筛板精馏塔设计PPT课件
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分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计
分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020课题名称：化工课程设计任务书系别：化环学院专业：化工2班学号：姓名：指导教师：时间：2011年12月01-16日附化工原理—化工设备机械基础课程设计任务书-1专业化工班级 0409402 设计人一. 设计题目分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计二. 原始数据及条件生产能力：年处理量8万吨（开工率300天/年），每天工作24小时；原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体；分离要求：塔顶，乙醇含量不低于90%，塔底，乙醇含量不高于 8%；操作条件：三. 设计要求：（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：1. 前言2. 设计方案的确定和流程的说明3. 塔的工艺计算4. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计a. 塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定b. 塔板的流体力学验算c. 塔板的负荷性能图5. 附属设备的选型和计算6. 设计结果一览表7. 注明参考和使用的设计资料8. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）（三）绘制精馏塔的工艺条件图（1#图纸）四. 设计日期：2011年 12月01日至 2011 年12 月16日五. 指导教师：谭志斗、石新雨推荐教材及主要参考书：1.王国胜, 裴世红，孙怀宇. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，20052.贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，2002.3、马江权，冷一欣. 化工原理课程设计. 北京：中国石化出版社，2009.4、《化工工艺设计手册》，上、下册;5、《化学工程设计手册》；上、下册;6、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-塔设备；化学工业出版社：北京. 2004，017、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-换热器；化学工业出版社：北京. 2004，018、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-管道；化学工业出版社：北京. 2004，019.陈敏恒. 化工原理(第三版). 北京：化学工业出版社，2006目录第一章设计方案简介精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。
化工原理课程设计PPT课件
（2）溢流装置 采用单溢流 弓形降液管 平形受液盘及平形溢流堰 不设进口堰
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
hOW
hW
HT
Hd
hW
h0
h1
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
lW A f
R
t
Aa
WD
x
WS
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
1
LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
0
20
0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计 WC
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行
所需要的检测和计量参数。
准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工
艺设计计算。
用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来
表达自己的设计思想和计算结果。
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
二、化工原理课程设计的内容
(1)设计方案简介 (2)主要设备的工艺设计计算 (3)典型辅助设备的选型和计算 (4)工艺流程简图 (5)主体设备工艺条件图
H T h L 0 .4 0 .0 6 0 .3m 4
提馏段
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LS VS
Lvmm（（提提）） 2
史密斯关联图
C 20
D 4VS u
max C
L V V
C
C2
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0.2
可取安全系数为（安全系数0.6—0.8）
u(0.6~0.8)umax
塔径圆整
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
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化工原理课程设计——筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计需要准备的用具
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板式精馏塔设计PPT课件
要求： hOW6mm
bc
(4) 塔板及其布置 ① 受液区和降液区 一般两区面积相等。
bs
r
lW
x
② 入口安定区和出口安定区
bsbs50 10m0m
bd
③ 边缘区：bc 50mm
29
④ 有效传质区：
bc
单流型弓形降液管塔板：
A a2(xr2x2r2si 1 nr x)
bs
r
x
lW
双流型弓形降液管塔板：
8
二元连续板式精馏塔的工艺计算
物料衡算 实际塔板数的确定 塔高和塔径的计算 塔板结构参数的确定 塔板流动性能校核
9
一、物料衡算
全塔物料衡算 间接加热时：
F=D+W FxF= DxD+WxW 可以解出F,W。
10
二 实际塔板数的确定
1.确定理论板数 可以采用图解法或逐板计算法.
平衡数据 回流比 精馏段操作线 加料线 提馏段操作线
14物性参数的查找计算塔径由精馏塔内各段物料的摩尔流率或说体积流率决定的其影响因素有f进料流率r回流比及q涉及单位换算15轻组分1x轻组分1x重组分2进料板的平均分子量进料板对应的组成x进料板对应的组成由逐板计算得到n值各人不同ynm轻组分1y轻组分1x重组分16轻组分1y轻组分1x重组分4精馏段提馏段的平均分子量精馏段平均分子量mlm1液相平均密度查物性数据
主要设备的工艺设计计算
板式塔的结构
辅助设备的选型
主要设备的工艺条件图
设计说明书的编写
3
设计方案的确定
（一）装置流 程的确定
要求在设计说明 书上画出流程 简图。
4
塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用 分凝器或全凝器。一般，塔顶分凝器对 上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油 等工业中获取液相产品时往往采用全凝 器，以便于准确地控制回流比。若后继 装置使用气态物料，则宜用分凝器。
《课程设计筛板塔设计》PPT课件
小孔的中心距5~10孔径， 小孔总面积1.2~1.5管截面积， 下方和侧下方开孔，距液面0.6m。
精选PPT
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5、回流比的选择
计算最小回流比；
确定适宜的回流比，R=(1.1~2)Rmin
R=(1.6~1.9)Rmin
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24
6、塔板效率的估算
经验式估算 关联图估算
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四、塔板结构设计
1、板间距的选定 因素：雾沫夹带，物料的发
泡性，操作弹性，安装后检 修方便。
2、塔盘类型及塔盘结构： 300~900mm，用整块塔盘， 定管距式支撑结构： 重叠式支撑结构 >700mm 塔节长度；决定于塔径和支
撑结构。
塔径300~500mm，塔节长度 800~1000mm，以手臂深入 塔节内操作； 塔径600~700mm，塔节长度 1200~1500mm，以上身深入 塔节内操作； 塔径800mm，塔节长度 2000~2500mm，以人体深入 塔节内操作。 定距管结构，每个塔节内 5~6个塔板。 重叠式不受限制。 精选分PP块T 式塔盘，>800mm。 26
6.078 1343.94 219.58
5
4、苯的生产工艺流程
5
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1
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4 11 12
1.轻苯储槽 2.进料泵 3.纯苯精馏塔 4.加热器 5.冷凝冷却器 6.油水分离器 7.回流槽 8.计量槽 9.回流泵 10.喷淋式冷却器 11.釜液储槽
精选PPT
6
精馏塔流程
精选PPT
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精馏段 提馏段
3、板式塔内部工艺结构
四、塔板结构设计
（1）人孔:
（3）塔底空间:
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5、回流比的选择
计算最小回流比；
确定适宜的回流比，R=(1.1~2)Rmin
R=(1.6~1.9)Rmin
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6、塔板效率的估算
经验式估算 关联图估算
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四、塔板结构设计
1、板间距的选定 因素：雾沫夹带，物料的发
泡性，操作弹性，安装后检 修方便。
2、塔盘类型及塔盘结构： 300~900mm，用整块塔盘， 定管距式支撑结构： 重叠式支撑结构 >700mm 塔节长度；决定于塔径和支
撑结构。
塔径300~500mm，塔节长度 800~1000mm，以手臂深入 塔节内操作； 塔径600~700mm，塔节长度 1200~1500mm，以上身深入 塔节内操作； 塔径800mm，塔节长度 2000~2500mm，以人体深入 塔节内操作。 定距管结构，每个塔节内 5~6个塔板。 重叠式不受限制。 精选分PP块T 式塔盘，>800mm。 26
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4、苯的生产工艺流程
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1.轻苯储槽 2.进料泵 3.纯苯精馏塔 4.加热器 5.冷凝冷却器 6.油水分离器 7.回流槽 8.计量槽 9.回流泵 10.喷淋式冷却器 11.釜液储槽
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精馏塔流程
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精馏段 提馏段
3、板式塔内部工艺结构
四、塔板结构设计
（1）人孔:
（3）塔底空间:
精馏塔课程设计PPT课件
计算塔底温度（TW）
否
是
TW＝（TW）？
计算结束
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九、部分物性数据 表 1 分子量、沸点及临界数据
物质名 乙醇
M tb(℃) tc(℃) pc(atm)
水
表2 饱和蒸气压 表3 液体的密度 表4 液体的表面张力
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表4 液体的表面张力
温度与表面张力的关系：
2 1
Tc Tc
T2 T1
早完成早自由
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四、课程设计过程注意问题
❖ 认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。 ❖ 计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，
避免大的返工。 ❖ 要求来教室进行设计，每天签到与检查进度。
7
五、参考资料
No
题名
1 冷换设备工艺计算手册
2 石油加工单元过程原理．上
3 石油加工单元过程原理．下
二、塔径的计算
塔径公式计算 ： D 4Vs
u
计算空塔气气速(u) 应注意以下事项：
❖ 空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条 件进行选择。
❖ 推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较 大直径。
❖ 精馏段与提馏段应分别计算,如两段塔径相差不多,可采用同 一塔径.
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五、标准塔板的选取 当已知塔径和开孔率，可以从附表十《单溢流浮
八、塔底温度、压力、理论板数的迭代计算
求得各组份的饱和蒸气压再求 相对挥发度。
已经确定塔顶温度TD 假定塔底温度TW
加压塔：先由塔底温度求得塔 底压力，再求平均塔压。由塔 平均压力和温度求Ki，再求相 对挥发度。
计算各组分相对挥发度
计算理论塔板数
乙醇-水筛板精馏塔设计
化工原理课程设计设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计学生学号班级指导教师设计时间完成时间 2化工原理课程设计任务书（一）设计题目：乙醇－水筛板精馏塔设计（二）设计任务完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔工艺条件图，并编制工艺设计说明书。
年产量：10000t ；原料液浓度：40% （乙醇质量分数）；产品浓度：93% （乙醇质量分数）；乙醇回收率：99% 。
（三）操作条件1．塔顶压强4 kPa（表压）；2．进料热状况，泡点进料；3．塔顶全凝器，泡点回流，回流比R=(1.1~2.0)R min；4．塔釜加热蒸汽压力245 KPa(表压)；5．单板压降不大于0.7 kPa；6．塔板类型筛板塔；7．工作日每年330天，每天24h连续运行;8．厂址：地区。
（四）设计容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物性数据的计算；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,附属设备的确定；9．绘制带控制点工艺流程图（A2）、精馏塔工艺条件图（A2）；10．符号说明；11.对设计过程的评述和有关问题的讨论；12.参考文献。
摘要精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可以分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
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，掌握气液平衡关系，熟悉各种塔形的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
在本设计中我使用了筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单、造价低。
当有合理的设计和适当的操作，筛板塔能满足分离要求的操作弹性，而且效率高。
精馏是最常用的分离液液混合物方式之一，是组成化工生产过程的主要单元操作，也是典型的化工操作设备之一。
板式精馏塔的设计精品PPT课件
2020/10/13
西北师范大学化学化工学院
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⑵ 满足经济上的要求 要节省热能和电能的消 耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和 塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗， 也能节省电的消耗。回流比对操作费用和设备费 用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。 冷却水的节省也对操作费用和设备费用有影响， 减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设 备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全 面考虑，力求总费用尽可能低一些。
1、 全 塔 物 料 衡 算 ：
F DW
FX F DX D WXW
塔顶产品易挥发组分回收率 为：
DX D ( FX F )
式中:F、D、W 分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流量
冷却剂 还可以是冷冻盐水.液氨等，一般用于较低温度。
2)冷凝设备的结构形式
小塔---蛇管换热器 大塔---列管式换热器
2020/10/13
西北师范大学化学化工学院
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筛板式精馏塔设计方法
一. 工艺计算 二. 设备计算 三. 塔体结构 四. 辅助设备计算 五. 带控制点工艺流程图
2020/10/13
大塔---塔外，形式----夹套式.蛇管式,列管式(立式再沸器,卧式再沸 器)
立式热虹吸再沸器的主要特点:传热系数较高,结构紧凑,占地面积小, 液体在管内停留时间短,不容易结垢,且容易清洗;但壳程不能清洗,因 此用于较脏的加热介质;其本身造价较低,但要求较高的塔体裙座.
卧式热虹吸再沸器的主要特点:可用低裙座,但占地面积大,出
热敏性和高沸点的物料-----减压操作.
P降低,相对挥发度提高,有利于分离.操作的平均温度降低,加热剂温度降低. 但可导致D增加,塔顶蒸气冷凝温度降低,必须使用真空设备.相应的操作费用 和设备费用增加.
化工原理课程设计精馏板式塔的设计ppt课件
有关计算中的空塔气速值。
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4.3 其它塔体的主要尺寸
4.3.1塔顶高度HD
塔顶空间高度作用是安装塔板和人孔的需要，也使气体中的液滴自由沉降，塔顶空间 高度一般取1.0～1.5m。
4.3.3进料段高度 HF
进料如果是液相，则HF应稍大于一般的板间距，并满足安装人孔的 需要。如果是两相进料，则HF需要取得大一些，以利于进料两相分 离。一般可取： HF＝（1.0～1.2）m。
• 为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采 用相同塔径以便于制造，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量避免釜温过高，宜采用气态
进料。
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11
2.3加热方式
• 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器，以提 供足够的热量；
• 若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，也 可采用直接蒸汽加热。
堵塞，不适宜处理粘性大、脏的和带固体粒子的料液。
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5.2 塔板有关参数的计算 5.2.1板上液流型式的确定
常用的塔板流动型式有下面几种：
（1）单流型：这是最普遍和最常用的，液体的流径较长，板面利用好； 塔板结构简单，直径小于2.2m以下的塔普遍采用此型；
（2）双流型：用于大塔径及液相负荷较大的场合； （3）回流型：又称U型流型，用于液气比较小的场合； （4）其他流型：当塔径及液流量都特大式，双流型无法满足，可以用四
浮阀塔是现今应用最广的一种板型，其主要优点是生产能力大，操作弹性较 大，分离效果较高，塔板结构较泡罩塔简单。制造费是泡罩塔板的60～80％， 是筛板塔的120～130％。目前国内多用F1型（重阀）浮阀塔。
精馏塔(板式)设计 (1)PPT课件
（一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
求出 xf、 ： xD、 xW
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
化工原理课程设计
3、物料衡算
FDW FfxDDxWWx
塔顶产品易挥发组分回收率η为： η= DxD/FxF 式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液
的摩尔流量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产 品、塔底馏出液组成的摩尔分率
蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、塔釜冷却器和产品冷却器等设备，操作方式
（1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）加料方式的选择（预加热） （4）回流比的选择 （5）加热器的选择
化工原理课程设计
（6）冷凝器的选择 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器）
（7）加料方式的选择 高位槽或泵
1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.4～0.7KPa（取最大值） 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压降。
化工原理课程设计
2、操作温度 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度， 苯、甲苯的饱和蒸气压由Antonie方程计算。 依次求出塔顶温度、进料板温度、塔底温度及精馏段、 提馏段平均温度 3、平均摩尔质量 塔顶气、液混合物平均摩尔质量 进料板气、液混合物平均摩尔质量
R1.5Rmin
①求精馏塔的汽、液相负荷
L Lq FR D qF
V V ( q 1 ) F ( R 1 ) D ( q 1 ) F
化工原理课程设计
②求精馏段、提馏段的操作线方程
y R x xD R1 R1
③作图求出理论板数
y LqFx WWx LqF W LqF W
板式塔筛板塔设计ppt课件
uf
uf Cf20200.2LVV0.5
式中
—— 气体负荷u因f 子，m/s；可由
查取
C f 20 —— 液相表面张力，mN/m
图3
—— 气、液相密度，kg / m³
注意V：、L是以塔内气体流通Fra bibliotek积，即塔的横截面积减去降
液管面积（uAfT –Af ）为依据计算的。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
（1）塔板直径D； （2）板间距HT； （3）溢流堰的型式，长度 lW 和高度 hw； （4）降液管型式、降液管底部与塔板间的距离ho；
（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。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
(1) 若V、L变化不大，可以精馏段或提馏段的平均值为
代表进行设计.
(2) 若V、L变化较大，应分段处理，各段分别取平均值
进行设计。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
4.2塔板的设计参数
筛板塔设计必须确定的主要结构参数有（参阅 图 2 ）：
3.4.2塔板效率的估计
塔板效率与物系性质、塔板结构及操作条件 等众多因素有关，尚无精确的计算方法。
常用的估计方法有： （1）参考生产现场同类型的塔板、物系性质
相同（或相近）的塔板效率数据。 （2） O’connell关联图 （3）朱汝瑾公式 （4）Van Winkle 关联 （5）A·I·Ch·E 法
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塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：101kPa（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
筛板精馏塔设计
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
筛板精馏塔设计
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
筛板精馏塔设计
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
表1 物料衡算表
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
筛板精馏塔设计
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
筛板精馏塔设计
苯酚组成 74% 77%
计算说明书目录
1. 设计任务书 2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 3. 精馏塔工艺计算 4. 塔板结构设计 5. 换热器选型 6. 精馏塔工艺条件图 7. 塔板结构设计结果汇总 8. 符号说明 9. 结束语
筛板精馏塔设计
常压分离环己醇―苯酚连续操作 筛板塔设计计算示例
176.4
0.050
0.186
4.34
173.8
0.075
0.263
4.40
171.3
0.100
i
yi xi
1 xi 1 yi
0.333
4.49
m
1 39
i
说明：平均相对挥发度为 5.62
3.2 绘制t-x-y图及x-y图
在坐标纸上绘图，上大小要求t-x-y图为10×10cm， x-y图为
20×20cm
处理量 环己醇组成 45000 t/a 35% 55000 t/a 28%
苯酚组成 65% 72%
学号11-21号 单号 双号
处理量 环己醇组成 55000 t/a 32% 45000 t/a 28%
苯酚组成 68% 72%
学号22以后 单号 双号
处理量 环己醇组成 50000 t/a 26% 45000 t/a 23%
（2）筛板塔板 塔板上开圆孔，孔径d0：3 - 8 mm; 大孔径筛板d0 ：12 - 25 mm。
lw
WD 优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。
目前，广泛应用的一种塔型。
筛板精馏塔设计
（3）浮阀塔板 浮阀阀
方形浮阀
F1型浮阀
优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹 性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广 泛的应用。 缺点：浮阀易脱落或损坏。
ET0.49m 'L0.2450.495.320.30.2450.44
L xfi Li
筛板精馏塔设计
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
筛板精馏塔设计
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。
1. 设计任务书 按要求填入处理量和进料组成
2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 （1）带控制点工艺流程图 （2）操作压力的选择 （3）工艺流程叙述
筛板精馏塔设计
筛板精馏塔设计
3. 精馏塔工艺计算
3.1 平均相对挥发度的计算
t℃
x
y
i
181.9
0.000
0.000
179.1
0.025
0.099
4.28
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。
筛板精馏塔设计
课程设计的要求
❖带控制点工艺流程图,用3号图纸画 ❖塔设备条件图（带管口）,用3号图纸画 ❖其余工艺设计图,用坐标纸
➢注意事项: 写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源 每项设计结束后,列出计算结果明细表 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交
筛板精馏塔设计
学号1-10号 单号 双号
筛板精馏塔设计
筛板精馏塔设计
4.1 常用塔板的类型
塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用 各种形式塔板。 （1）泡罩塔
组成：升气管和泡罩
优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。
筛板精馏塔设计
圆形泡罩
泡罩塔
筛板精馏塔设计
条形泡罩
项目
数值
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(摩尔分数筛）板精馏塔设计
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
化工原理课程设计
筛板精馏塔设计
筛板精馏塔设计
常压分离环己醇–苯酚连续操作
筛板精馏塔工艺设计任务书
基础设计数据：
1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2%
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
筛板精馏塔设计
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
筛板精馏塔设计
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
筛板精馏塔设计
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
表1 物料衡算表
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
筛板精馏塔设计
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
筛板精馏塔设计
苯酚组成 74% 77%
计算说明书目录
1. 设计任务书 2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 3. 精馏塔工艺计算 4. 塔板结构设计 5. 换热器选型 6. 精馏塔工艺条件图 7. 塔板结构设计结果汇总 8. 符号说明 9. 结束语
筛板精馏塔设计
常压分离环己醇―苯酚连续操作 筛板塔设计计算示例
176.4
0.050
0.186
4.34
173.8
0.075
0.263
4.40
171.3
0.100
i
yi xi
1 xi 1 yi
0.333
4.49
m
1 39
i
说明：平均相对挥发度为 5.62
3.2 绘制t-x-y图及x-y图
在坐标纸上绘图，上大小要求t-x-y图为10×10cm， x-y图为
20×20cm
处理量 环己醇组成 45000 t/a 35% 55000 t/a 28%
苯酚组成 65% 72%
学号11-21号 单号 双号
处理量 环己醇组成 55000 t/a 32% 45000 t/a 28%
苯酚组成 68% 72%
学号22以后 单号 双号
处理量 环己醇组成 50000 t/a 26% 45000 t/a 23%
（2）筛板塔板 塔板上开圆孔，孔径d0：3 - 8 mm; 大孔径筛板d0 ：12 - 25 mm。
lw
WD 优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。
目前，广泛应用的一种塔型。
筛板精馏塔设计
（3）浮阀塔板 浮阀阀
方形浮阀
F1型浮阀
优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹 性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广 泛的应用。 缺点：浮阀易脱落或损坏。
ET0.49m 'L0.2450.495.320.30.2450.44
L xfi Li
筛板精馏塔设计
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
筛板精馏塔设计
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。
1. 设计任务书 按要求填入处理量和进料组成
2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 （1）带控制点工艺流程图 （2）操作压力的选择 （3）工艺流程叙述
筛板精馏塔设计
筛板精馏塔设计
3. 精馏塔工艺计算
3.1 平均相对挥发度的计算
t℃
x
y
i
181.9
0.000
0.000
179.1
0.025
0.099
4.28
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。
筛板精馏塔设计
课程设计的要求
❖带控制点工艺流程图,用3号图纸画 ❖塔设备条件图（带管口）,用3号图纸画 ❖其余工艺设计图,用坐标纸
➢注意事项: 写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源 每项设计结束后,列出计算结果明细表 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交
筛板精馏塔设计
学号1-10号 单号 双号
筛板精馏塔设计
筛板精馏塔设计
4.1 常用塔板的类型
塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用 各种形式塔板。 （1）泡罩塔
组成：升气管和泡罩
优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。
筛板精馏塔设计
圆形泡罩
泡罩塔
筛板精馏塔设计
条形泡罩
项目
数值
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(摩尔分数筛）板精馏塔设计
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
化工原理课程设计
筛板精馏塔设计
筛板精馏塔设计
常压分离环己醇–苯酚连续操作
筛板精馏塔工艺设计任务书
基础设计数据：
1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2%