板式精馏塔设计方案

板式精馏塔设计方案

目录

1.设计任务 (6)

2.工艺流程图 (8)

3.设计方案 (8)

3.2实验方案的说明 (11)

4、板式塔的工艺计算 (12)

5、塔体和塔板的工艺尺寸计算 (25)

6、辅助设备的计算与选型 (53)

7、经济横算 (69)

8心得体会 (71)

符号说明：

英文字母

Aa---- 塔板的开孔区面积，m2

Af---- 降液管的截面积, m2

Ao---- 筛孔区面积, m2

A T----塔的截面积m2△P P----气体通过每层筛板的压降

C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距

C20----表面张力为20mN/m的负荷因子

do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度

D----塔径m Wc----边缘无效区宽度

e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度

E T----总板效率Ws----破沫区宽度

R----回流比

Rmin----最小回流比

M----平均摩尔质量kg/kmol

t m----平均温度℃

g----重力加速度9.81m/s2Z----板式塔的有效高度

Fo----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2)

hl----进口堰与降液管间的水平距离m θ----液体在降液管内停留时间h c----与干板压降相当的液柱高度mυ----粘度

hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m ρ----密度

hf----塔板上鼓层高度m σ----表面张力

h L----板上清液层高度mΨ----液体密度校正系数

h1----与板上液层阻力相当的液注高度m 下标

ho----降液管的义底隙高度m max----最大的h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----出口堰高度m L----液相的h’W----进口堰高度m V----气相的

hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度m

H----板式塔高度m

H B----塔底空间高度m

Hd----降液管内清液层高度m

H D----塔顶空间高度m

H F----进料板处塔板间距m

H P----人孔处塔板间距m

H T----塔板间距m

H1----封头高度m

H2----裙座高度m

K----稳定系数

l W----堰长m

Lh----液体体积流量m3/h

Ls----液体体积流量m3/s

n----筛孔数目

P----操作压力KPa

△P---压力降KPa

△Pp---气体通过每层筛的压降KPa

T----理论板层数

u----空塔气速m/s

u0,min----漏夜点气速m/s

u o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s

V h----气体体积流量m3/h

V s----气体体积流量m3/s

W c----边缘无效区宽度m

W d----弓形降液管宽度m

W s ----破沫区宽度m

Z ---- 板式塔的有效高度m

希腊字母

δ----筛板的厚度m

θ----液体在降液管内停留的时间s υ----粘度mPa.s

ρ----密度kg/m3

σ----表面张力N/m

φ----开孔率无因次

α----质量分率无因次

下标

Max---- 最大的

Min ---- 最小的

L---- 液相的

V---- 气相的

1.设计任务

1.1题目：

分离乙醇—水板式塔精馏塔设计

1.2生产原始数据：

1）原料：乙醇—水混合物，含乙醇35%（质量分数），温度35℃；

2）产品：馏出液含乙醇93%（质量分数），温度38℃，残液中含酒精浓度≤0.5%；

3）生产能力：原料液处理量55000t／年，每年实际生产天数330t，一年中有一个月检修；

4）热源条件：加热蒸汽为饱和蒸汽，其表压为2.5Kgf/cm2；

5）当地冷却水水温25℃；

6）操作压力：常压101.325kp a；

1.3设计任务及要求

1）设计方案的选定，包括塔型的选择及操作条件确定等；

2）确定该精馏的流程，绘出带控制点的生产工艺流程图，标明所需的设备、管线及其有关观测或控制所必需的仪表和装

置；

3）精馏塔的有关工艺计算

计算产品量、釜残液量及其组成；

最小回流比及操作回流比的确定；

计算所需理论塔板层数及实际板层数；

确定进料板位置。

1.4塔主体尺寸的计算（塔径）

1.5塔板结构尺寸的设计

1.6流体力学验算

1.7画出负荷性能图

1.8辅助设备的选型

1）确定各接管尺寸的大小；

2）计算储罐容积，确定储罐规格；

3）热量衡算，计算全塔装置所用蒸汽量和冷却水用量，确定每个换热器的传热面积并进行选型；

4）根据伯努利方程，计算扬程，确定泵的规格类型；

5）壁厚，法兰，封头，吊柱等的选定。

1.9设计结果汇总

2.工艺流程图

附图1为带控制点的工艺流程图。

流程概要；

乙醇－水混合原料经预热器加热到泡点后，送进精馏塔，塔顶上升的蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分采用回流，其余为塔顶产物，塔釜采用间接蒸汽加热供热，塔底产物冷却后送人贮槽。

3.设计方案

3.1设计方案的确定

3.1.1塔型的选择

筛板塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3~8mm，筛孔在塔板上作正三角形排布。筛板塔的优点是：结构简单，造价低廉，

气压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率较高，气流分布均匀，传质系数高；缺点：操作弹性小，筛孔小易发生堵塞，不利于黏度较大的体系分离。

本设计中，根据生产任务，若按年工作日330天，每天开动设备24小时计算，原料液流量为55000t／年，由于产品粘度较小，流量较大，因此即使筛孔小也不易堵塞，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率。

因此，本设计最终选用筛板塔。

3.1.2操作压力

精馏可在常压、加压和减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质、技术上的可行性和经济上的合理性考虑的。《化工原理》修订版下册，夏清编