精馏塔课程设计

目录

前言 (4)

设计思路 (5)

一. 概述 (7)

1.1精馏操作对塔设备的要求 (7)

1.2 精馏塔分类 (7)

1.2.1泡罩塔 (7)

1.2.2浮阀塔 (8)

1.2.3筛板塔 (8)

二．设计方案 (10)

2.1 装置流程的确定 (10)

2.2操作条件 (10)

三．设计任务 (11)

四简捷塔设计 (12)

4.1设计目的 (12)

4.2设计基本思路 (12)

4.3 物性分析 (12)

4.3.1组分性质 (12)

4.3.2 物性方法 (13)

4.4模型建立 (15)

4.4.1模块的选取 (15)

4.4.2 DSTWU的设定 (16)

4.4.3 运行结果 (18)

4.4.4 确定轻、重关键组分的收率 (18)

4.4.5 核算 (21)

4.5 本章小结 (25)

五．严格塔核算 (26)

5.1 设计目的 (26)

5.2 设计基本思路 (26)

5.3模型建立 (26)

5.3.1模块的选取 (26)

5.3.2 RADFRAC的设定 (26)

5.4 小结 (34)

六、塔水力学校核 (35)

6．1 计算思路 (35)

6．2 ASPEN水力学计算 (35)

6．3 塔的负荷性能图 (37)

6.3.1塔板负荷性能图介绍 (37)

6.3.2塔板负荷性能图绘制 (37)

6.4 本章小结 (44)

六设计结果一览表 (45)

七．总结 (47)

参考文献： (48)

附录（其它塔规格的符合性能图） (49)

前言

在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。

塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔，在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔与浮阀塔。筛板塔在十九世纪初已应用与工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。

本次设计就是针对苯和甲苯混合物体系，利用Aspen Plus模拟软件而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。

设计思路

首先要知道工艺计算要算什么？要得到那些结果？如何算？然后再进行下面的计算步骤。（参考）

其次要知道你用的软件（或软件模块）能做什么，不能做什么？你如何借助它完成给定的设计任务。

板式塔工艺计算步骤

1.物料衡算（手算）

目的：求解aspen 简捷设计模拟的输入条件。

内容：(1) 组份分割，确定是否为清晰分割；

(2)估计塔顶与塔底的组成。

得出结果：塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率

参考：《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。

2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算

目的：结合后面的灵敏度分析，确定合适的回流比和塔板数。

方法：选择设计计算，确定一个最小回流比倍数。

得出结果：理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比，蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

3.灵敏度分析

目的：1.研究回流比与塔板数的关系（NT-R），确定合适的回流比与塔板数。

2.研究加料板位置对产品的影响，确定合适的加料板位置。

方法：可以作回流比与塔板数的关系曲线（NT-R），从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。

得到结果：实际回流比、实际板数、加料板位置。

4. 用DSTWU再次计算

目的：求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。

方法：依据步骤3得到的结果，进行简捷计算。

得出结果：加料板位置、回流比，蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

5. 用详细计算模块（RadFrace）进行初步设计计算

目的：得出结构初步设计数据。

方法：用RadFrace 模块的Tray Sizing（填料塔用PAking Sizing），利用第4步（DSTWU）得出的数据进行精确设计计算。

主要结果：塔径。

6. 核算

目的：确定工艺计算的最后结果。

方法：对第5 步的计算结果（如：塔径等）按设计规范要求进行必要的圆整，用RateFrace 模块的Tray Rating（填料塔用PAking Sizing），对塔进行设计核算。

结果：塔工艺设计的所有需要的结果。

一. 概述

1.1精馏操作对塔设备的要求

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：

(１) 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。

(２) 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。

(３) 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。

(５) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

(４) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。

(６) 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。

1.2 精馏塔分类

根据塔内气、液接触构件的结构形式，塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔大致可分为两类：一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、舌形、S型、多降液管塔板等；另一类是无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如筛板、浮阀、泡罩塔板等。

1.2.1泡罩塔

泡罩塔是应用最早的板式塔，是Celler于1813年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性较大，液气比范