用逐板法计算理论塔板数的计算_已用excel编好公式_代入相应数据即可
理论板数的计算
式中 N 即为全回流时所需的最少理论板数 Nmin。 若取平均相对挥发度
N 1
1 2 N 1
N min
DW
x A xA lg x x B D B W 1 lg
1
提馏段操作线方程
y m 1 Wx W 144 L' 48 0.0667 ' xm x 1.5x m 0.033 m 96 96 V V'
x y y 2.47 1.47y
（b）
相平衡方程
( 1 )y
（ c）
联立方程(a),(b)及(c)，可自上而下逐板计算所需理论板数。对塔顶全凝器有 y1=xD=0.9 x2 (c) (c)
逐板计算法 根据苯的回收率计算塔顶产品流量
D
Fx F
xD
0.9 80 0.4 32kmol / h 0.9
则
W F D 80 32 48kmol / h
xW
Fx F Dx D 80 0.4 32 0.9 0.0667 W 48
已知R=2，所以精馏段操作线方程为
0.8 1.0
Rmin，N=∞
R Rmin R1
R=∞，Nmin
简捷算法求理论板数的步骤
①根据物系性质及分离要求，求
出 Rmin，并选择适宜的 R；
②求 Nmin。对于接近理想物系的
溶液,可用Fenske方程计算；
③计算出 (R-Rmin)/(R+1)，查吉利
N N min N 2
兰图得 (N-Nmin)/(N+2) ，即可求 得所需的 N；
GLL
塔板数计算公式
塔板数计算公式
塔板数计算公式是用来计算电站中需要安装多少塔板的一种计算方法。
它通常在设计火力发电厂时使用，以确定每个电站应安装多少个塔板以供实施某种特定的电力传输方案。
塔板数计算公式的基本原理是，根据电站的发电机和变压器的总容量，确定需要安装的塔板数量。
这个公式的具体形式如下：
塔板数 = 发电机容量/变压器容量
从这个公式可以看出，塔板数的计算主要取决于发电机和变压器的容量。
比如，如果电站中发电机容量为1万千瓦，而变压器容量为5千瓦，那么电站中需要安装的塔板数就是20个（10000/5000=20）。
塔板数计算公式不仅可以用于计算电站中需要安装多少塔板，还可以用于计算某一特定线路上塔板的数量。
比如，如果某一特定线路上有2个发电机，容量分别为5000千瓦和3000千瓦，而变压器容量为1000千瓦，那么此线路上需要安装的塔板数就是7个
（5000/1000+3000/1000=7）。
塔板数计算公式不仅用于电力传输，也可以用于其他领域，比如电信、水利等。
例如，在水利工程中，可以使
用塔板数计算公式来计算管道中所需要的塔板数量，以确定每个水库需要安装多少个塔板。
总之，塔板数计算公式是一种比较常用的计算方法，它可以被用于多个领域，帮助我们确定各种系统中所需要的塔板数量。
它可以在设计火力发电厂时使用，以确定每个电站应安装多少个塔板以供实施某种特定的电力传输方案，也可以用于其他领域，如电信、水利等。
理论塔板数公式
理论塔板数公式塔板是一种常用的结构元件，广泛用于建筑、化工、石油、冶金等行业。
它通过平行四棱柱或多头斜安放四棱柱组成，使得结构抗压、抗弯及抗扭性能更加强固。
塔板的抗弯能力决定于板厚及角度大小，其中塔板数是衡量塔板承载能力、抗弯能力的重要指标。
但是，没有一个统一的公式可以计算塔板数，建筑师应根据实际情况来确定塔板数。
实践表明，当塔板的高度处于20米以内时，塔板数可以以物理定律、建筑规范及技术规定来判定，其中包括：物理定律中的垂直力分解定律、相对移动定律、抗拉定律及蒙格雷罗抗弯定律。
下面介绍几种经常用于计算塔板数的公式：其一，板厚法求塔板数，只要将所需塔板厚度乘以柱距即可求得所需塔板数。
但是，塔板厚度一般是固定且经过规范给定，此法适用于所有板厚都相同的计算。
其二、构架跨度法求塔板数，该法以构架跨度作为主要指标，即给定构架跨度则塔板数也就给定，一般构架跨度不超过32米时，即每层塔板的构架跨度不超过32米时，塔板数一般不会大于30块，当构架跨度超过32米时，塔板数需要根据具体情况进行调整。
其三、蒙格雷罗定律求塔板数。
该定律指出，塔板数可以通过将塔板厚度与构架跨度乘积除以塔板跨度来确定。
根据塔板的设计原则，塔板的构架跨度一般控制在34米之间，同时塔板厚度也由设计要求决定，所以当塔板厚度与构架跨度相乘除以塔板跨度所得的塔板数即为理论塔板数。
塔板数的计算是很复杂的问题，建筑师必须根据建筑施工的具体情况来调整塔板数，因此，要想得出合理的塔板数，必须结合实际情况来进行推算计算，对力学原理有较好的理解，以及熟悉设计规范，才能在建筑施工中取得最佳的结果。
以上就是本文关于“理论塔板数公式”的讨论，希望能为建筑师提供参考，让他们更好地理解塔板数的计算方法，从而使建筑施工取得更好的效果。
化工原理下1.4 理论板计算(逐板、图解
W xW
➢直线：过点（xW,xW)、截 踞WxW/(L’-W )
xW
a
d
b
xD
R 1
c
xW L W
xW g
xD
精馏塔的操作线
8
二、梯级图解法
提馏段操作线的截距数值很小，因此提馏段操作 线不易准确作出，且这种作图法不能直接反映进料 热状况的影响。
9
q 线方程
精馏段操作线方程 V y = Lx + D xD
xD yq
yq xq
一、全回流和最小回流比
非正常平衡曲线最小回流比的求法
27
2）解析法 对于相对挥发度为常数的情况
Rm
xD yq
yq xq
yp
q q 1
xp
1 q 1
xF
yq
xq 1 ( 1)xq
Rm
1 [ xD
1 xq
(1 xD )]
yB
xB
(
x x
A B
)
D
(
yA yB
)1
1(
xA xB
)1
1(
yA yB
)2
1
2(
xA xB
)2
1 1
2( 2
yyBA3)(3xx
A B
)3
1 1
2 3( 2 3L
yA yB L
)4
W
(
xA xB
)W
(
yA yB
)n1
y q x xF q1 q1
q 线的意义 精馏段操作线与提馏段
乙醇—水溶液连续筛板精馏塔设计
西安文理学院化工原理课程设计乙醇—水溶液连续筛板精馏塔设计系院名称：化学与化学工程学院专业班级： 12化工指导老师提交时间： 2014年12月10日目录1.化学原理课程设计任务书-------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -2.概述 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -2.1精馏塔对塔设备的要求 ----------------------------------------------------------------- - 4 -2.2板式塔类型 ------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -2.3精馏塔的设计步骤------------------------------------------------------------------------------ - 5 -3.1计算原料液及其塔顶产品的摩尔分数 -------------------------------------------- - 6 -3.2计算原料液及其塔顶产品的平均摩尔质量------------------------------------ - 7 -4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 --------------------------------------------- - 7 -4.1平均粘度的计算---------------------------------------------------------------------------------- - 7 -4.2平均表面张力的计算 ------------------------------------------------------------------------- - 8 -4.3操作温度的计算---------------------------------------------------------------------------------- - 9 -4.4气相组成的计算-------------------------------------------------------------------------------- - 10 -4.5相对挥发度的计算---------------------------------------------------------------------------- - 10 -4.6回流比的确定 ------------------------------------------------------------------------------------ - 10 -5.塔板数确定-------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 -5.1理论塔板数的确定---------------------------------------------------------------------------- - 11 -5.2实际塔板数确定-------------------------------------------------------------------------------- - 12 -6.精馏塔的热量衡算 ------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -6.1蒸汽用量 -------------------------------------------------------------------------------------------- - 13 -6.2冷却水用量 ---------------------------------------------------------------------------------------- - 14 -7.精馏塔的塔体工艺尺寸计算------------------------------------------------------------------ - 15 -7.1精馏段与提馏段的体积流量 ----------------------------------------------------------- - 15 -7.2塔径的计算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 17 -8.塔板主要工艺尺寸的计算--------------------------------------------------------------------------- 20 -8.1溢流装置计算 -------------------------------------------------------------------------------------- 20 -8.2塔板布置 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 20 -8.3有效面积计算 ------------------------------------------------------------------------------------ - 21 -8.4筛孔计算与排列-------------------------------------------------------------------------------- - 21 -9.塔总体高度计算 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 22 -9.1塔顶封头 -------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -9.2塔顶空间 -------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -9.3塔底空间 -------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -9.4人孔----------------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -9.5进料板处板间距-------------------------------------------------------------------------------- - 23 -9.6裙座----------------------------------------------------------------------------------------------------- - 23 -10.塔的接管 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- - 24 -10.1进料管 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 24 -10.2回流管 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 24 -10.3塔底出料管 -------------------------------------------------------------------------------------- - 24 -10.4塔顶蒸汽出料管------------------------------------------------------------------------------ - 25 -10.5塔底蒸汽出料管------------------------------------------------------------------------------ - 25 -11.筛板的流体力学验算 ------------------------------------------------------------------------------- - 25 -11.1精馏段 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 25 -11.2提馏段 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 27 -12.塔板负荷性能图 --------------------------------------------------------------------------------------- - 29 -12.1精馏段 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 29 -12.2提馏段 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 32 -塔设计计算结果表（表十四）--------------------------------------------------------------------- - 35 -14.参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- - 36 -15.设计总述 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- - 37 -16.符号说明 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- - 37 -17.思想及总结------------------------------------------------------------------------------------------------- - 40 -1.化学原理课程设计任务书1.1设计题目名称：乙醇—水溶液连续筛板精馏塔设计1.2设计条件：(1)处理量：8万吨/年；(2)料液组成（质量分数）：42%；(3)塔顶产品组成（质量分数）：95%；(4)塔顶易挥发组成回收率：99.5%；(5)年工作生产时间：330天；(6)常压精馏，泡点进料，泡点回流。
连续精馏理论塔板数的计算
5.3 连续精馏理论塔板数的计算本节重点：理论塔板数的计算。
本节难点：理论塔板数的计算—逐板计算法和图解法；双组分连续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。
5.3.1逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图5－5所示。
因塔顶采用全凝器，即y 1=x D 5－24而离开第1块塔板的x 1与y 1满足平衡关系，因此x 1可由汽液相平衡方程求得。
即111)1(y y x --=αα 5－25第2块塔板上升的蒸汽组成y 2与第1块塔板下降的液体组成x1满足精馏段操作线方程，即Dx R x R R y 11112+++=5－26同理，交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程，直至计算到x n <x q (即精馏段与提馏段操作线的交点)后，再改用相平衡方程和提馏段操作线方程计算提馏段塔板组成，至x w ’<x w 为止。
现将逐板计算过程归纳如下：相平衡方程： x1 x2 x3……x n <x q-------x w ’<x w 操作线方程： x D =y1 y2 y3在此过程中使用了几次相平衡方程即可得到几块理论塔板数（包括塔釜再沸器）。
5.3.2 图解法应用逐板计算法求精馏塔所需理论板数的过程，可以在y-x 图上用图解法进行。
具体求解步骤如下：1、相平衡曲线 在直角坐标系中绘出待分离的双组分物系y-x 图，如图5－13。
2、精馏段操作线3、提馏段操作线4、画直角梯级 从a 点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线，当梯级跨过q 点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b 点为止。
其中过q 点的梯级为加料板，最后一个梯级为再沸器。
最后应注意的是，当某梯级跨越两操作线交点q 时（此梯级为进料板），应及时更换操图5-13 理论板数图解法示意图作线，因为对一定的分离任务，此时所需的理论板数最少，这时的加料板为最佳加料板。
6-2 理论塔板数的计算(简版)
逐 板 法 图 解 法 捷 算 法
23:29:19
6-2 理论塔板数计算 （48）
2
双组分连续精馏塔的计算
理论板 理论板是指离开塔板的蒸汽和液体呈平 衡的塔板，它是人为的理想化的塔板。 理论板可以作为衡量实际塔板分离效果 的一个标准。
23:29:19
6-2 理论塔板数计算 （48）
3
例1 环己烷 80.8℃ 苯 80.1℃ 常压下沸点 糠醛 161.7℃ 苯酚 180℃
环己烷-苯恒沸物 77℃
糠醛能显著降低苯的饱和蒸汽压，而对环己烷影响不明 显，使苯从易挥发组分变为难挥发组分，而且使环己烷-苯的 增大至2以上。
23:29:19
6-2 理论塔板数计算 （48）
22
萃取剂的选择原则：
6-2 理论塔板数计算 （48）
23:29:19
说明： （1）EmV(n)和 EmL(n)不 一定相等， （2）一般情况单板效率 小于 1， 特殊情况它们会 大于 1， 通常出现在塔径 较大的精馏塔中。
16
2．全塔效率E0
又称总板效率，其定义为：
D, xD
理论板数 N E0 实际板数 N e
恒 沸 精 馏 特殊精馏 萃 取 精 馏
23:29:19
6-2 理论塔板数计算 （48）
x
19
1．恒沸精馏
加入的第三组分与原溶液中的一个或者两个组分形成 最低恒沸物，从而形成了“恒沸物－纯组分”的精馏体系， 恒沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底蒸出，这种形式的精馏称 为恒沸精馏，其中所添加的第三组分称为 恒沸剂或者夹带 剂。
ym+1 xm yN-1 xm+1
x N1 1 y N1 2 x N1 2 y N1 3
连续精馏理论塔板数的计算
5.3 连续精馏理论塔板数的计算本节重点：理论塔板数的计算。
本节难点：理论塔板数的计算—逐板计算法和图解法；双组分连续精馏塔所需理论板数，可采用逐板计算法和图解法。
5.3.1逐板计算法假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料如图5－5所示。
因塔顶采用全凝器，即y 1=x D 5－24而离开第1块塔板的x 1与y 1满足平衡关系，因此x 1可由汽液相平衡方程求得。
即111)1(y y x --=αα 5－25第2块塔板上升的蒸汽组成y 2与第1块塔板下降的液体组成x1满足精馏段操作线方程，即Dx R x R R y 11112+++=5－26同理，交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程，直至计算到x n <x q (即精馏段与提馏段操作线的交点)后，再改用相平衡方程和提馏段操作线方程计算提馏段塔板组成，至x w ’<x w 为止。
现将逐板计算过程归纳如下：相平衡方程： x1 x2 x3……x n <x q-------x w ’<x w 操作线方程： x D =y1 y2 y3在此过程中使用了几次相平衡方程即可得到几块理论塔板数（包括塔釜再沸器）。
5.3.2 图解法应用逐板计算法求精馏塔所需理论板数的过程，可以在y-x 图上用图解法进行。
具体求解步骤如下：1、相平衡曲线 在直角坐标系中绘出待分离的双组分物系y-x 图，如图5－13。
2、精馏段操作线3、提馏段操作线4、画直角梯级 从a 点开始，在精馏段操作线与平衡线之间作水平线及垂直线，当梯级跨过q 点时，则改在提馏段操作线与平衡线之间作直角梯级，直至梯级的水平线达到或跨过b 点为止。
其中过q 点的梯级为加料板，最后一个梯级为再沸器。
最后应注意的是，当某梯级跨越两操作线交点q 时（此梯级为进料板），应及时更换操图5-13 理论板数图解法示意图作线，因为对一定的分离任务，此时所需的理论板数最少，这时的加料板为最佳加料板。
运用Excel对精馏塔进行逐板计算和简捷计算_许军
２０１３年第１期（总第１２９期）［作者简介］许军（１９７８－），讲师，博士。
运用Ｅｘｃｅｌ对精馏塔进行逐板计算和简捷计算许 军，齐鸣斋，刘玉兰（华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海２００２３７）［摘要］本文递推了精馏塔逐板计算的详细过程。
在此基础上利用Ｅｘｃｅｌ函数及数学变换推导了精馏塔理论塔板数的气－液相组成、理论塔板数。
该方法简单易学、方便快捷。
本文将此捷算法与逐板计算做了比较，结果较吻合。
［关键词］逐板计算；Ｅｘｃｅｌ方法；理论塔板数Ｐｌａｔｅ－ｂｙ－ｐｌａｔｅ ａｎｄ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＣｏｌｕｍｎ ｂｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｃｅｌ ＭｅｔｈｏｄＸｕ Ｊｕｎ，Ｑｉ Ｍｉｎｇｚｈａｉ，Ｌｉｕ ＹｕｌａｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｄｅｔａｉｌ ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｌａｔｅ－ｂｙ－ｐｌａｔｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎ ｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｅｘｃｅｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｒｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｔｏ ｃａｌ－ｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｐｌａｔｅ ｎｕｍｂｅｒｓ．Ｔｈｉｓ ｎｏｖｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ ｔｏ ｌｅａｒｎ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚｅ，ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｃａｌ－ｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｉｒ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｍａｔｃｈ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｌａｔｅ－ｂｙ－ｐｌａｔｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；Ｅｘｃｅｌ；Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｔａｇｅ 精馏是化工原理中重要的传质单元操作之一，其精馏塔理论塔板数的计算是精馏设计中的重要内容，无论是对设计计算还是操作计算均处于十分重要的地位。
天津大学化工原理答案(第二版)完整
绪 论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。
（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ·s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2·h ·atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ（2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ·m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9=则()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 132︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即()()()LL10CB4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。
化工原理课程设计乙醇丙醇连续筛板式精馏塔的设计
吉林化工学院化工原理课程设计题目乙醇-丙醇连续筛板式精馏塔的设计教学院化工与材料工程学院化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇-丙醇连续筛板式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板精馏塔以分离苯和甲苯（乙醇—丙醇），具体工艺参数如下：原料加料量F＝100kmol/h进料组成x F＝0.282馏出液组成x D＝0.902釜液组成x w＝0.002塔顶压力p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及精馏和提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图摘要精馏是一种最常用的分离方法，它根据多次部分冷凝、多次部分汽化的原理，以塔底的汽相回流、塔顶的液相回流为基础来实现连续的高纯度分离。
本设计采用筛板式精馏塔，进行苯—甲苯二元物系的分离，此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，从而达到二元物系分离的目的。
精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。
为此，掌握汽液相平衡关系，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。
通过对精馏塔的工艺设计计算可知：实际塔板数为50块，第块板20进料，塔径为1.4,2m，塔的实际高度为30.164m。
根据所选参数在进行校核可知：精馏段：液体在降液管停留时间为13.072s，降液管底隙高度为42.18mm，操作弹性为3.282。
提馏段：液体在降液管停留时间为9.147s，降液管底隙高度为29.37mm，操作弹性为3.248。
这些值都符合实际要求，故所选的设计参数是合理。
关键字：精馏、物料衡算、塔板负荷性能图、热量衡算。
目录摘要 (2)第一章前言 (6)1.1．精馏原理及其在工业生产中应用 (6)1.2.精馏操作对塔设备的要求 (6)1.3.常用板式塔类型及本设计的选型 (6)1.4．本设计所选塔的特性；； (6)第二章流程的确定和说明 (7)2.1设计思路 (7)2.1.1精馏方式的选定 (7)2.1.2操作压力的选取 (7)2.1.3加料状态的选择 (7)2.1.4加热方式 (7)2.1.5回流比的选择 (7)2.1.6塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 (7)2.2 流程说明图 (7)第三章精馏塔的设计计算 (8)3.1 物料衡算 (8)3.1.1原料液及塔顶、塔底的平均摩尔质量 (9)3.1.2.温度计算 (9)3.1.3密度计算...........................................................10.3.1.4表面张力计算 (12)3.1.5.黏度的求取 (13)3.1.6.相对挥发度的求取： (14)3.2 塔板数的确定 (14)3.2.1 回流比的确定 (14)3.2.2 汽液负荷计算： (15)3.2.3理论塔层数NT的求取 (15)3.2.4实际板数的求取 (17)3.3.精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (18)3.3.1气液相体积流量记算 (18)3.3.2塔径计算与选择 (19)3.3.3溢流装置的计算 (20)3.3.4塔板布置 (21)3.3.5筛孔计算及其开孔率...............................................：22 3.3.6塔总体高度计算.. (22)3.4筛板的流体力学计算 (24)3.4.1气体通过筛板压降相当的液柱高度 (24)3.4.2液面落差 (25)3.4.3液沫夹带量的验算 (25)3.4.4漏液的盐验算 (25)3.4.5液泛的验算 (26)3.5塔板负荷性能图 (26)3.5.1液沫夹带线 (26)3.5.2液泛线： (27)3.5.3液体负荷上限线 (28)3.5.4液相负荷下限线 (29)3.5.5漏液线 (29)3.6塔的接管 (30)3.6.1进料管 (30)3.6.2回流管 (31)3.6.3塔底出料罐 (31)参考文献 (33)附录（一） (33)附录（二）程序 (36)结束语 (37)化工原理课程设计教师评分表 (38)第一章前言1.1．精馏原理及其在工业生产中的应用精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
基于Excel的精馏塔理论塔板数的图解法
（4）
(3)提馏段操作线方程
y
RD qF FD x xW ( R 1) D (1 q) F ( R 1) D (1 q) F
（5）
(4)q 线方程
y q x x F q 1 q 1
（6）
2.2 有关计算和图表绘制
根据分离要求(塔顶、塔底和进料组成 xD，xW，xF)、进料状态 q 值和回流比 R 值，进行 以下计算： (1)根据精馏段操作线方程和 q 线方程，求出两条线的交点 d，坐标为(xd，yd)
Sub hong() Dim xcz(100) As Variant Dim ycz(100) As Variant Dim xph(100) As Variant Dim yph(100) As Variant Dim u(100) As Variant Dim v(100) As Variant For i=1 To 100 u(i)=ActiveSheet.Cells(i, 6) v(i)=ActiveSheet.Cells(i, 5) If u(1)=1 And u(i)=0 Then nph=i If u(1)=0 And u(i)=1 Then nph=i Next i xa=ActiveSheet.Cells(1, 15) ya=ActiveSheet.Cells(1, 15) xb=ActiveSheet.Cells(2, 15) yb=ActiveSheet.Cells(2, 15) q=ActiveSheet.Cells(3, 15) R=ActiveSheet.Cells(4, 15) xf=ActiveSheet.Cells(5, 15) xd=((xa/(R+1))+(xf/(q-1+1e-10))) / ((q/(q-1+1e-10))-(R/(R+1))) yd=q/(q-1+1e-10)*((xa/(R+1))+ (xf/(q-1+1e-10)))/((q/(q-1+1e-10)) -(R/(R+1)))-xf/(q-1+1e-10) ActiveSheet.Cells(6, 15)=xd ActiveSheet.Cells(6, 16)=yd xc=xa yc=ya For i=1 To 100 xcz(i)=xc ycz(i)=yc xc=chazhi(u, v, yc, nph) xph(i)=xc yph(i)=yc ActiveSheet.Cells(i, 1)=xph(i) ActiveSheet.Cells(i, 2)=yph(i) ActiveSheet.Cells(i*2-1, 11)=xcz(i) ActiveSheet.Cells(i*2-1, 12)=ycz(i) ActiveSheet.Cells(2*i, 11) =xph(i) ActiveSheet.Cells(2*i, 12) =yph(i) If xc<xd Then xab=xb yab=yb Else xab=xa yab=ya End If yc=(yab-yd)/(xab-xd)*(xc-xd)+yd If xph(i-1)>xd And xph(i)<xd Then ActiveSheet.Cells(5,8)=i-1+(xph(i-1)-xd)/ (xph(i-1)-xph(i)) ActiveSheet.Cells(4,8)=i-1+(xph(i-1)-xb)/ (xph(i-1)-xph(i)) If xc<xb Then End Next i End Sub Function chazhi(x, y, u, nph) n=nph For k=1 To n-1 If (u-x(k))*(u-x(k+1))<=0 Then GoTo 10 Next k If (u-x(1))*(u-x(n))<=0 Then k=1 Else k=n-1 10 G=(u-x(k))*(u-x(k+1)) If k=n-1 Or k<>1 And G Then k=k-1 v=0 For i=k To k+2 L=1 For j=k To k+2 If i<>j Then L=L*(u-x(j))/(x(i)-x(j)) Next j v=v+L*y(i) Next i chazhi=v End Function
化工原理下1.4 理论板计算(逐板、图解
yn1 xn
17
(2)最少理论板层数
一、全回流和最小回流比
R 越大 NT 越少
R1 R2
R3
xW
xF
xD
回流比与理论板层数的关系
一、全回流和最小回流比
回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理 论板层数愈少。当回流比为无限大，两操作线与 对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，气液 两相间的传质推动力最大，因此所需理论板层数
1.5.4 理论板数的求法
• 逐板计算法 • 图解法 • 简捷法
1
1.逐板计算法
yn1
R R1
xn
xD R1
(1)
y1 y2
x1
x2
F xF
L D xD
y
/ 2
xn (x1/ )
y m1
L' L'W
xm
W L'W
xW
(2)
y x
(3)
1 ( 1)x
xD y1 (3)
采用分凝器有什么作用？
一是为了得到气相产品（在生产流程中常 作为下一个设备的气相进料）；
二是为了除去比塔顶产品沸点低的组分， 此时塔顶产品就应是经分凝器后的液相产品。
此外，采用分凝器还可合理利用热能。
4
2.图解法 二、梯级图解法
梯级图解法又称麦克布—蒂利法，简称M—T法。
1）操作线的作法
5
❖ 精馏段操作线方程特点
芬斯克公式
lg (xA / xB )D
Nmin
(xA / xB )W 1
lg m
芬斯克公式的使用范围: 1. 全回流 2. 全凝器 3.相对挥发度变化不大
理论塔板计算
理论塔板计算第五节精馏过程的物料衡算和塔板数的计算日期 :2008-4-5 3:29:24来源:来自网络查看:[大中小]作者：不详热度：505一、理论塔板连续精馏计算的主要对象是精馏塔的理论塔板数。
所谓的理论塔板是指气液在塔板上充分接触，有足够长的时间进行传热传质，当气体离开塔板上升时与离开塔板下降的液体已达平衡，这样的塔板称为理论塔板。
实际上，由于塔板上气液接触的时间及面积均有限，因而任何形式的塔板上气液两相都难以达到平衡状态，也就是说理论塔板是不存在的，它仅是一种理想的板，是用来衡量实际分离效率的依据和标准。
通常在设计中先求出按生产要求所需的理论塔板数N T然后用塔板效率η 予以校正，即可求得精馏设备中的实际塔板数N P二、计算的前提由于精馏过程是涉及传热、传质的复杂过程，影响因素众多。
为处理问题的方便作如下假设，这些就是计算的前提条件。
（1）塔身对外界是绝热的，即没有热损失。
（2）回流液由塔顶全凝器供给，其组成与塔顶产品相同。
（3）塔内上升蒸气由再沸器加热馏残液使之部分气化送入塔内而得到。
（4）恒摩尔气化在精馏操作时，在精馏段内，每层塔板上升的蒸气的摩尔流量都是相等的，提馏段内也是如此，即：精馏段： V1 = V 2 = ＝Ｖn= Vmol/s(下标为塔板序号，下同）提馏段：Ｖ′n+1 =V′ n+2 =＝V′m = V′mol/s但Ｖ n 不一定与Ｖ′m相等，这取决于进料状态。
（５）恒摩尔溢流（或称为恒摩尔冷凝）精馏操作时，在精馏段内每层塔板下降的液体的摩尔流量都是相等的，提馏段也是如此，即：Ｌ 1 = L 2== L n = L mol/sL′n+1 = L ′n+2 == L ′m = L ′ mol/s但Ｌ不一定与Ｌ′相等，这也取决于进料的状态。
（６）塔内各塔板均为理论塔板。
三、物料衡算和操作线方程１、全塔物料衡算图4-10 全塔物料衡算示意图如图４－１０所示，设入塔进料流量为Ｆ，轻组分含量为 x F, 塔顶产量流量为Ｄ，轻组分含量为 x D, 塔底产品流量为Ｗ，轻组分含量为 x w，流量单位均为 mol/s ，含量均为摩尔分率。
逐板计算法
逐板计算法一、概述1.1精馏操作对塔设备的要求和类型1.1.1对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。
但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：⑴气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。
⑵操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。
⑶流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。
对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。
⑷结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。
⑸耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。
⑹塔内的滞留量要小。
实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也是互相矛盾的。
不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。
1.1.2 板式塔类型气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。
筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：⑴结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。
运用Excel对精馏塔进行逐板计算和简捷计算
，
其精 馏塔 理论 塔 板 数 的计 算 是 精 馏 设计 中 的
重要 内容 ， 无论 是 对 设计 计算 还 是 操 作 计算 均 处
于 十分重 要 的地 位 。对 于 相 对 挥发 度 为 定 值 （ 或
已知相平 衡方 程 ） 的双 组分理 想 物系 ， ＿ １ 传统 方法
是交 替 使用操 作 线方程 和相 平衡 方程进 行逐 板计
ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｐ ｏ ｒ － ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｓ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ
［ 关键词］ 逐 板 计 算 ；Ｅ ｘ Βιβλιοθήκη ｅ ｌ 方 法 ；理论 塔板 数
Ｐｌ ａ ｔ ｅ — — ｂ ｙ — — ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｄｉ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
繁 琐且 耗费 时 间 ， 运用 Ｅｘ ｃ ｅ ｌ 可节 约 大量 时 间 ， 并
媒体 教学 中利用 递推公 式 和学 生熟 知 的 Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 函
数与 公式 完成 精馏塔 各理论 塔板 数气 一液 组成 的
逐级 计算 ， 并将 递推公 式所 得 的气 一液组 成数据 ，
［ 作 者 简 介 ］许 军 （ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 讲师， 博士 。
手工 计算 方 法 。时 景 荣 、 罗 传 义 等 人 的 Ｅｘ ｃ ｅ ｌ 图
理论塔板数和回流比
加热釜与冷凝器的换热面积F↑,设备费↑，R↑，冷 热载体量↑，动力消耗↑，操作费用↑。把上述分析 结果作图：
费 用
总费用 操作费 设备费
RM
R适宜
回流比的选择18
从图中看出，总费用随回流比的变化有一个 最低值，最适宜的回流比就是总费用最低时 的 R ，就是说， R 适宜是由最低费用决定的。
最适宜的回流比一般为R适宜=(1.1—1.2)RM 对难分离的混合物，应选用比上述范围更大 的回流比，可达R适宜=（4～5）RM
yA xA xA y x x 第一板 平衡关系为 B B B 1 1 d
第一 、二两板间的操作关系
y A2 x A1
yB 2 xB1
xA yA 或 y x B 2 B 1
对于相对挥发度在塔中接近常数的体系， 最少理论板数除用图解法求取外，还可用 芬斯克方程式求取。
(2)、芬斯克方程
对于理想溶液，在两个纯组分的沸点范围内，其 相对挥发度变化不大，也就是说，在理想溶液精 馏时，塔内各块板上的气液浓度虽有不同，但它 们之间的相对挥发度可以近似为一常数。 全回流时，求算理论板数的公式可由平衡方程和 操作线方程导出： 气液平衡关系
顶 底
全回流是回流比的最大极限，由于塔顶无产品， ∴对正常生产无实际意义，仅在开车阶段，为缩 短塔的稳定操作所需时间而临时采用。在进行实 验或科研时，为了采取数据和便于操作控制也常 采用。 若用 xf 代替 xw 代入（ 1 ）式，可求的精馏段最小理 论板数
xd ln xf 1 Nm 1 x f 1 x d ln
提馏段操作线方程为： y m 1
平衡关系 ：