600～6600 450、500、550、600、 650、700、750、800
板间距TH/mm
二、塔径计算
HT选定之后，可根据夹带液泛条件初步确定D。具体方法是： (1)计算液泛速度
Ls L eV 1 Vs V
若算出的ev > 0.1kg液体/kg干气，可增大塔径或板间距使ev下降。
三、溢流液泛条件的校核为避免发生溢流液泛，必须满足
H fd
Hd

H T hw
式中相对泡沫密度与物系的发泡性有关：对一般物系，可取为0.5；对不易发泡物系可取为0.6～0.7; 对于容易发泡物系，可取为0.3～0.4。

根据塔设备系列化规格，将 D 圆整后作为初选塔径。

筛板塔的设计

目录1 绪论 (4)1.1 设计依据 (4)1.2 技术来源 (4)1.3 设计内容 (4)1.4 工艺流程图 (5)1.5 工艺条件 (5)1.6 塔型选择 (6)2 主要塔设备的工艺计算 (6)2.1 精馏塔物料衡算 (6)2.1.1 全塔物料衡算 (6)2.1.2 塔顶、塔底产品及原料液的平均摩尔质量 (7)2.2 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)2.2.1 压强 (7)2.2.2 温度 (7)2.2.3 密度 (8)2.2.4 混合液体表面张力 (10)2.2.5 混合物黏度 (11)2.2.6 相对挥发度 (11)2.3 精馏塔理论塔板及有关数据计算 (12)2.3.1 最小回流比的确定 (12)2.3.2 理论塔板数的计算(采用简捷法) (12)2.3.3 实际塔板数的确定 (13)2.3.4 精馏段操作数据计算 (14)2.3.5 提馏段操作数据计算 (14)3 塔体主要尺寸的计算及布置 (15)3.1 塔径的计算 (15)3.1.1 精馏段塔径的计算 (15)3.1.2 提馏段塔径的计算 (16)3.2 塔高的计算 (17)3.2.1 塔顶空间高度 (17)3.2.2 塔板间距 (17)3.2.3 进料段空间高度 (17)3.2.4 塔底空间高度 (17)3.2.5 开有手孔的塔板间距 (18)3.2.6 塔体总高度 (18)4 塔板主要工艺尺寸的计算及布置 (18)4.1 溢流装置计算 (18)4.1.1 溢流堰高度的计算 (19)4.1.2 降液管的宽度与降液管的面积 (19)4.1.3降液管底隙高度 (20)4.2 塔板布置 (20)4.2.1 边缘区宽度及安定区宽度 (21)4.2.2 开孔区面积 (21)4.2.3 筛孔数目与开孔率 (21)5 塔板的流体力学验算 (22)5.1 塔板压降 (22)5.1.1 干板压降相当的液柱高度 (22)5.1.2 气体通过液层阻力 (23)5.1.3 克服液体表面张力压降相当的液柱高度 (24)5.1.4 塔板压降 (24)5.2 液面落差 (24)5.3 液面夹带 (24)5.4 漏液 (25)5.5 液泛 (25)6 塔板负荷性能图 (26)6.1 漏液线 (26)6.1.1 精馏段漏液线方程 (26)6.1.2 提馏段漏液线方程 (26)6.2 液沫夹带线 (26)6.2.1 精馏段液沫夹带方程 (26)6.2.2 提馏段液沫夹带方程 (27)6.3 液相负荷下限线 (27)6.4 液相负荷上限线 (27)6.5 液泛线 (28)6.5.1 精馏段液泛线方程 (28)6.5.2 提馏段液泛线方程 (29)6.6 作图校核 (29)6.6.1 精馏段筛板负荷曲线图 (29)6.6.2 提馏段筛板负荷曲线图 (30)7 筛板塔的工艺设计计算结果概览表 (31)8 主要附属设备的设计及热量衡算 (32)8.1 再沸器的选择 (32)8.1.1 热量衡算 (32)8.1.2 再沸器的选择 (33)8.2 冷凝器的选择 (33)8.3 馏出液冷却器的选择 (34)8.4 输送泵的选取 (34)8.4.1 料液输送泵的选型 (34)8.4.2 釜液泵的选型 (35)8.4.3 馏液冷却泵的选型 (35)9 塔体结构及次要附属设备的设计 (35)9.1 接管的尺寸及选择 (35)9.1.1 进料管 (35)9.1.2 塔顶蒸汽出口管 (35)9.1.3 回流管管径 (36)9.1.4 塔釜出料液管 (36)9.1.5 塔底至再沸器的接管管径 (36)9.1.6 再沸器返塔连接管管径 (36)9.1.7 法兰的选择[5] (36)9.2 筒体与封头 (37)9.2.1 筒体 (37)9.2.2 封头[5] (37)9.2.3 支座的设计[5] (37)9.2.4除沫器设计 (37)9.2.5 手孔 (37)10 设计心得 (38)11 参考文献 (39)1 绪论乙醇—水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。

乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明

乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明乙醇-水连续精馏筛板塔的设计是为了分离乙醇和水这两种具有相似沸点的液体，旨在提高分离效率和产品纯度。

以下是该塔的设计说明，包括设计原理、操作参数及优化措施。

一、设计原理：乙醇-水连续精馏筛板塔的设计基于质量传递和相互溶解的原理，通过不同的工艺参数，使得乙醇和水分别在各自的汽液平衡条件下达到浓缩和净化的目的。

二、操作参数：1.塔盘布局：筛板塔通常采用倾斜式布局，乙醇-水连续精馏塔的塔盘数量和布局需要根据实际情况来确定。

常见的布局方式有竖直反流、倾斜面反流和倾斜织布式等。

2.进料方式：乙醇-水混合物通过一些塔板上的进料口进入塔中，一般采用均匀分布的喷淋器进行进料，以确保混合物能够均匀地覆盖整个塔板面积。

3.塔底回流比：为了提高塔的分离效率和稳定性，需要调整乙醇-水混合物的塔底回流比，一般控制在10-100之间，具体数值取决于乙醇和水的性质以及产品纯度的要求。

4.塔顶压力：塔顶压力的选择对塔的分离效率和产量有重要影响。

过高的顶压可能导致乙醇的损失，而过低的顶压则会影响分离效果。

三、优化措施：为了提高乙醇-水连续精馏筛板塔的分离效率和产品纯度，可以采取以下优化措施：1.适当增加塔盘数量：增加塔盘数量可以增加物质在塔中的停留时间，有利于乙醇和水的分离。

2.优化塔盘布局：选择合适的塔盘布局，使得气液流动均匀、阻力小，有利于提高分离效果。

3.控制塔底回流比：根据乙醇和水的性质和产品纯度要求，选择适当的塔底回流比，以提高分离效率并减少乙醇的损失。

4.精确控制塔顶和塔底温度：通过控制塔顶和塔底温度的变化，可以调整两种液体在塔中的沸点差异，提高分离效果。

5.使用适当的填料：填料是影响乙醇-水连续精馏筛板塔性能的重要因素，选择适当的填料可以提高传质效率和阻力噪声比。

6.操作控制：严格控制进料流量、塔顶流量和塔底回流比，合理调整操作参数，以达到最佳的分离效果和产品纯度。

总结：乙醇-水连续精馏筛板塔的设计是为了分离乙醇和水这两种具有相似沸点的液体。

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。

乙胺二乙胺筛板塔设计

化工原理课程设计任务书 (4)第一章绪论 (7)§1.1设计方案 (7)§1.2设计思路 (8)§1.3选塔依据 (8)第二章：精馏塔的工艺设计 (9)§2.1精馏塔的物料衡算 (9)§2.1.1产品浓度的计算 (9)§2.1.2操作温度 T (9)§2.1.3 平均相对挥发度的计算 (10)§2.1.4 最小回流比和适宜回流比的选取 (10)§2.1.5 精馏塔和提馏塔的气、液相负荷 (10)§2.1.6 精馏段和提馏段操作线 (10)§2.1.7逐板法确定理论板数 (11)§2.1.8全塔效率 (11)§2.1.9实际塔板数及实际加料位置 (11)第三章板式塔主要工艺尺寸的设计计算 (12)§3.1塔的工艺条件及物性数据计算 (12)§3.1.1操作压强 P (12)§3.1.2塔内各段气、液两相组分的平均分子量 (12)§3.1.3精馏段和提馏段各组分的密度 (13)§3.1.4液体表面张力的计算 (14)§3.1.5液体粘度μm (14)§3.1.6气液负荷计算 (15)§3.2精馏段工艺设计 (15)§3.2.1 精馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15)§3.2.1.1塔径 D (15)§3.2.1.2 溢流装置 (16)§3.2.1.3 塔板布置 (17)§3.2.1.4 筛孔数 n 与开孔率φ (17)§3.2.1.5 精馏段塔有效高度 (18)§3.2.2筛板流体力学验算 (18)§2.3.2.1 气体通过筛板压降相当的液柱高度 (18)§3.2.2.2 液沫夹带量ev的验算 (19)§3.2.2.3 漏液的验算 (19)§3.2.2.4 液泛验算 (19)§3.2.3塔板负荷性能图 (20)§3.2.3.1液沫夹带线 (20)§3.2.3.2液泛线 (20)§3.2.3.3液相负荷上限线 (21)§3.2.3.4漏液线 (21)§3.2.3.5液相负荷下限线................................................................ 错误！未定义书签。