精馏塔工艺设计
精馏塔工艺设计步骤
精馏塔是一种常用的分离和纯化混合物的工艺设备，其设计步骤一般包括以下几个方面：1. 确定物料性质和要求：首先需要确定待分离的混合物的成分、性质和纯度要求，包括组分的沸点、相对挥发度等参数。
2. 确定塔的类型和结构：根据物料性质和要求，选择适合的精馏塔类型，如板式塔、填料塔等，并确定其结构形式，如塔径、塔高、板或填料的类型和布置等。
3. 进行热力计算：根据物料的性质和要求，进行热力计算，包括估算塔顶和塔底的温度、压力，以及塔板或填料层之间的温度和压力梯度等。
4. 进行传质计算：根据物料的性质和要求，进行传质计算，包括估算塔板或填料层的传质效率，并确定塔板或填料层的数量和间距。
5. 进行塔板或填料层的设计：根据传质计算结果，进行塔板或填料层的设计，包括塔板的孔板尺寸和布置，填料的类型和尺寸等。
6. 进行塔的液力计算：根据物料的性质和要求，进行塔的液力计算，包括估算塔板或填料层的液体流动速度和压降等。
7. 进行操作参数的确定：根据前面的计算结果，确定塔的操作参数，包括塔顶和塔底的温度、压力，进料和出料的流量和温度等。
8. 进行安全设计：根据操作参数和物料性质，进行塔的安全设计，包括设备的强度计算、安全阀的选型和布置等。
9. 进行设备选型和材料选择：根据设计要求，选择适合的设备和材料，包括塔板、填料、冷凝器、加热器等设备的选型，以及塔体和管道的材料选择。
10. 编制施工图纸和技术文件：根据设计结果，编制施工图纸和技术文件，包括塔的布置图、设备图、管道图等，以便进行施工和安装。
以上是精馏塔工艺设计的一般步骤，具体的设计过程还需要根据具体情况进行调整和补充。
在设计过程中，需要综合考虑物料性质、工艺要求、设备性能等方面的因素，以确保精馏塔的分离效果和操作安全。
精馏塔工艺设计
一、苯- 氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书（一）设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98.5%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。
（二）操作条件1. 塔顶压强4kPa（表压）2. 进料热状况：饱和蒸汽进料3. 回流比：R=2R min4. 单板压降不大于0.7kPa（三）设计内容设备形式：筛板塔设计工作日：每年330 天，每天24小时连续运行厂址：青藏高原大气压约为77.31kpa 的远离城市的郊区设计要求1. 设计方案的确定及流程说明2. 塔的工艺计算3. 塔和塔板主要工艺尺寸的确定（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学验算（3）塔板的负荷性能图绘制（4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制4、塔的工艺计算结果汇总一览表5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论（四）基础数据1. 组分的饱和蒸汽压p i （mmH）g2. 组分的液相密度ρ（kg/m3）、苯- 氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）一）设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。
典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。
在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
（二）全塔的物料衡算1. 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 78.11 kg/kmol 和 112.6kg/kmol 0. 61/ 78. 110.61/ 78.11 0.39/ 112.62. 平均摩尔质量3. 料液及塔顶底产品的摩尔流率依 题 给 条 件 ： 一 年 以 330 天 ， 一 天 以 24 小 时 计 ， 有 ：（三）塔板数的确定1. 理论塔板数 N T 的求取 2）确定操作的回流比 R将 1）表中数据作图得 x ~ y 曲线及 t x ~ y 曲线。
精馏塔的工艺设计
摩尔 分率 质量 分率
（2）计算理论板数NT
液相 气相 液相 气相 液相 气相 液相 气相
进料
塔顶
塔釜
8
（3）计算实际板数NP （4）热量衡算
3、精馏塔结构尺寸设计
（1）塔径和板间距的初步计算 （2）溢流装置的设计 （3）塔板布置
4、流体力学计算及校核
9
对设计参数、工艺参数总结
设计参数 精馏段 提馏段
工艺参数 精馏段 提馏段
流体力学 性能参数
精馏段 10
提馏段
5、筛板塔的负荷性能图
Vh
过量液沫夹带
液量下限 漏液
6、塔高的确定
液泛
精馏段 提馏段
液量上限
各一个
Lh
11
7、辅助设备的设计 （1）管件设计（塔顶蒸汽、塔顶回流、进料、
塔釜蒸汽、釜液）
（2）原料罐的设计 （3）原料泵的选型 （4）换热器的设计与选型
5
LPS
TIC 101
工艺流程图(部分)
TIC FIC 102 102
1
15 21
CW
塔顶产品 MPS 残液出
6
2、精馏塔的工艺Biblioteka 计（1）物料衡算全塔物料衡算
选择回流比R
计算结果列表小结：
F 质量流量（kg/h） 摩尔流（kmol/h） 体积流量（m3/h）
D W L L’ V V’
7
密度 （kg/m3）
18
四、毕业设计结果
1、设计说明书部分 （1）任务书； （2）摘要； （3）目录； （4）精馏方案的选择及说明； （5）精馏塔的工艺计算及结构设计； （6）计算结果列表说明； （7）对本设计的评述(设计特点)及某些问题的讨论；
第3章精馏塔主要工艺标准尺寸的设计1
精馏段
取阀孔动能因子 则
每层塔板上浮阀数目为
取边缘区宽度 ，破沫区宽度
塔板上的鼓泡区面积
浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一个横排的孔心距 。
则排间距：
按 ,以等腰三角形叉排方式作图,排得阀数6个.
所以
阀孔动能因子变化不大,仍在9~13范围内
塔板开孔率=0.552/6.53×100%=8.45%
平均密度
气相
ρV
㎏/㎥
2.73
3.01
液相
ρL
799.47
771.48
平均表面张力
σ
mN/m
19.84
17.51
平均粘度μΒιβλιοθήκη mPa·s0.290
0.251
平均流率
气体
VS
㎥/s
0.039
0.040
液体
LS
6.06×10-5
33.23×10-5
3、2 精馏塔主要尺寸的计算
3、2、1 塔径的计算
精馏段:
由 , , ,
第4章 附属设备与接管的选取
4、1 原料的预热器的设计
采用绝对压力为200kPa的水蒸气逆流加热，饱和水蒸气到饱和液体流出，温度都是120℃，利用蒸汽潜热讲原料从tF加热到tb。
已知tF=25℃，tb=105.64℃,
所以定性温度:
4、1、1 物性数据
表-1
定性温度/℃
密度/﹙㎏/㎥﹚
粘度/Pa·s
1、堰长
取
出口堰高:本设计采用平直堰,堰上液高度 (近似取E=1)
精馏段
提馏段
2、弓形降液管的宽度和横截面
查图得:
则
验算降液管内停留时间:
乙醇_水精馏塔设计说明
乙醇_水精馏塔设计说明
1.设备选型
2.工艺流程
(1)加热阶段：将乙醇_水混合物加热到沸点，使其部分汽化，进入下一个阶段。
(2)蒸馏阶段：乙醇和水在塔内进行汽液两相的分离，高纯度的乙醇向上升腾，低纯度的水向下流动。
(3)冷凝阶段：将高纯度的乙醇气体冷凝成液体，便于收集和储存。
(4)分离阶段：将冷凝后的液体进一步分离，得到纯度较高的乙醇和水。
3.操作参数
(1)温度控制：加热阶段需要将混合物加热到适当的沸点，通常控制在80-100摄氏度。
而在蒸馏阶段，控制塔顶和塔底的温度差异，有助于提高分离效果。
(2)压力控制：塔的进料和出料口通常需要控制一定的压力，以保证流量的稳定。
(3)流量控制：塔内液体的流速对塔的操作效果有较大影响，需保持适当的流速，通常通过调节塔顶和塔底的流量或液位来实现。
4.塔的结构及内件设计
乙醇_水精馏塔的结构包括塔壳、进料装置、分离器、冷凝器、再沸器、集液器等。
其中，塔内需要配置一些内件，如填料和板式塔板等，以
提高传质和传热效果。
填料可采用金属或塑料材料，板式塔板可选用槽式、波纹式等不同形式。
通过合理配置和设计这些内件，提高乙醇_水分离效果。
综上，乙醇_水精馏塔的设计需要综合考虑设备选型、工艺流程、操
作参数以及塔的内部结构等因素。
通过合理的设计和选择，可以实现高效
分离乙醇和水的目的。
精馏塔课程设计--苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计
第一章绪论1.1精馏的特点与分类精馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气液两相物系，利利用物系中各组分挥发度的不同的特性来实现分离的。
按精馏方式分为简单精馏、平衡精馏、精馏和特殊精馏。
1.1.1蒸馏分离具有以下特点（1）通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。
（2）适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。
（3）蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。
（4）蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。
1.1.2平衡蒸馏将混合液在压力p1下加热，然后通过减压阀使压力降低至p2后进入分离器。
过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。
1.1.3简单蒸馏原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。
在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。
1.1.4连续精馏操作流程化工生产以连续精馏为主。
操作时，原料液连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。
1－精馏塔 2－全凝器3－储槽 4－冷却器5－回流液泵 6－再沸器 7－原料液预热器图1连续精馏装置示意图1.2精馏塔的踏板分类1.2.1塔板的结构形式1.泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它由升气管与泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。
泡罩有φ80mm、φ100mm和φ150mm三种尺寸，可根据塔径大小选择。
泡罩下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上为正三角形排列。
它的优点是操作弹性适中塔板不易堵塞。
缺点是生产能力与板效率较低结构复杂、造价高。
图2泡罩塔板（a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩2.筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔，孔径一般为3～8mm。
精馏塔工艺设计
精馏塔工艺设计Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书（一）设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。
（二）操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）2.进料热状况：饱和蒸汽进料3.回流比：R=2R4.单板压降不大于min（三）设计内容设备形式：筛板塔设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行厂址：青藏高原大气压约为的远离城市的郊区设计要求1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学验算（3）塔板的负荷性能图绘制（4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制4、塔的工艺计算结果汇总一览表5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论（四）基础数据p（mmHg）1.组分的饱和蒸汽压i2.组分的液相密度ρ（kg/m3）3.组分的表面张力σ（mN/m）4.液体粘度μ（mPas）常数二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）（一）设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。
典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。
在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
丙烯精馏塔工艺设计
丙烯精馏塔工艺设计
首先，需要确定丙烯的纯度要求。
根据产品的不同要求，丙烯的纯度
可以在90%至99%之间。
纯度的提高会增加设备的复杂性和操作难度，需
要更加严密的工艺控制。
其次，需要确定进料温度和压力。
丙烯的开启温度在20-30°C之间，进料温度一般选取在此范围内，同时考虑到设备的工作压力，一般选择在0.5-1.5MPa之间。
在塔体内部，需要设计丙烯精馏塔的塔盘结构和填料形式。
一般来说，可以采用板式塔盘或填料塔盘的形式。
塔盘的选择要考虑到其分离效果、
压降和清洗难易程度等因素。
在操作方面，需要合理安排丙烯的进料、回流和副产品的排出。
通常
情况下，可以将丙烯精馏塔分为顶底两部分，顶部为蒸汽区，底部为液相区。
通过调节进料位置和回流比例，可以控制顶部的蒸汽流量和液位，从
而实现对丙烯纯度的控制。
此外，还需要考虑设备的安全性和可靠性。
在设计中要充分考虑到操
作的安全性，选择适用的材料和防腐措施，确保设备的正常运行。
最后，需要进行工艺参数和操作条件的优化。
通过模拟和实验手段，
确定最佳的进料流量、回流比例、操作压力和温度等参数，以实现最佳的
分离效果和经济效益。
总之，丙烯精馏塔的工艺设计需要充分考虑到丙烯的物化性质、产品
要求和设备安全性等因素，通过合理的设计和优化，实现最佳的分离效果
和经济效益。
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 。
化工原理 课程设计 精馏塔
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计：精馏塔
一、设计题目
设计一个年产10万吨的乙醇-水溶液精馏塔。
该精馏塔将采用连续多级蒸馏的方式，将乙醇与水进行分离。
乙醇的浓度要求为95%（质量分数），水含量要求低于5%。
二、设计要求
1. 设计参数：
操作压力：常压
进料流量：10万吨/年
进料组成：乙醇40%，水60%（质量分数）
产品要求：乙醇95%，水5%
2. 设计内容：
完成精馏塔的整体设计，包括塔高、塔径、填料类型、进料位置、塔板数、回流比等参数的计算和选择。
同时，还需完成塔内件（如进料口、液体分布器、再沸器等）的设计。
3. 绘图要求：
需要绘制精馏塔的工艺流程图和结构示意图，并标注主要设备参数。
4. 报告要求：
完成设计报告，包括设计计算过程、结果分析、经济性分析等内容。
三、设计步骤
1. 确定设计方案：根据题目要求，选择合适的精馏塔类型（如筛板塔、浮阀塔等），并确定进料位置、塔板数和回流比等参数。
2. 计算塔高和塔径：根据精馏原理和物料性质，计算所需塔高和塔径，以满足分离要求。
3. 选择填料类型：根据物料的特性和分离要求，选择合适的填料类型，以提高传质效率。
4. 设计塔内件：根据塔板数和填料类型，设计合适的进料口、液体分布器、再沸器等塔内件。
5. 进行工艺计算：根据进料组成、产品要求和操作条件，计算每块塔板的温度和组成，以及回流比等参数。
6. 进行经济性分析：根据设计方案和工艺计算结果，分析项目的投资成本和运行成本，评估项目的经济可行性。
精馏塔工艺设计
精馏塔工艺设计1.精馏塔的基本原理精馏塔是一种常用于物质分离和纯化的设备，其基本原理是利用物质在不同温度下的沸点差异，将混合物分解为不同组分，并通过塔内的填料或板式结构增大接触面积，加强挥发与冷凝过程，从而使得不同组分得以分离。
2.精馏塔的主要组成部分精馏塔主要由塔本体、塔底、塔顶、塔盘（或填料层）和适当的分离器等组成。
其中，塔本体是由塔筒、塔筒下口和塔筒上口组成的，分别连接塔底和塔顶；塔底用于收集和排出产物，在塔底上通常设置有塔底泵和塔下热交换器；塔顶用于收集和排出残留溶剂，在塔顶上通常设置有塔顶泵和塔上热交换器；塔盘是精馏塔中最重要的结构部分之一，可以通过安装适当数量和类型的塔盘来实现物质的分离和纯化。
3.精馏塔工艺设计的步骤(1)确定物料和产品的性质，包括物料的组分、沸点、密度等参数。
(2)确定精馏塔的结构参数，包括塔筒的高度、直径，塔盘或填料的类型和数量等。
(3)选择塔盘或填料层的类型，常用的塔盘有平板、筛板和高效塔盘等，填料常用的有多孔球状填料、环形填料等。
(4)进行物料的传热计算和传质计算，确定加热和冷凝负责的供热、供冷条件。
(5)进行模拟计算和优化设计，通过模拟计算不同操作条件的分离效果，优化设计以达到预期的纯化效果。
(6)确定塔盘或填料层的布置方式和间距。
(7)进行适当的增塔试验或小型试验，验证设计方案的可行性。
(8)绘制工艺流程图和设备布置图，编写相关设计报告。
4.精馏塔工艺设计的注意事项(1)需要确保精馏塔结构的合理性，根据物料的性质选择合适的处理方式以提高分离效果。
(2)需要根据物料的特性选择合适的塔盘或填料材料，以提高传质传热效率。
(3)需要考虑塔顶和塔底的设计，确保能够有效收集和排出产物。
(4)需要进行适当的模拟计算和小型试验，以验证设计方案的可行性。
(5)需要综合考虑工艺的安全性、经济性和环境友好性，选择合适的操作条件和设备配置。
综上所述，精馏塔工艺设计是一项复杂的工作，需要综合考虑物料的性质、塔盘或填料的选择、传质传热条件的计算、设计方案的模拟计算和试验验证等多个因素，以实现物质的分离和纯化。
化工原理课程设计精馏塔设计9724
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
塔平均温度求取全塔平均相对挥发度。
式中： R ---回流
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 LD
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。
0.735
lW hn
hOW
5 2
hOW
hn
5 2
LS —塔内液体流量, m3 S hn —齿深, m;可取为 0.015m
(3).堰高 hW
堰高与板上液层高度及堰上液层高度的关系：
hW hL hOW
2024/7/16
5、降液管的设计
（1）、降液管的宽度Wd 与截面积 Af
可根据堰长与塔径比值 lW ，查图求取。 D
塔径
流体 流 量 m3/h
Mm
U 形流型 单流型 双流型 阶梯流型
600
5 以下
5～25
900
7 以下
7～50
1000 1200
7 以下 9 以下
45 以下 9～70
1400
9 以下
70 以下
乙醇—水精馏塔的工艺设计
目录（一）设计方案简介.................................................................................................................. - 1 - （二）工艺计算及主体设备设计计算...................................................................................... - 1 - 1．精馏流程的确定............................................................................................................ - 1 - 2．塔的物料恒算................................................................................................................ - 1 -2.1料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数....................................................................... - 1 -2.2 料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量.............................................................. - 2 -2.3 物料恒算.................................................................................................................. - 2 -3．塔板数的确定................................................................................................................ - 2 -3.1理论塔板数的求取................................................................................................... - 2 -3.1.1绘制相平衡图................................................................................................... - 2 -3.1.2 求最小回流比、操作回流比.......................................................................... - 3 -3.1.3 求理论塔板数.................................................................................................. - 3 -3.2全塔效率................................................................................................................... - 5 -3.3实际塔板数............................................................................................................... - 5 -4．塔的工艺条件及物性数据计算[2]................................................................................. - 5 -4.1操作压力................................................................................................................... - 5 -4.2温度[1] ....................................................................................................................... - 5 -4.3平均摩尔质量........................................................................................................... - 6 -4.4平均密度................................................................................................................... - 6 -4.5液体表面张力........................................................................................................... - 7 -4.6液体黏度................................................................................................................... - 7 -5．精馏段气液负荷计算[2]................................................................................................. - 7 - 6．塔和塔板主要工艺尺寸计算[3]，[4] ............................................................................... - 8 -6.1塔径........................................................................................................................... - 8 -6.2溢流装置................................................................................................................... - 8 -6.3塔板布置................................................................................................................... - 9 -6.4筛孔数与开孔率..................................................................................................... - 10 -6.5塔的有效高度(精馏段)......................................................................................... - 10 -6.6塔高计算................................................................................................................. - 10 -7.筛板的流体力学验算[5]................................................................................................. - 10 -7.1塔板压降................................................................................................................. - 10 -7.2液面落差................................................................................................................. - 11 -7.3.液沫夹带................................................................................................................ - 11 -7.4漏液......................................................................................................................... - 11 -7.5液泛......................................................................................................................... - 11 -8.塔板负荷性能图[6]......................................................................................................... - 12 -8.1漏液线..................................................................................................................... - 12 -8.2液沫夹带线............................................................................................................. - 12 -8.3液相负荷下限线..................................................................................................... - 13 -8.4液相负荷上限线..................................................................................................... - 13 -8.5液泛线..................................................................................................................... - 14 -9.附图................................................................................................................................ - 16 -10.本设计的评价或有关问题的分析讨论...................................................................... - 18 - 附：参考文献符号说明.......................................................................................................... - 18 -（一）设计方案简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工和制药等生产中广泛应用的气液传质设备。
「设计一座苯-氯苯连续板式精馏塔」
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务一.设计题目设计一座苯－氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯５0000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于２％。
原料液中含氯苯为38%(以上均为质量%)。
二．操作条件１．塔顶压强4kPa(表压）；2.进料热状况，自选;3.回流比,自选;4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压);5．单板压降不大于0.7ｋＰa；三.塔板类型筛板或浮阀塔板（Ｆ１型)。
四.工作日每年300天，每天２4小时连续运行。
五.厂址厂址为天津地区。
六．设计内容ﻩ1．精馏塔的物料衡算;2.塔板数的确定;3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4．精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5．塔板主要工艺尺寸的计算;6．塔板的流体力学验算;7．塔板负荷性能图;8.精馏塔接管尺寸计算；9．绘制生产工艺流程图;１0．绘制精馏塔设计条件图；１１.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作)；１2.对设计过程的评述和有关问题的讨论。
七．设计基础数据苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据其他物性数据可查有关手册。
设计方案一.设计方案的思考通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25~１00mm、高度0.5~1．５m,每段塔节可设置1~2个进料口／测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。
整个精馏塔包括:塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷凝器、回流比控制器、产品储罐等。
塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。
为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温～30０℃范围内任意设定。
同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。
二．设计方案的特点浮阀塔应用广泛,对液体负荷变化敏感，不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到，而且更可靠。
苯-甲苯精馏塔的工艺设计
苯-甲苯精馏塔的工艺设计摘要在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
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。
70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。
随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔。
苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。
本设计任务为分离苯-甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏装置有精馏塔，再沸器，冷凝器等设备。
热量从塔釜输入，物料在塔内进行精馏分离，余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走，为了减少热量，能量的损失，我们在进料前设置了节能器，把塔底热产品先与进料进行交换，然后在冷却。
本文是筛板精馏塔及其预热的设计，分离摩尔分数为0.42的苯-甲苯溶液，使塔顶产品苯的摩尔含量到达95％，塔底釜液摩尔分数为2％。
综合工艺操作方便、经济及安全等多方便考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，按照逐板计算求得理论板数为14。
根据经验式算得全塔效率为0.50.塔顶使用全凝器，部分回流。
精馏段实际板数为14，提馏段实际板数为14。
实际加料位置在第6板块。
精馏段弹性操作为3.391。
通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。
关键词：苯;甲苯;精馏塔目录摘要 (1)目录 (2)前言 (4)1.文献综述 (5)1.1苯 (5)1.1.1苯的来源 (5)1.1.2苯的物理性质 (6)1.1.3苯的化学性质 (6)1.1.4苯的工业用途 (6)1.2甲苯 (7)1.2.1甲苯的来源 (7)1.2.2甲苯的物理性质 (7)1.2.3甲苯的化学性质 (8)1.2.4甲苯的作用与用途 (8)1.3精馏塔的介绍 (10)1.4精馏原理 (11)1.5精馏技术的进展 (11)2. 设计部分 (13)2.1设计任务 (13)2.2设计方案的确定 (13)2.2.1装置流程的确定 (13)2.2.2操作压力的选择 (14)2.2.3进料热况的选择 (14)2.2.4加热方式的选择 (15)2.2.5回流比的选择 (15)2.3精馏塔的工艺计算 (16)2.3.1精馏塔的物料衡算 (16)2.3.2理论板层数N的求取 (16)T2.3.3实际板层数的求取 (18)2.3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (18)2.3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (21)2.3.6塔板主要工艺尺寸的计算 (22)2.3.7筛板的流体力学验算 (24)2.3.8塔板负荷性能图 (27)3. 结论 (31)参考文献 (33)附录 (34)致谢 (38)前言精馏是化工、石油化工、炼油生产中应用极为广泛的传质传热过程，其目的是将混合物中各组分分离，达到规定的纯度。
化工工艺设计第6章填料精馏塔的工艺设计
化工工艺设计第6章填料精馏塔的工艺设计填料精馏塔工艺设计是在化工工艺设计中非常关键的一部分，其确定直接影响到塔内物料在萃取、分离和精馏过程中的传质和传热情况。
本章将介绍填料精馏塔的工艺设计包括填料的选择、填料层间距的确定、塔径的确定以及相应的传质和传热设计等方面。
一、填料选择：在填料精馏塔的工艺设计中，填料的选择是一个重要的环节。
填料既要具有较大的总表面积，也要具备良好的液体和气体分布性能，以及足够的物理和化学稳定性。
常见的填料有环形、球型、骨架型等多种形式。
选择填料时需要综合考虑填料的本构特性、传质性能和传热性能。
二、填料层间距的确定：填料层间距的确定也是填料精馏塔工艺设计的重要内容。
填料层间距的大小影响到塔内物料在填料层之间的分布和流动情况，对传质和传热性能有重要影响。
填料层间距过小会导致液体经过填料层时阻力增大，增加能耗；填料层间距过大则会导致塔内液体在水平方向的混合程度不高，使得传质效果降低。
具体的填料层间距一般可以通过试验和经验确定。
三、塔径的确定：填料精馏塔的塔径本质上是一个经济性和操作性之间的折衷选择。
过大的塔径会增加建设和设备成本，过小的塔径则会降低传质效率。
一般来说，在保证传质效果的条件下，应尽可能选取经济合理的塔径。
塔径的确定依据一般是塔底径和塔顶径之间的液下压降和气上压降限制。
四、传质和传热设计：填料精馏塔的传质和传热设计是塔的工艺设计中的重要环节。
传质的设计主要考虑两相物料之间的传质速率，需要根据具体的传质模型和工艺要求进行计算。
传热的设计主要包括液相传热和气相传热两部分。
液相传热一般由填料和壁面之间的传热和填料层内部的传热组成，需要根据传热模型和壁面温度进行计算。
气相传热一般由塔顶和塔底的传热和填料层内部的传热组成，需要根据传热模型和塔顶温度进行计算。
在填料精馏塔的工艺设计中，还需要综合考虑流态分布、杂质分布、载液比、精馏塔和冷凝器之间的热负荷等。
通过合理的填料选择、填料层间距的确定、塔径的确定以及传质和传热的设计，可以实现填料精馏塔的高效运行，提高产品质量和产量。
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精馏塔工艺设计 Prepared on 22 November 2020一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书（一）设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。
（二）操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）2.进料热状况：饱和蒸汽进料3.回流比：R=2R4.单板压降不大于min（三）设计内容设备形式：筛板塔设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行厂址：青藏高原大气压约为的远离城市的郊区设计要求1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学验算（3）塔板的负荷性能图绘制（4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制4、塔的工艺计算结果汇总一览表5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论（四）基础数据p（mmHg）1.组分的饱和蒸汽压i2.组分的液相密度ρ（kg/m3）3.组分的表面张力σ（mN/m）4.液体粘度μ（mPas）常数二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）（一）设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。
典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。
在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。
操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。
（二）全塔的物料衡算1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 kg/kmol 和kmol=+=6.112/39.011.78/61.011.78/61.0F x2.平均摩尔质量3.料液及塔顶底产品的摩尔流率依题给条件：一年以330天，一天以24小时计，有：h kmol 62.5824330989.010*******=⨯⨯⨯=D ，全塔物料衡算： W x D x F x W D F w D f +=+= ⇒25.6kmol/h W kmol/h22.84==F（三）塔板数的确定 1.理论塔板数T N 的求取2）确定操作的回流比R将1）表中数据作图得y x ~曲线及y x t ~-曲线。
在y x ~图上，因q=0， e （,）查得693.0=q y ，31.0=q x 。
故有：7624.031.0693.0693.0989.0min =--=--=q q q D x y y x R ;525.12min ==R R3）求理论塔板数(图解法)精馏段操作线：392.0604.011+=+++=x R x x R R y D总理论板层数：(包括再沸器) 进料板位层：4 2.实际塔板数p N 1）全塔效率T E选用m T E μlog 616.017.0-=公式计算。
该式适用于液相粘度为~·s 的烃类物系，式中的m μ为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。
塔的平均温度为(80+129)=℃（取塔顶底的算术平均值），在此平均温度下查化工原理附录得：s mPa 246.0⋅=A μ，s mPa 352.0⋅=B μ。
2）实际塔板数p N （近似取两段效率相同）精馏段：651.0/31==Np 块 提馏段：551.0/5.21==Np 块 （四）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 1.平均压强m p取每层塔板压降为计算。
塔顶：kPa 31.81431.77=+=D p加料板：kPa 51.8567.031.81=+=⨯F p 塔底：kPa 01.8957.051.85=+=⨯W p精馏段平均压强kPa 41.832/)51.8531.81(=+=m p 提馏段平均压强kPa 26.872/)51.8501.89(=+=m p 2.平均温度m tB B A A x P x P P οο+=和 Ct BA P +-=οlg 两式联立由试差法求得 35.73=D t ℃ ；76.83=F t ℃ ；79.125=W t ℃精馏段平均温度：t m =73.35+83.762=78.55℃ 提馏段平均温度：t m =125.79+83.762=104.715℃3.平均分子量m M塔顶： 989.01==D x y ，93.01=x （查相平衡图） 加料板：725.0=F y ，38.0=F x （查相平衡图） 塔底： 075.0=W y ，014.0=W x精馏段：kg/kmol 04.832/)59.8749.78(=+=Vm M 提馏段：kg/kmol 8.982/)01.11059.87(=+=Vm M 4.平均密度m ρ 1）液相平均密度m L ρ,塔顶：35.73=D t ℃ 3/2.822m Kg A =ρ3/3.1049m Kg =B ρ 进料板：76.83=F t ℃3/8.810m Kg A =ρ3/7.1037m Kg =B ρ 塔底：76.83=w t 3/7.761m Kg A =ρ3/6.989m Kg =B ρ 精馏段：3/05.8862/)2.9479.824(m Kg Lm =+=ρ 提馏段：3/9.9662/)6.9862.947(m Kg Lm =+=ρ 2）汽相平均密度m V ρ,精馏段：3/38.2)15.27355.78(314.804.8381.84m Kg RT M P m vm m Vm =+⨯⨯==ρ 提馏段：3/76.2)15.27371.104(314.836.9981.84m Kg RT M P m vm m Vm =+⨯⨯==ρ 5.液体的平均表面张力m σ塔顶：35.73=D t ℃；m mN DA /09.22=σm mN DB /44.24=σ 进料板：76.83=F t ℃；m mN FA /82.20=σ m mN FB /34.23=σ 塔底：79.125=W t ℃； m mN WA /82.15=σ m mN WB /77.18=σ 精馏段：m mN Lm /86.212/)59.2144.24(=+=σ 提馏段：m mN Lm /18.202/)77.1859.21(=+=σ 6.液体的平均粘度m L μ,塔顶：35.73=D t ℃s mpa DA ⋅=332.0μs mpa DB ⋅=457.0μ 加料板：76.83=F t ℃s mpa FA ⋅=298.0μs mpa FB ⋅=416.0μ 塔底：79.125=F t ℃，s mpa FA ⋅=206.0μ，s mpa FB ⋅=302.0μ 精馏段：s mpa Lm ⋅=+=3335.02/)334.0333.0(μ 提馏段：s mpa Lm ⋅=+=317.02/)3003.0334.0(μ （五）精馏段的汽液负荷计算汽相摩尔流率h Kmol D R V /02.14862.58525.2)1(=⨯=+= 汽相体积流量s m VM Vs Vm Vm /43.138.2360004.8302.14836003=⨯⨯==ρ液相回流摩尔流率h Kmol RD L /40.8962.58525.1=⨯== 液相体积流量s m LM Ls Lm Lm /0025.005.88636000.9040.8936003=⨯⨯==ρ（六）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算1.塔径1）初选塔板间距m m 400=T H 及板上液层高度mm 50=L h ，则： 2）按Smith 法求取允许的空塔气速m ax u （即泛点气速F u ）查Smith 通用关联图得075.020=C 负荷因子0763.0)2086.21(075.0)20(2.02.020=⨯==LC C σ 泛点气速：s m u /47.138.238.205.8860763.0max =-=m/s3）操作气速取s m u u /029.147.17.07.0max =⨯== 4）精馏段的塔径圆整取mm 1400=D 塔截面积为222539.1)4.1(44m D A T =⨯==ππ此时的操作气速s m u /935.0011.242.1==。
2.塔板工艺结构尺寸的设计与计算 1）溢流装置采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口内堰。
①溢流堰长（出口堰长）w l取m 84.04.16.06.0=⨯==D l w ②出口堰高w hL W D=0.6 LℎL W2.5=13.92m 查得E=③降液管的宽度d W 和降液管的面积fA由66.0/=D l w ，查化原下P 147图11-16得055.0/,1.0/==T f d A A D W ，即：m 14.0=d W ，2055.0m A f = 液体在降液管内的停留时间s LsH A Tf 555.133600>==τ（满足要求）④降液管的底隙高度o h液体通过降液管底隙的流速一般为~s ，取液体通过降液管底隙的流速m/s 1.0='ou ，则有： 故降液管设计合底隙高度设计合理 2）塔板布置1.塔板分块 因D=1400 故塔板分4块2.边缘区宽度 m W s 09.0'=m W c 04.0= ②开孔区面积a A式中：()0.47m 2/=+-=s d W W D x 3）开孔数n 和开孔率φ取筛孔的孔径mm 5=o d ，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度mm 3=δ，且取0.3/=o d t 。
故孔心距mm 1553=⨯=t 。
每层塔板的开孔数576911582==tA n （孔）每层塔板的开孔率()101.03907.0/907.022===o d t φ（φ应在5~15%，故满足要求） 气体通过筛孔的孔速s m A V u s/54.1200==4）精馏段的塔高1Zm Z 24.0)16(H ）1-N （T 精精=-==； （七）塔板上的流体力学验算 1.塔板压降1）气体通过干板的压降c h⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=L V c C u h ρρ200051.0 84.0=o C 。
2）气体通过板上液层的压降1h动能因子)/(52.138.2983.02/10m s Kg F ⋅== 查化原图得60.0=β3）气体克服液体表面张力产生的压降σh 4）气体通过筛板的压降（单板压降）p h 和p p ΔKpa Kpa gh P P L p 7.0539.0<==∆ρ（满足工艺要求）。