化工原理课程设计板式精馏塔设计.ppt

三. 设计任务
完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和 选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书。
四. 设计内容
1. 工艺设计 （1）选择工艺流程和工艺条件
a．加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 （2）精馏工艺计算： a. 物料衡算确定各物料流量和组成。
塔顶塔底的温度，进而求取全塔的平均温度，从而可以根据全
塔平均温度 式中：
求R 取全塔平均
---回流
相对挥发度。
R m in —最小
回流
比
—全塔平均相对挥发度
3.理 论 板 数 和 实 际 板 数 的 确 定
（1）逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。
精馏段操作线方程： yn1
L L D xn
4.编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主
要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的 论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用 的物性数据和使用的经验公式图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图和计算 机程序框图和原程序。
3. 附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型
加料泵以每天工作3小时计（每班打1小时）。 大致估计一下加料管路上的管件和阀门。 (2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型 对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。 (4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器进 行选型设计。
D LD
xD
提馏段操作线方程：
L qF
W
y n 1 L q F W x n L q F W X w
xn1 yn (利用操作线方程)
yn xn (利用相平衡关系)
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（2）塔顶冷凝器的类型
(i)当塔顶为全凝器时, y1 X d
则自第一块塔板下降的液相组成 X1 与 Y1 成 相平衡，故可应用相平衡方程由 Y1 计算出 X1， 自第二块塔板上升蒸汽组成 Y2 与 X1 满足操作线 方程，由操作线方程以 X1 计算得出 Y2.
塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论 板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体 积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。
1.全塔物料衡算：
F=D+W FxF=DxD+WxW 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
化工原理课程设计 ——板式精馏塔设计
化工原理课程设计
——筛板式精馏塔设计
第一部分：化工原理课程设计任务书 第二部分：设计方法 第三部分：化工塔器CAD设计软件介绍 第四部分：设计示例
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一. 设计题目 乙酸乙酯——乙酸丁酯混合液筛板(浮阀)精馏 塔设计 二. 原始数据
年处理量 ：7200吨/年 料液初温：60℃ 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率） 塔顶产品浓度：95%（乙酸乙酯质量分率） 塔底釜液含乙酸丁酯量不低于 97%(以质量计) 每年实际生产天数：300天 每天24小时连续运行 操作压力： 常压 冷却水温度：40℃ 塔釜加热蒸汽压力： 0.4MPa（表压） 设备型式：筛板(浮阀)塔 回流比： 6.8 进料热状况 冷液进料
(ii)当塔顶为分凝器时, X 0 X d K
先求出分凝器内与 Xd 成相平衡的 X0,再由 操作线方程以 X0 计算得出 Y1，然后由相平衡方 程由 Y1 计算出 X1，如此交替地使用操作线方程 和相平衡关系逐板往下计算，直到规定的塔底组成为止，得到理论板 数和加料位置。
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（3）加料板位置的确定
2. 确定最小回流比
一般是先求出最小回流比，然后根据
R 1 .1 — 2 R min ,确定回流比
R m in
是根据汽液相平衡方程 y
1
x
1
q 线方程 y q x x F q 1 q 1
联 立 求 得 交 点 xq yq ， 然 后 代 入 方 程
Rmin
xD yq yq xq
其中利用 t～x～y 关系，并借助二次样条插入的方法，求得
b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则，尽量使用 计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。
c. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到全塔理 论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。 然后根据全塔效率ET，求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔 板数，确定加料板位置。
5.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Baidu Nhomakorabea求字迹工整,装订成册上交。
第二部分：筛板式精馏塔设计方法
一. 工艺计算 二. 设备计算 三. 辅助设备计算 四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图
一．工艺计算
主要内容是(1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数 和实际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算
2. 精馏塔设备设计
(1)选择塔型和板型
采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。
(2)塔板结构设计和流体力学计算
(3)绘制塔板负荷性能图
画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。
(4)有关具体机械结构和塔体附件的选定
•
*接管规格：
根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准管道。
*全塔高度：
包括上、下封头，裙座高度。
求出精馏段操作线和提馏段操作线的交点 xq 、yq ，并以xq 为分
界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到
xn xq 且 xn1 xq 时，就以第 n 块板为进料板。
（4）实际板数的确定
板效率：利用奥康奈尔的经验公式
E T 0 .4 9 L 0 .2 4 5 其中：
—塔顶与塔底的平均温度下的相对挥发度