筛板式精馏塔的设计

x R x1 D 0.6423x1 0.3516 0.9679 R 1 R 1 同理： y2
x2
y2 0.9250 2.443 1.443 y 2
y3 0.6423x2 0.3516 0.9457
x3
y3 0.8770 2.443 1.443 y 3 y4 0.8148 2.443 1.443 y 4 y5 0.7412 2.443 1.443 y 5
四、精馏装置流程图
1- 原料液贮槽；2-加料泵；3- 原料预热器；4-精馏塔；5- 冷凝器；6-冷 凝液贮槽；7-冷却器；8-观测罩；9- 馏出液贮槽；10-残液贮槽； 11-再 沸器
操作流程如下： 如图所示，用泵 2 将原料液从贮槽 1 送至原料预热器 3 中，加热 至一定温度后进入精馏塔 4 的中部。 料液在进料板上与自塔上部下流 的回流液体汇合，逐板溢流，最后流入塔底再沸器 11 中在再沸器内 液体被加热至一定温度，使之部分汽化，残液作为塔底产品，而将汽 化产生的蒸气引回塔内作为塔底气相回流。 气相回流依次上升通过塔 内各层塔板，在塔板上液体接触进行热值交换。从塔顶上升的蒸气进 入冷凝器 5 中被全部冷凝，并将一部分冷凝液作用塔顶回流液体，其 余部分经冷却器 7 送入馏出液贮槽 9 中作为塔顶产品。
104 199.33 83.33
110.4 233.05 101.33
VA PA XA PAXB PA 由a= 得 VB PB PBXA PB XB
a1
a4
101.33 2.534 39.99
199.33 2.392 83.33
a2 a5
127.39 2.518 50.6 233.05 2.3 101.33
2013 年 6 月 15 日
目录 概述（前言） 一、工艺计算 二、塔高及塔径计算 三、溢流装置设计 四、塔板布置 五、塔板校核 六、塔板负荷性能图 七、塔结构图 八、计算结果列表 参考文献 后记（小结）
设 计 任 务 书 体系：苯-甲苯 学号：31-35 年处理量：12 万吨 开工天数：300 天 塔顶组成质量比：0.98 塔底组成质量比：0.05 进料组成质量比：0.50 进料状况：泡点进料 操作压力：常压
95 0.411 0.632
100 0.258 0.456
105 0.130 0.261
110.6 0 0
x y
T-x(y)图
x-y 图
三、计算 Rmin
苯-甲苯饱和蒸汽压数据
T, c PA , kPa PB , kPa
80.2 101.33 39.99
88 127.39 50.6
96 160.52 65
x12
y12 0.1767 2.443 1.443 y 12 y13 0.1011 2.443 1.443 y 13 y14 0.0505 2.443 1.443 y 14
y13 1.3279 x12 0.01917 0.2155
x13
y14 1.3279 x13 0.01917 0.1151
0.7423
R min
x D y q y q xq
1.1969
四、操作线方程
当所取最小回流比：
R 1.5Rmin 1.5 1.1969 1.7954
1． 精馏段方程
y n1
x R xn D 0.6423xn 0.3516 R 1 R 1
2 ．提馏段方程 对于泡点进料，提馏段下降的液体摩尔流量为
x14
已知 xw 0.05845
因为x14 xW
则径流塔内理论塔板数为 14-1=13 块， 其中精馏段 7 块， 提馏段 6 块， 第 8 块为进料板 2．图解法
如图可查得所需理论塔板数为 14 块。其中精馏段 7 块，提馏段 7 块， 第 8 块为进料板。 3．简捷法（吉利兰关联图）
混合溶液平均摩尔质量
M xF M A (1 xF )M B 0.5412 78 (1 0.5412) 92 84.42kg / koml
1.2 108 F 0.0548mol / s 300 24 3600 84.42 综上由：
DW 由 {F Fx Dx Wx
a L 2.443 0.27 0.66cp 查精馏塔全塔效率关联图得E0 53 由E0 NT N 13 得N实 T 24.5 25块 N实 E0 53
则实际塔板数为25块
塔高及塔径计算
一、塔径计算
1 、以精馏段塔顶估算塔径
密 度 温 度
80℃
90℃
100℃
y4 0.6423x3 0.3516 0.9149
x4
y5 0.6423x4 0.3516 0.8749
x5
y6 0.6423x5 0.3516 0.8277 y6 x6 0.6629 2.443 1.443 y 6 y7 0.6423x6 0.3516 0.7774 y7 x7 0.5884 2.443 1.443 y 7 y8 0.6423x7 0.3516 0.7295
x8
y8 0.5246 2.443 1.443 y 8
已知 Xq X F 0.5412
因为x8 xF，则改用提馏段操作线方程
y9 L' W x8 xw 1.3279 x8 0.01917 0.6774 L'W L'W
x9
y9 0.4623 2.443 1.443 y 9
[t ]
综上：
tD tw 94.3C 2
查附录九得 A 0.28cp B 0.25cp lg L xF lg A (1 xF ) lg B 0.5904 lg 0.28 (1 0.5904) lg 0.25 解得 L 0.27cp
x1 x2 (t t1 ) t1 t2
{
1.000 0.780 ( D 80.1) 80.185 0.130 0.05845 0.130 ( W 105) 105110.6 0.9831.000
t t
t D 80.5 oc {tW 108.1 oc
塔顶和塔底的平均温度为：
3．q 线方程
对于泡点进料，q=1，q 线方程 Xq X F 0.5412 4．相平衡方程
y=
ax 2.443x 2.443x 1 (a 1) x 1 (2.443 1) x 1 1.443x
五、理论塔板数
1．逐板计算：y1 xD 0.983
x1 y1 0.983 0.9595 a (a 1) y1 2.443 (2.443 1) 0.983
a3
160.52 2.47 65
1 1 am (a1 a2 a3 a4 a5 ) (2.534 2.518 2.47 2.392 2.3) 2.443 5 5
因为进料方式为： 泡点进料
Xq X F 0.5412
yq
am xq 1 (am 1) xq
y10 1.3279 x9 0.01917 0.5947
x10
y10 0.3752 2.443 1.443 y 10
y11 1.3279 x10 0.01917 0.4791
x11
y11 0.2735 2.443 1.443 y 11
y12 1.3279 x11 0.01917 0.3440
110℃
苯
815.0 810.0
803.9 800.2
792.5 790.3
780.8 780.3
甲苯
已知在泡点进料，则进料温度等于泡点温度
ts tF
t F 91.2
1 2
t1 t2 (t t1 )
ห้องสมุดไป่ตู้
以精馏段塔顶估算塔径tD=80.5 0 C 内插法计算液体密度 -1
815.0 803.9 (80.5 80) A 814.4kg / m3 80 90 { { 810.0 800.2 809.5kg / m3 B B 810.0 (80.5 80) 80 90 x 1 xD 0.983 1 0.983 1 t1 t t2 , D 0.001228 L A B 814.4 809.5
xD 0.983、xw 0.05845、R min 1.1969、R 1.7954、am 2.443
因全回流操作所需的理论塔板数最少，故可用芬斯克方程求解：
xD 1 xW 0.983 1 0.05845 lg[( )( )] lg[ ] 1 x D x W 1 0.983 0.05845 N min 1 1 6.65 lg am lg 2.443
即N min 7(不包括再沸器)
于是
R R min 1.626 1.084 0.21 R 1 1.626 1
N N min 0.46 N 2
查图，可得
将N min 6代入上式，求得N 14.7 （不包括在沸器） 即N 15
六、实际塔板数
内插法计算温度
x x1
中州大学
化工原理课程设计 设计题目：筛板式精馏塔设计
学 班
院： 化工食品学院 级： 11 级精化普招 1 班
姓 名： 赵地 学 号： 201126020134 小组成员： 杨霞 201126020133 王海静 201126020131 穆文华 201126020132 肖振然 201126020135 指导老师： 孙浩然
概述
一、筛板精馏塔的结构特点： 筛板塔是扎板塔的一种， 内装若干层水平塔板， 板上有许多小孔， 形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。塔内气体在压差作用下由下 而上，液体在自身重力作用下由上而下总体呈逆流流动。 筛板精馏塔的结构特点有： 1.结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的 60%左右，为浮阀塔的 80%左右。 2.在相同条件下，生产能力比泡罩塔大 20%~40%。 3.塔板效率较高，比泡罩塔高 15%左右，但低于浮阀塔。 4.气体压力较小，每板压力比泡罩塔约低 30%左右。 二、操作要点： 操作时， 液体由塔顶进入， 经溢流管 （一部分经筛孔） 逐板下降， 并在板上积存液层。气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液 层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触. 三、应用中的优缺点： 优点:气液接触部件是引导气流进入液层，并保证气液充分，均 匀而良好的接触，形成大量的又是不断更新的气液传质界面，而且要 使气液间最后能够较易分离。 通过筛孔的局部阻力和板上液层的重力 使气体由下而上保持一定的压差以克服板间流动阻力。 缺点:1.小孔筛板以堵塞， 不适宜处理脏的、 黏性大的和带固体粒 子的料液。2.操作弹性较小（约 2~3） 。
D x F xw 0.522 F x D xw
D 0.522F 0.522 0.0548 0.0286 L.' L F Rmin D F 0.1061
W=F-D=0.0548-0.0286=0.0262
ym1 L' W xm xw 1.3279 xm 0.01917 L'W L'W
工艺计算
一、物料衡算
0.98 78 xD 0.983 0.98 0.02 78 92
0.05 78 xW 0.05845 0.05 0.95 78 92
0.50 78 xF 0.5412 0.50 0.50 78 92
M 苯=78kg/kmol ， M甲苯=92kg/kmol
F D
0.0548 D W 0.0548 0.5412 D 0.983 W 0.05845
W
W 0.02966 D 0.02618
二、作 T-x(y)、x-y 图
t ,0 C
80.1 1.000 1.000
85 0.780 0.900
90 0.581 0.777