精馏塔工艺工艺设计计算复习进程
精馏塔的工艺标准计算
2 精馏塔的工艺计算2.1精馏塔的物料衡算2.1.1基础数据 （一）生产能力：10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。
（二）进料组成：乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。
（三）分离要求：馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。
2.1.2物料衡算（清晰分割）以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ，005.0=W LK x ，表2.1 进料和各组分条件由《分离工程》P65式3-23得：,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ （式2. 1）2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ，ωKmol/h编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500总计226.86591005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ，Kmol/h5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h表2-2 物料衡算表2.2精馏塔工艺计算2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注：压力单位0.1Mpa ，温度单位K编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544总计226.865913.2434213.6225组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.841.0 乙苯106617.236.0名称 A B C D表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理，可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程：∑==ni ii p p y 11，试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=105.5℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯 -7.28607 1.38091 -2.83433 -2.79168 乙苯-7.486451.45488-3.37538-2.23048泡点方程：p x pni ii =∑=10试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进，泡点方程：p x pni ii =∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册，用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃，961.5=苯α514.2=甲苯α1=乙苯α；136=底t ℃，96.1=甲苯α1=乙苯α； 133=进t ℃，38.4=苯α97.1=甲苯α1=乙苯α综上，各个组份挥发度见下表据清晰分割结果，计算最少平衡级数。
精馏塔的设计计算-2012
◇ 工C艺o设p计yr计ig算ht；2004-2011 Aspose Pty Ltd.
◇ 设计结果汇总表； ◇ 辅助设备的设计及选型； ◇ 设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论； ◇参考资料。 （2） 工艺流程图及主体设备装配图；
泡点或接近泡点才送E入v塔a中lu，at这io主n要o是nl由y.于此时塔的操作比较 ted容w易ith控A制s，p不os致e受.S季li节de气s温f的or影.响N。ET 3.5 Client Profile 5.2
此C外o，py在ri泡g点ht进2料00时4，-2精0馏1段1 与As提p馏o段se的P塔t径y 相Lt同d，. 为设
包括工艺参数的选定E、v物al料ua衡ti算on、热on量ly衡. 算、设备的工艺尺寸 ted计w（ 对算i典及3t）h型结C典A辅构o型sp助设p辅yo设计r助si备g；e设h的.St备主2l的i0d要选0e工4s型艺-f和2o尺0计r寸1.算1N计EA算Ts和p3设o.s5备eC型Pl号itey规nL格t tPd的r.选of定ile；5.2
对于沸点低、在常压下为气态的物料，则应在加压下进行蒸馏。 当物性无特殊要求时，一般是在稍高于大气压下操作。
◇本次设计，塔顶操作压力为4kPa（表压），每层塔板压降 p≤0.7kPa。
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
精馏塔的设计计算
Evaluation only. ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2
2--精馏塔的工艺计算
2--精馏塔的⼯艺计算2 精馏塔的⼯艺计算2.1精馏塔的物料衡算2.1.1基础数据（⼀）⽣产能⼒：10万吨/年，⼯作⽇330天，每天按24⼩时计时。
（⼆）进料组成：⼄苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。
（三）分离要求：馏出液中⼄苯量不⼤于0.01，釜液中甲苯量不⼤于0.005。
2.1.2物料衡算（清晰分割）以甲苯为轻关键组分，⼄苯为重关键组分，苯为⾮轻关键组分。
01.0=D HK x ， 005.0=W LK x ，表2.1 进料和各组分条件由《分离⼯程》P65式3-23得：,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ （式2. 1）2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+?=D Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h编号组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 ⼄苯 212.6868 93.7500总计226.86591005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表2.2精馏塔⼯艺计算2.2.1操作条件的确定⼀、塔顶温度纯物质饱和蒸⽓压关联式（化⼯热⼒学 P199）：CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注：压⼒单位0.1Mpa ，温度单位K编号组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 ⼄苯 212.6868 0.1324 212.5544总计226.865913.2434213.6225组份相对分⼦质量临界温度C T 临界压⼒C P苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.841.0 ⼄苯106617.236.0名称 A B C D表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=?-?-?+?-?-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =?=?-=同理，可得MPa P b 1.00985.00?=露点⽅程：∑==ni ii p p y 11，试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=105.5℃⼆、塔顶压⼒塔顶压⼒Mpa p 1.0013.1?=顶三、塔底温度苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯-7.286071.38091 -2.83433 -2.79168 ⼄苯 -7.486451.45488-3.37538-2.23048泡点⽅程：p x pni ii =∑=10 试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压⼒塔底压⼒Mpa p 1.0013.1?=底五、进料温度进料压⼒为Mpa p 1.0013.1?=进，泡点⽅程：p x pni i试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化⼯物性数据⼿册，⽤内插法求得各个数据5.105=顶t ℃，961.5=苯α 514.2=甲苯α 1=⼄苯α；136=底t ℃， 96.1=甲苯α 1=⼄苯α；133=进t ℃， 38.4=苯α 97.1=甲苯α 1=⼄苯α综上，各个组份挥发度见下表据清晰分割结果，计算最少平衡级数。
精馏塔的设计计算方法
精馏塔的设计计算方法各位尊敬的评委老师、领导、各位同学：上午好！这节课我们一起学习一下精馏塔的设计计算方法。
二元连续精馏的工程计算主要涉及两种类型：第一种是设计型，主要是根据分离任务确定设备的主要工艺尺寸；第二种是操作型，主要是根据已知设备条件，确定操作时的工况。
对于板式精馏塔具体而言，前者是根据规定的分离要求，选择适宜的操作条件，计算所需理论塔板数，进而求出实际塔板数；而后者是根据已有的设备情况，由已知的操作条件预计分离结果。
设计型命题是本节的重点，连续精馏塔设计型计算的基本步骤是：在规定分离要求后（包括产品流量D、产品组成x D及回收率η等），确定操作条件（包括选定操作压力、进料热状况q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板数。
计算理论塔板数有三种方法：逐板计算法、图解法及简捷法。
本节就介绍前两种方法。
首先，我们看一下逐板计算法的原理。
该方法假设：塔顶为全凝器，泡点液体回流；塔底为再沸器，间接蒸汽加热；回流比R、进料热状况q和相对挥发度α已知，泡点进料。
从塔顶最上一层塔板（序号为1）上升的蒸汽经全凝器全部冷凝成饱和温度下的液体，因此馏出液和回流液的组成均为y1，且y1=x D。
根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液相组成x1与上升的蒸汽组成y1符合平衡关系，所以可根据相平衡方程由y1 求得x1。
从第二层塔板上升的蒸汽组成y2与第一层塔板下降的液体组成x1符合操作关系，故可用根据精馏段操作线方程由 x1求得y2。
按以上方法交替进行计算。
因为在计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板，所以经上述计算得到全塔总理论板数为m块。
其中，塔底再沸器部分汽化釜残夜，气液两相达平衡状态，起到一定的分离作用，相当于一块理论板。
这样得到的结果是：精馏段的理论塔板数为n-1块，提馏段为m－n块，进料板位于第n板上。
逐板计算法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。
精馏塔塔设计及相关计算
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------精馏塔塔设计及相关计算2011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Administrator 09 级化工 2 班xx2011/12/11/ 27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．设计内容 .................................................... 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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 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。
精馏塔设计流程1
板厚：碳钢（3~ 4mm）、不锈钢2~ 4mm 。
Wc
Ws
r
x
lW
Wd
d0
t
开孔率φ(常压): 通常为 0.10 ~ 0.14。 有效传质区内，常按正三角形排列。
A0
0.907 d0
2
Aa
t
孔气速： 孔数：
u0
Vs A0
A0
n
4
d02
n
A0
2、塔径估算 确定原则： 防止过量液沫夹带液泛 步骤：先确定最大空塔气速 umax (m/s)；然后根据经验确定设计气速，最后计算塔径 D ① 最大空塔气速
筛板塔，可查教材Smith图 求 C20 ；浮阀塔可查数据手册书确定C20 。 （ C20 :物系表面张力为20mN/m时的负荷系数，Smith关联图在此状态下测定）
（二）工艺计算
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 kmol/h 4、塔板数的计算 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。 全塔效率ET： 可查化工原理相关效率图确定，或av =0.1～1.0时，
塔底 tw=108℃
提馏段平均温度：
tm=( tW+ tF)/2
＝(92+108)/2＝100 ℃
3、此外还包括平均摩尔质量， 100
平均摩尔密度，表面张力等基本物性
90
80
p=101.3kPa
t-y t-x
0
x (y) 1.0
(三) 气液负荷的计算 精馏段：V＝(R＋1)D kmol/h ，m3/s
精馏塔设计步骤
设计步骤
一、查《化工工艺设计手册》得苯-甲苯溶液常压下的平衡数据（t-x-y数据），作t-x-y
图及x-y图（坐标纸作图）；在图上根据所指定塔顶浓度、塔底浓度及进料浓度分别查取塔顶温度、塔底温度和进料泡点。
1.计算理论板数
在x-y图上作出q线求出x q, y q求出最小回流比，回流比，作出操作线，作梯级求N T；
2．求塔径、塔板布置、流体力学验算、负荷性能图、塔高
精馏段、提馏段分别求（所有内容）
准备工作：
取H T及h L，查史密斯关联图得C20,换算成C，再算塔径，圆整。
按标准设计，取动能因子F0（8~12），算浮阀数。
根据浮阀数及塔径查浮阀塔系列标准，得主要结构参数。
计算堰高h w及底隙高度h0，完成塔板布置。
按教材进行流体力学验算，绘制负荷性能图，保证操作弹性不小于3。
塔工艺计算结束。
计算全塔效率，实际板数，计算塔主体高度。
3计算5根接管尺寸，计算冷凝器、再沸器所需面积并选型。
整个工艺计算结束。
二、结构设计
查取封头、管法兰、群座、基础环等尺寸
三、绘图（按标准绘制装配简图）。
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 。
第四节 原油精馏塔工艺计算
7、汽化段温度 （1）汽化段中进料的汽化率与过汽化度 取进料的过汽化度2％（质量分数）或2.03％即过汽化 为6314kg/h。 要求进料在汽化段中的汽化率为eF ： eF （体积分数）＝（4.3%＋7.2%＋ 7.2%＋9.8%＋2.03%) ＝30.53％ （2）汽化段油气分压 要计算各组分的摩尔流量。 计算结果见下表：
设计计算对象一目了然，便于分析计算结果的规律性，避免 漏算重算，容易发生错误，因而是很有用的。
11
12
6、操作压力
取塔顶产品罐的压力为0.13MPa。塔顶采用两级冷凝冷 却流程。取塔顶空冷器压降为0.01MPa，使用一个管壳式后 冷器，壳程压力取0.017MPa。故 塔顶压力＝0.13＋0.01＋0.017=0.157MPa 取每层浮阀塔板压力降为0.5kPa，（表7－11）则推算出 常压塔各个关键部位的压力如下： 一线抽出板（第9层）上压力0.161MPa； 二线抽出板（第18层）上压力0.166MPa； 三线抽出板（第27层）上压力0.170MPa； 汽提段压力（第30层）0.172MPa； 取转油线压力降为0.035MPa,则 加热炉出口压力＝0.172＋0.035=0.207MPa
然e0＜eF，即在炉出口的条件下，过汽化油的部分重柴油 处于液相。据此可以算出进料在炉出口条件下的焓h0，见 表7－18
20
表7－18 进料在炉出口处携带的热量 （P＝0.207MPa t=360℃
油料 汽油 焓kJ/kg 汽相 1201 液相 1201×11100＝13.05 热量kJ/h 104
煤油
轻柴油 重柴油汽相 部分 重柴油液相 部分 重油
1164
1151 1143 － － 971 904
1164×21040＝22.94
精馏塔的工艺计算
2 精馏塔的工艺计算2、1精馏塔的物料衡算2、1、1基础数据 (一)生产能力:10万吨/年,工作日330天,每天按24小时计时。
(二)进料组成:乙苯212、6868Kmol/h;苯3、5448 Kmol/h;甲苯10、6343Kmol/h 。
(三)分离要求:馏出液中乙苯量不大于0、01,釜液中甲苯量不大于0、005。
2、1、2物料衡算(清晰分割)以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ，005.0=W LK x ，表2、1 进料与各组分条件由《分离工程》P65式3-23得:,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ (式2、 1)2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=226、8659-13、2434=213、6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ，ωKmol/h编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3、5448 1、5625 2 甲苯 10、6343 4、6875 3 乙苯 212、6868 93、7500总计226、86591005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ，Kmol/h5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h表2-2 物料衡算表2、2精馏塔工艺计算2、2、1操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱与蒸气压关联式(化工热力学 P199):CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注:压力单位0、1Mpa,温度单位K编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3、5448 3、5448 0 2 甲苯 10、6343 9、5662 1、0681 3 乙苯 212、6868 0、1324 212、5544总计226、865913、2434213、6225组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P 苯 78 562、2 48、9 甲苯 92 591、841、0 乙苯106617、236、0名称A B C D表2-3饱与蒸汽压关联式数据以苯为例,434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理,可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程:∑==ni ii p p y 11,试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=105、5℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯 -6、98273 1、33213 -2、62863 -3、33399 甲苯 -7、28607 1、38091 -2、83433 -2、79168 乙苯-7、48645 1、45488-3、37538-2、23048泡点方程:p x pni ii =∑=10试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进,泡点方程:p x pni ii =∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册,用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃,961.5=苯α514.2=甲苯α1=乙苯α;136=底t ℃,96.1=甲苯α1=乙苯α;133=进t ℃,38.4=苯α97.1=甲苯α1=乙苯α综上,各个组份挥发度见下表据清晰分割结果,计算最少平衡级数。
精馏塔的工艺计算
2 精馏塔得工艺计算2、１精馏塔得物料衡算2、1、1基础数据 （一)生产能力:10万吨/年,工作日３30天,每天按２4小时计时。
(二）进料组成：乙苯21２、6868Km ｏｌ/h;苯３、5448 Kmol/h;甲苯10、63４3Kmo ｌ/h 。
（三)分离要求:馏出液中乙苯量不大于0、01，釜液中甲苯量不大于0、0０5。
2、1、2物料衡算(清晰分割）以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。
表2、1 进料与各组分条件由《分离工程》P6５式3-23得: ﻩKm ｏl ／ｈＷ＝F-D ＝２26、865９-13、２434＝213、6225Ｋｍol/h Ｋm ｏl/h K ｍo ｌ/h K ｍｏl/ｈ Kmo ｌ／ｈ表2-2 物料衡算表 2、２精馏塔工艺计算2、2、１操作编号 组分 /kmol/h /% 1 苯 ３、5448 １、5625 2 甲苯 10、６３43 4、6875 ３ 乙苯 2１2、6868 93、75０0总计2２6、86５9100编号 组分 /km ｏｌ/h 馏出液 釜液 １ 苯 3、5448 3、5４48 0 2 甲苯 10、6３43 9、５66２ 1、068１ 3 乙苯 212、６868 ０、13２4 21２、5544总计２２6、86５913、2434２13、6２２5条件得确定 一、塔顶温度纯物质饱与蒸气压关联式（化工热力学 P19９):表2-３ 物性参数注:压力单位0、1Mp ａ,温度单位Ｋ表２－3饱与蒸汽压关联式数据 以苯为例,.033213.1434.098273.6()434.01()(1⨯+⨯-⨯-=-CSP PIn 同理，可得露点方程：,试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计二、塔顶压力 塔顶压力 三、塔底温度泡点方程: 试差法求塔底温度组份 相对分子质量临界温度 临界压力 苯 78 562、2 ４8、９ 甲苯 9２ 59１、8 4１、0 乙苯 106 ６17、2 3６、０ 名称 AＢ C D 苯-6、9８2731、33213-2、628６３-3、333９９ 甲苯 -7、28６07 1、3８09１ -２、８3433 -2、７91６８ 乙苯 -７、4８６451、454８8 -3、３7538-2、2３0４8故塔底温度=1３6℃ 四、塔底压力 塔底压力 五、进料温度进料压力为,泡点方程: 试差法求进料温度六、相对挥发度得计算据化学化工物性数据手册,用内插法求得各个数据 ℃, ; ℃， ; ℃,综上,各个组份挥发度见下表 据清晰分割结果,计算最少平衡级数。
精馏塔设计流程
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。
已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。
设计条件如下：操作压力 5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤0.7kPa；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。
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，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至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1.5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、塔底产品的摩尔分率M=46.07kg/kmol乙醇的摩尔质量AM=18.02kg/kmol水的摩尔质量BF x =18.002.1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmolD M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmolW M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F =90.281225007.2310002000=⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算 28.90=W D +水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W联立解得 D =7.32kmol/hW =21.58kmol/h （三）塔板数的确定1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
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 。
精馏塔设计流程
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。
已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。
设计条件如下：操作压力 5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤0.7kPa；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。
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，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至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1.5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、塔底产品的摩尔分率M=46.07kg/kmol乙醇的摩尔质量AM=18.02kg/kmol水的摩尔质量BF x =18.002.1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmolD M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmolW M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F =90.281225007.2310002000=⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算 28.90=W D +水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W联立解得 D =7.32kmol/hW =21.58kmol/h （三）塔板数的确定1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
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。
化工原理课程设计精馏塔工艺设计计算
第一章 精馏塔工艺设计计算本设计任务为分离乙醇-丙醇混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
设计中采用气液混合进料，将原料通过预热器加热至指定温度后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分作为产品冷却后送至储罐。
随着全球能源紧缺，国家节能降耗方案的提出。
故操作回流比取最小回流比的 1.5倍。
以减少塔釜的加热负荷。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率0.2980.9180.018F D W x x x === 1.2 物料衡算总物料衡算：W D F += 即100D W += ……………………………………………（1-1） 易挥发组分物料衡算：Fw D Fx Wx Dx =+即 0.9180.0180.298D W F ⨯+⨯=⨯ …………………………………（1-2）1112 =31.111 kmol/h =68.889kmol/h D W --解（）（）得，46.07kg kmol 60.10kg kmol A B M M ==乙醇的摩尔质量丙醇的摩尔质量x =0.298Fx =0.918Dx 0.018F =1.3 相对挥发度的计算0.298y 0.464F F ==由X ， 0.46410.464==2.0400.29810.298F α--得0.918y 0.955W D ==由X ， 0.95510.955==1.8960.91810.918D α--得0.018y 0.034W W ==由X ， 0.03410.034==1.9200.01810.018W α--得精馏段的平均相对挥发度：1= 1.9682F Dααα+=提馏段的平均相对挥发度：2= 1.9802F Wααα+=1.4 最小回流比的确定气液相平衡方程为 1.9681(1)1(1.9681)n nn n nx x y x x αα==+-+-得 1.9680.968nn ny x y =-0.298F X ==q 由泡点进料：q=1,X 代入上式解得： 0.455q y =min 0.9180.4552.9500.4550.298D q q qx y R y x --===--取操作回流比为 min 1.52 2.950 4.425R R ==⨯=1.5 操作线方程的确定 精馏段操作线方程：111+++=+R x x R Ry Dn n得：10.8160.169n n y x +=+提馏段操作线方程：1111n n W R F D F D y x x R R ++-=-++0.9180.0183.2140.2980.018D W F W x x F D x x --===-- 1 1.4080.007n n y x +=-111121α0.976,0.9180.863,1(α-1)D x y x y x y x =====+由由相平衡方程得由精馏段操作线方程得同理求以下。
精馏塔设计流程
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。
已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。
设计条件如下：操作压力 5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤0.7kPa；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。
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，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至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1.5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、塔底产品的摩尔分率M=46.07kg/kmol乙醇的摩尔质量AM=18.02kg/kmol水的摩尔质量BF x =18.002.1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmolD M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmolW M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F =90.281225007.2310002000=⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算 28.90=W D +水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W联立解得 D =7.32kmol/hW =21.58kmol/h （三）塔板数的确定1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
2 精馏塔的工艺计算
2 精馏塔的工艺计算2.1精馏塔的物料衡算2.1.1基础数据 （一）生产能力：10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。
（二）进料组成：乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。
（三）分离要求：馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。
2.1.2物料衡算（清晰分割）以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。
01.0=D HK x ， 005.0=W LK x ，表2.1 进料和各组分条件由《分离工程》P65式3-23得：,1,,1LKi LK Wi HK D LK Wz xD Fx x =-=--∑ （式2. 1）2434.13005.001.01005.0046875.0015625.08659.226=---+⨯=D Kmol/hW=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=⨯==W X W ，ωKmol/h编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500总计226.86591005662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h132434.001.02434.1333=⨯==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表2.2精馏塔工艺计算2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-表2-3 物性参数注：压力单位0.1Mpa ，温度单位K编号 组分 i f /kmol/h馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544总计226.865913.2434213.6225组份 相对分子质量临界温度C T 临界压力C P苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.841.0 乙苯106617.236.0名称A B C D表2-3饱和蒸汽压关联式数据以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-CS P P In01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理，可得MPa P b 1.00985.00⨯=露点方程：∑==ni ii p p y 11，试差法求塔顶温度表2-4 试差法结果统计故塔顶温度=105.5℃二、塔顶压力塔顶压力Mpa p 1.0013.1⨯=顶 三、塔底温度苯 -6.98273 1.33213 -2.62863 -3.33399 甲苯-7.286071.38091 -2.83433 -2.79168 乙苯 -7.486451.45488-3.37538-2.23048t80.0 85.0 100 105.5 106 0a p 1.0080 1.1729 1.7961 2.0794 2.1067 0b p 0.3871 0.4587 0.7394 0.8712 0.8840 0c p0.1672 0.2017 0.3417 0.4095 0.4161 等式左边 2.1871 1.8488 1.5298 0.9804 0.9664 等式右边0.98690.98690.98690.98690.9869泡点方程：p x pni i i=∑=10 试差法求塔底温度故塔底温度=136℃四、塔底压力塔底压力Mpa p 1.0013.1⨯=底 五、进料温度进料压力为Mpa p 1.0013.1⨯=进，泡点方程：p x pni i i=∑=1试差法求进料温度故进料温度=133℃六、相对挥发度的计算据化学化工物性数据手册，用内插法求得各个数据5.105=顶t ℃，961.5=苯α 514.2=甲苯α 1=乙苯α；t100 110 130 135 136 0b p 0.7394 0.9922 1.6987 1.9249 1.9728 0c p0.34170.4726 0.8539 0.9795 1.0063 等式左边 0.3437 0.4751 0.8580 0.9841 1.0110 等式右边 1.0133 1.01331.01331.01331.0133t100 110 130 132 133 0a p 1.7961 2.3357 3.7777 3.9521 4.0415 0b p 0.7394 0.9922 1.6987 1.7866 1.8318 0c p0.34170.4726 0.8539 0.9025 0.9276 等式左边 0.3831 0.5260 0.9392 0.9916 1.0186 等式右边 1.01331.01331.01331.01331.0133136=底t ℃， 96.1=甲苯α 1=乙苯α；133=进t ℃， 38.4=苯α 97.1=甲苯α 1=乙苯α综上，各个组份挥发度见下表据清晰分割结果，计算最少平衡级数。
精馏塔设计流程
精馏塔设计流程-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。
已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。
设计条件如下：操作压力 5kPa(塔顶表压)；进料热状况自选；回流比自选；单板压降≤；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离水—乙醇混合物。
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，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至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、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量M=46.07kg/kmolA水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmolF x =18.002.1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+=2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量F M =×+×=23.07kg/kmolD M =×+×=35.97kg/kmolW M =×+×=18.69kg/kmol3.物料衡算以每年工作250天，每天工作12小时计算原料处理量 F =90.281225007.2310002000=⨯⨯⨯kmol/h 总物料衡算 =W D +水物料衡算 ×=+W联立解得 D =hW =h（三）塔板数的确定1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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-=max （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 OW 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 。
(2) 踏板设计开孔区面积a A ：⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）式中 ()s d W W Dx +-=2 c W Dr -=2开孔数n ：2155.1t A n a=(3-12) 式中 a A –––––鼓泡区面积，m 2； t –––––筛孔的中心距离，m 。
200907.0⎪⎭⎫⎝⎛==t d A A a φ (3-13)3.1.3筛板流体力学验算（1） 塔板压降g h P L P P ρ=∆ (3-14) σh h h h l c P ++= (3-15) 式中 c h –––––与气体通过筛板的干板压降相当的液柱高度，m 液柱；l h –––––与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m 液柱； σh –––––与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度，m 液柱。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L V c cu h ρρ2051.0 (3-16) 式中 0h –––––气体通过筛孔的速率，m/s ； 0c –––––流量系数。
()OW W L l h h h h +==ββ (3-17) fT sa A A V u -=(3-18)V a u F ρ=0 (3-19) 式中 0F –––––气相动能因子，()121m s kg ⋅a u –––––通过有效传质区的气速，m/s ； T A –––––塔截面积，m 2。
04gd h L Lρσσ=(3-20) （2） 液沫夹带2.36107.5⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-f Ta L V h H u e σ (3-21) 式中 V e –––––液沫夹带量，kg 液体/kg 气体； f h –––––塔板上鼓泡层高度，m 。
（3） 漏液()VL L h h C u ρρσ-+=13.00056.04.40min ,0 (3-22)min,00u u K =(3-23)式中 K –––––稳定系数，无因次。
K 值的适宜范围是1.5~2。
（4） 液泛d L P d h h h H ++= （3-24） 式中 d H –––––降液管中清液层高度，m 液柱；d h –––––与液体流过降液管的压降相当的液柱高度。
()203'153.0153.0u hl L h W sd =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= （3-25） 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。
()W T d h H H +≤ϕ （3-26）式中 ϕ–––––安全系数，对易发泡物系，ϕ=0.3~0.5。
3.2 设计计算3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算由Aspen 模拟结果知全塔的气相、液相平均物性参数如表3-1。
表3-1 物性参数表1. 塔径的计算查5-1史密斯关联图[6]，图的横坐标为：1203.0685.3427.8324604.236000197.036002121=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V L L L Vhρρ取塔板间距H T =0.50m ，板上液层高度L h =0.08m ，则L T h H - =0.50-0.006=0.42m查图[6]5-1的C 20=0.09，由式3-5得：0878.020675.179.0202.02.020=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ由式3-4得：32.1685.3685.3427.8320878.0max =-⨯=-=V V L Cu ρρρ（m/s ） 取安全系数[6]为0.7，由式3-3得空塔气速为： u=0.7u max =0.7×1.32=0.924（ m/s ） 由式3-2得塔径为：84.1924.014.34604.244=⨯⨯==uV D Sπ（m ）按标准塔径圆整后为： D=2.000m 塔截面积为： 14.34414.342=⨯==D A T π（m 2） 实际空塔气速为： 784.014.34604.2===T S A V u （m/s ） 2. 精馏塔有效高度的计算Aspen 模拟结果N T =20，由式3-1得有效塔高为：5.195.015.020)1(=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=-=T T T H E N Z （m ） 3.2.2 塔板主要工艺尺寸的计算1. 溢流装置的计算因塔径D=2.0 m ,可选用单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘[6]。
各项计算如下： （1） 堰长W l4.10.27.07.0=⨯==D l W （m ）（2） 溢流堰高度W h由式3-7得堰上液层高度OW h 为：039.04.136000197.0110004.2810004.283232=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=WhOWl L E h （m ）由式3-6得溢流堰高度为：041.0039.008.0=-=-=OW L W h h h （m ）（3） 弓形降液管宽度W d 和截面积f A由D l w=0.7，查图[6]5-7 弓形降液管的参数图得： 088.0=Tf A A 15.0=D W d2763.014.3088.0088.0=⨯=⨯=T f A A （m 2）30.0215.015.0=⨯=⨯=D W d （m ）依式3-8验算液体在降液管中的停留时间，即01.736000197.05.02763.036003600=⨯⨯⨯==hTf L H A θ（s ）＞5（s ）故降液管设计合理。
（4） 降液管底隙高度0h由式3-10得降液管底隙高度0h 为：035.04.04.136000197.03600'360000=⨯⨯⨯==u l L h W h （m ）由式3-9得：006.0035.0041.00=-=-h h W （m ）故降液管底隙高度设计合理。
2. 塔板布置（1） 塔板的分块因D≥800mm ，故塔板采用分块式。
查[6]表5-3得，塔板分为5块。
（2） 边缘区宽度确定取W s =W s ′=0.08m ，W c =0.05m 。
（3） 开孔区面积计算由式3-11可算得开孔区面积如下：()()62.008.03.020.22=+-=+-=s d W W D x （m ） 95.005.020.22=-=-=c W D r （m ）()212221222175.295.062.0sin 18095.014.362.095.062.02sin 1802m r x r x r x A a =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=--π （4） 筛孔计算及其排列本次设计所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=4 mm 碳钢板，取筛孔直径d 0=5 mm 。
筛孔按三角形排列，取孔中心距t 为[6]：155330=⨯==d t （mm ）由式3-12得筛孔数目n 为：11165015.0175.2155.1155.122=⨯==t A n a 个 由式3-13得开孔率为：%1.10101.0015.0005.0907.0907.02200==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛==t d A A a φ气体通过阀孔的气速为：2.11175.2101.04604.200=⨯==A V u S （m/s ） 3.2.3 筛板的流体力学验算1. 塔板压降（1） 干板阻力c h 的计算由式3-16得干板阻力c h 为：d 0/δ=5/3=1.67,查图[6]5-10得，C 0=0.76，由式3-16得干板阻力c h 为：415.0427.832685.3772.02.11051.0051.022=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L V c cu h ρρ m 液柱 （2） 气体通过液层的阻力l h 计算由式3-18得：8592.02763.014.34604.2=-=-=f T s a A A V u （m/s ）由式3-19得：7.1685.38592.00=⨯==V a u F ρ ()2121m s kg ⋅ 查图[6]5-11得，β=0.53 由式3-17得l h 为：()042.008.053.0=⨯=+==OW W L l h h h h ββ m 液柱（3） 液体表面张力的阻力计σh 算由式3-20得σh 为：0017.0005.081.9427.83210675.174430=⨯⨯⨯⨯==-gd h L L ρσσ m 液柱由式3-15得气体通过每层塔板的总阻力h p 为：0852.00017.0042.00415.0=++=++=σh h h h l c P m 液柱由式3-14得气体通过每层塔板的压降为：8.69581.9427.8320852.0=⨯⨯==∆g h P L P P ρPa ＜700Pa （设计允许值）2. 液面落差对于筛板塔，液面落差很小，因此可以忽略液面落差的影响。