筛板精馏塔设计教学内容
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化工原理课程设计
筛板精馏塔设计
常压分离环己醇–苯酚连续操作
筛板精馏塔工艺设计任务书
基础设计数据： 1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2%
课程设计的要求
❖带控制点工艺流程图,用3号图纸画 ❖塔设备条件图（带管口）,用3号图纸画 ❖其余工艺设计图,用坐标纸
➢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 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交
学号1-10号 单号 双号
处理量 环己醇组成 45000 t/a 35% 55000 t/a 28%
4.1 常用塔板的类型
塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用 各种形式塔板。 （1）泡罩塔
组成：升气管和泡罩
优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。
泡罩塔
圆形泡罩 条形泡罩
（2）筛板塔板 塔板上开圆孔，孔径d0：3 - 8 mm; 大孔径筛板d0 ：12 - 25 mm。
常压分离环己醇―苯酚连续操作 筛板塔设计计算示例
1. 设计任务书 按要求填入处理量和进料组成
2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 （1）带控制点工艺流程图 （2）操作压力的选择 （3）工艺流程叙述
3. 精馏塔工艺计算
3.1 平均相对挥发度的计算
t℃
x
y
i
181.9
0.000
0.000
179.1
0.025
lw
WD 优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。
目前，广泛应用的一种塔型。
（3）浮阀塔板 浮阀塔盘
方形浮阀
圆形浮阀
条形浮阀
方形浮阀
F1型浮阀
优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹 性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广 泛的应用。
缺点：浮阀易脱落或损坏。
（4）喷射型塔板 气流方向：垂直 → 小角度倾斜， 改善液沫夹带、液面落差 。 形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等。 气液接触状态：喷射状态 连续相：气相；分散相：液相 促进两相传质。
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
Baidu Nhomakorabea
表1 物料衡算表
项目
数值
径、实际板数及加料板位置。 2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、
负荷性能图、工艺尺寸装配图。 3. 换热器设计：确定冷热流体流动方式，根据换热面积初选换
热器；核算总传热系数；计算实际传热面积；选定换热器型号， 计算管程、壳程压降。
说明： 1. 写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源。 2. 每项设计结束后，列出计算结果明细表。 3. 设计说明书要求字迹工整，按规范装订成册。
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
进料流量F，kmol/h
塔顶产品流量D，kmol/h
塔釜残液流量W，kmol/h
进料组成，xF(摩尔分数） 塔顶产品组成，xD(摩尔分数） 塔釜残液组成，xW(摩尔分数）
3.4 实际板数及进料位置的确定
1. 确定最小回流比Rmin
Rmi n xyD q xyqq00..69 880.706.38070.76
缺点：气泡夹带现象比较严重。
舌形塔板：
Ⅰ 50
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
ET0.49m 'L0.2450.495.320.30.2450.44
L xfi Li
回流比
表2 塔板计算结果
理论板数
板效率
实际板数
理论加料位置
实际加料位置
4. 塔板结构设计
包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流 形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初 估与计算，降液管的选型及系列参数的计算， 塔板布置和筛孔/阀孔的布置等，最后是水力 学校核和负荷性能图。
塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：101kPa（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
苯酚组成 65% 72%
学号11-21号 单号 双号
处理量 环己醇组成 55000 t/a 32% 45000 t/a 28%
苯酚组成 68% 72%
学号22以后 单号 双号
处理量 环己醇组成 50000 t/a 26% 45000 t/a 23%
苯酚组成 74% 77%
计算说明书目录
1. 设计任务书 2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 3. 精馏塔工艺计算 4. 塔板结构设计 5. 换热器选型 6. 精馏塔工艺条件图 7. 塔板结构设计结果汇总 8. 符号说明 9. 结束语
0.099
4.28
176.4
0.050
0.186
4.34
173.8
0.075
0.263
4.40
171.3
0.100
i
yi xi
1 xi 1 yi
0.333
4.49
m
1 39
i
说明：平均相对挥发度为 5.62
3.2 绘制t-x-y图及x-y图 在坐标纸上绘图，上大小要求t-x-y图为10×10cm， x-y图为 20×20cm
筛板精馏塔设计
常压分离环己醇–苯酚连续操作
筛板精馏塔工艺设计任务书
基础设计数据： 1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2%
课程设计的要求
❖带控制点工艺流程图,用3号图纸画 ❖塔设备条件图（带管口）,用3号图纸画 ❖其余工艺设计图,用坐标纸
➢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 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交
学号1-10号 单号 双号
处理量 环己醇组成 45000 t/a 35% 55000 t/a 28%
4.1 常用塔板的类型
塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用 各种形式塔板。 （1）泡罩塔
组成：升气管和泡罩
优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。
泡罩塔
圆形泡罩 条形泡罩
（2）筛板塔板 塔板上开圆孔，孔径d0：3 - 8 mm; 大孔径筛板d0 ：12 - 25 mm。
常压分离环己醇―苯酚连续操作 筛板塔设计计算示例
1. 设计任务书 按要求填入处理量和进料组成
2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 （1）带控制点工艺流程图 （2）操作压力的选择 （3）工艺流程叙述
3. 精馏塔工艺计算
3.1 平均相对挥发度的计算
t℃
x
y
i
181.9
0.000
0.000
179.1
0.025
lw
WD 优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。
目前，广泛应用的一种塔型。
（3）浮阀塔板 浮阀塔盘
方形浮阀
圆形浮阀
条形浮阀
方形浮阀
F1型浮阀
优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹 性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广 泛的应用。
缺点：浮阀易脱落或损坏。
（4）喷射型塔板 气流方向：垂直 → 小角度倾斜， 改善液沫夹带、液面落差 。 形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等。 气液接触状态：喷射状态 连续相：气相；分散相：液相 促进两相传质。
3.3 全塔物料衡算
料液平均分子量：Mm = 0.3×100 + 0.7×94 = 95.8 进料流量：F = 50000×103 /8000×95.8 = 65.24 kmol/h
F=D+W
D=19.5 kmol/h
Fxf = DxD + Wxw
W=45.74 kmol/h
Baidu Nhomakorabea
表1 物料衡算表
项目
数值
径、实际板数及加料板位置。 2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、
负荷性能图、工艺尺寸装配图。 3. 换热器设计：确定冷热流体流动方式，根据换热面积初选换
热器；核算总传热系数；计算实际传热面积；选定换热器型号， 计算管程、壳程压降。
说明： 1. 写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源。 2. 每项设计结束后，列出计算结果明细表。 3. 设计说明书要求字迹工整，按规范装订成册。
2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin
Nminlg1xlD xgDm 1xwxw13.9(不包括)塔釜
利用吉利兰关联图，计算NT ~ R如下：
R 0.863 0.988 1.140 1.292 1.444 1.520
NT 14.7 11.8 10.7 9.9 9.3 9.0
进料流量F，kmol/h
塔顶产品流量D，kmol/h
塔釜残液流量W，kmol/h
进料组成，xF(摩尔分数） 塔顶产品组成，xD(摩尔分数） 塔釜残液组成，xW(摩尔分数）
3.4 实际板数及进料位置的确定
1. 确定最小回流比Rmin
Rmi n xyD q xyqq00..69 880.706.38070.76
缺点：气泡夹带现象比较严重。
舌形塔板：
Ⅰ 50
绘制NT ~ R关系图，找出最佳回流比。
说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点
3. 图解法求理论板数及加料板位置 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0
4.实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由O’connell关联式计算：
ET0.49m 'L0.2450.495.320.30.2450.44
L xfi Li
回流比
表2 塔板计算结果
理论板数
板效率
实际板数
理论加料位置
实际加料位置
4. 塔板结构设计
包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流 形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初 估与计算，降液管的选型及系列参数的计算， 塔板布置和筛孔/阀孔的布置等，最后是水力 学校核和负荷性能图。
塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：101kPa（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32℃，出口温度38℃
导热油：进口温度260℃，出口温度250℃
总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附
属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔
苯酚组成 65% 72%
学号11-21号 单号 双号
处理量 环己醇组成 55000 t/a 32% 45000 t/a 28%
苯酚组成 68% 72%
学号22以后 单号 双号
处理量 环己醇组成 50000 t/a 26% 45000 t/a 23%
苯酚组成 74% 77%
计算说明书目录
1. 设计任务书 2. 带控制点工艺流程图与工艺说明 3. 精馏塔工艺计算 4. 塔板结构设计 5. 换热器选型 6. 精馏塔工艺条件图 7. 塔板结构设计结果汇总 8. 符号说明 9. 结束语
0.099
4.28
176.4
0.050
0.186
4.34
173.8
0.075
0.263
4.40
171.3
0.100
i
yi xi
1 xi 1 yi
0.333
4.49
m
1 39
i
说明：平均相对挥发度为 5.62
3.2 绘制t-x-y图及x-y图 在坐标纸上绘图，上大小要求t-x-y图为10×10cm， x-y图为 20×20cm