化工原理课程设计---精馏塔设计
化工原理课程设计(化工机械设计部分)精馏塔
化工机械设计部分设计条件：设计压力0.1Mpa ，工作温度130℃，设计温度150℃，介质名称为苯—氯苯，介质密度为973㎏/3m ，基本风压300N/㎡[1]，地震烈度为8，场地类别Ⅱ，塔板数量22，塔高26m ，保温层材料厚度为100mm ，保温层密度为300㎏/3m一 塔体及封头厚度设计1壳体材料选取 该塔工作温度为130℃，设计压力为0.12Mpa ，塔体内径3400mm ，塔高21米。
介质苯-氯苯有轻微的腐蚀性，选用强度较好的16MnR ，16MnR 在设计温度下的许用应力[]t σ=170Mpa ，Rel=345Mpa ，腐蚀裕量2C =2mm ，采用双面对接焊缝，局部无损探伤，焊接系数为Φ=1.02塔体厚度计算计算压力：0.12c p M Pa = 2C mm = []170tM Pa σ= D=1.0φ= 圆筒的计算厚度：]0.124600 1.35217010.12c itcp D m mp δσφ⨯===⨯⨯--设计厚度：2 1.352 3.35d C mm δδ=+=+=考虑到其受到风载荷、地震载荷、偏心载荷和介质压力作用，取名义厚度：8n mm δ= 有效厚度：.8 2.8 5.2e n C mm δδ=-=-=3封头厚度计算 （封头采用标准椭圆形封头，材料与筒体相同）计算压力：0.12c p M Pa = 2C mm = []170tM Pa σ= 4600i D mm = 1φ=封头厚度：]0.14600 1.35217010.50.120.5c itcp D m mp δσφ⨯===⨯⨯-⨯-设计厚度：2 1.352 3.35d C mm δδ=+=+= 取名义厚度：8n mm δ=有效厚度：.8 2.8 5.2e n C mm δδ=-=-=二 塔设备质量载荷计算1 筒体、圆筒、封头、裙座的质量【8】()2222000.785(4.6164.6)227.851000236254im D D H kgπρ=⨯-=⨯-⨯⨯⨯=2附件的质量010.252375a m m kg ==3塔内构件的质量筛板塔塔盘单位质量265/N q kg m = 塔内构件的质量：22020.785 4.62265237534i m D Nq kg πN ==⨯⨯⨯=4 保温层的质量22220302()()0.785(4.816 4.616)(277)300237534i m D D H H kgπρ=⨯-⨯-⨯=⨯-⨯-⨯=5平台、扶梯的质量查得平台单位质量2150/P q kg m = 笼式扶梯单位质量40/F q kg m = 其中平台数3n =，笼式扶梯高度为26000mm 平台、扶梯的质量㎏()()222204002340210.785 4.6162 4.616150389754f p m q H D D q kgπ⎡⎤⎡⎤=⨯++-⨯⨯=⨯+⨯+-⨯⨯=⎣⎦⎣⎦6操作时物料的质量220510.785 4.60.04422973156454i m D h kg πρ==⨯⨯⨯⨯=7水压试验质量220.785 4.6(267)1000315604w i w m D H kg πρ==⨯⨯-⨯=8 操作质量：0010203040586345 am m m m m m m kg =+++++=9 全塔最大质量m max=m01+ m02+ m03+ m04+ m a+ m w=377326 10 全塔最小质量m min =m01+0.2 m02+ m03+ m04=43256kg计算前先对塔进行分段，以地面为0-0截面，裙座人孔为1-1截面，塔低封头焊缝为2-2截面，筒体分为两段,总共四段。
化工原理课程设计任务书精馏塔
化工原理课程设计任务书精馏塔本篇文档主要介绍化工原理课程设计任务书中关于精馏塔的要求和内容。
一、设计任务设计一座丙酮-甲醇精馏塔，要求：1. 产品：A级丙酮、B级丙酮、水、甲醇2. 输入流量：1000kg/h，A级丙酮50%，B级丙酮50%3. 操作压力：常压4. 输出流量：1000kg/h，A级丙酮90%，B级丙酮10%5. 设计基准：精馏32个板层二、设计步骤1. 精馏塔的结构设计(1) 塔的类型：管式塔(2) 塔的高度：设定32个板层，按传质条件设计最小高度(3) 填料类型：采用网格填料(4) 塔的直径：根据输入流量、精馏塔高度和填料设计(5) 塔的材质：不锈钢(6) 填料厚度：1.5cm2. 精馏塔的操作参数及控制(1) 操作压力：常压(2) 丙酮的重心温度：58℃(3) 甲醇的重心温度：52℃(4) 塔顶压力：1atm(5) 塔底压力：1atm(6) 板间压力降：0.015atm(7) 蒸汽进口管直径：50mm(8) 汽液分离器直径：100mm(9) 泵的扬程：15m3. 精馏塔的热力学计算(1) 设定板层数：32(2) 输入流量：1000kg/h，A级丙酮50%，B级丙酮50%(3) 设定塔顶压力：1atm(4) 设定塔底压力：1atm(5) 设定塔板温度，参考数值文献或软件计算(6) 根据塔板温度确定物质的蒸汽压(7) 根据物质的蒸汽压计算物质的分馏、回流比等参数4. 精馏塔的动力学模拟(1) 建立模型：使用MATLAB或其他模拟软件建立动力学模型(2) 确定控制方案：根据设定的输出要求，确定控制方案(3) 模拟仿真：进行塔的动态仿真，查找可能的故障及出现的问题(4) 评价：对模拟结果进行评价，并应对出现的问题进行处理三、设计成果1. 绘制精馏塔的结构图：包含填料、板层、进口出口等2. 绘制精馏塔的液相、气相平衡图3. 计算精馏塔流程图：包括输入和输出物质流量、温度、压力等参数4. 编写精馏塔的操作说明：包括操作控制、参数设定、操作步骤等5. 输出精馏塔的动态模拟成果：包括MATLAB或其他模拟软件的代码和仿真结果以上是化工原理课程设计的精馏塔任务书的要求和内容，本文档中介绍了设计步骤和要求，设计成果等部分，可以为读者提供一定帮助，同时也展示了精馏塔设计工作的一般流程和方法。
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计精馏塔
在化工原理课程设计中，精馏塔是一个非常重要的主题。
精馏塔是化工生产中
用来进行精馏分离的装置，其原理和设计对于化工工程师来说至关重要。
本文将对精馏塔的原理、结构和设计进行详细介绍，希望能对化工原理课程设计有所帮助。
首先，我们来介绍一下精馏塔的原理。
精馏塔利用不同组分的沸点差异来进行
分离，通过在塔内加热并在塔顶冷凝，使得液体沸腾蒸发，然后在塔顶冷凝成液体，从而实现组分的分离。
在精馏塔内，通常会设置填料或塔板，增加塔内表面积，促进传质和传热，提高分离效率。
其次，我们将介绍精馏塔的结构。
精馏塔通常由塔底、塔体和塔顶三部分组成。
塔底主要用来加热液体，使其蒸发；塔体内设置填料或塔板，用来增加接触面积；塔顶则用来冷凝蒸发的液体，使其凝结成液体。
此外，精馏塔还包括进料口、顶部产品出口和底部残液出口等部件。
最后，我们将讨论精馏塔的设计。
精馏塔的设计需要考虑诸多因素，如进料组分、产品要求、操作压力和温度等。
在设计精馏塔时，需要进行热力学计算和传质计算，确定塔板或填料的高度和类型，保证塔内的传热和传质效果。
此外，还需要考虑塔底加热方式、塔顶冷凝方式以及塔内液体分布等问题，确保精馏塔能够稳定、高效地进行分离操作。
总之，精馏塔作为化工生产中常用的分离设备，其原理、结构和设计都是化工
工程师需要掌握的重要知识。
通过本文的介绍，相信读者对精馏塔有了更深入的了解，希望能够对化工原理课程设计有所帮助。
化工原理课程设计——精馏塔设计
南京工程学院课程设计说明书（论文）题目乙醇—水连续精馏塔的设计课程名称化工原理院(系、部、中心)康尼学院专业环境工程班级K环境091学生姓名朱盟翔学号240094410设计地点文理楼A404指导教师李乾军张东平设计起止时间：2011年12月5日至 2011 年12月16日符号说明英文字母A a——塔板开孔区面积，m2；A f——降液管截面积，m2；A0——筛孔面积；A T——塔截面积；c0——流量系数，无因此；C——计算u max时的负荷系数，m/s；C S——气相负荷因子，m/s；d0——筛孔直径，m；D——塔径，m；D L——液体扩散系数，m2/s；D V——气体扩散系数，m2/s；e V——液沫夹带线量，kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次；E T——总板效率，无因次；F——气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；F0——筛孔气相动能因子，kg1/2/（s·m1/2）；g——重力加速度，9.81m/s2；h1——进口堰与降液管间的距离，m；h C——与干板压降相当的液柱高度，m液柱；h d——与液体流过降液管相当的液柱高度，m；h f——塔板上鼓泡层液高度，m；h1——与板上液层阻力相当的高度，m液柱；h L——板上清夜层高度，m；h0——降液管底隙高度，m；h OW——堰上液层高度，m；h W——出口堰高度，m；h'W——进口堰高度，m；Hσ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱；H——板式塔高度，m；溶解系数，kmol/(m3·kPa)；H B——塔底空间高度，m；H d——降液管内清夜层高度，m；H D——塔顶空间高度，m；H F——进料板处塔板间距，m；H P——人孔处塔板间距，m；H T——塔板间距，m；K——稳定系数，无因次；l W——堰长，m；L h——液体体积流量，m3/h；L S——液体体积流量，m3/h；n——筛孔数目；P——操作压力，Pa；△P——压力降，Pa；△P P——气体通过每层筛板的压降，Pa；r——鼓泡区半径，m，t——筛板的中心距，m；u——空塔气速，m/s；u0——气体通过筛孔的速度，m/s；u0，min——漏气点速度，m/s；u'0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；V h——气体体积流量，m3/h；V s——气体体积流量，m3/h；W c——边缘无效区宽度，m；W d——弓形降液管宽度，m；W s——破沫区宽度，m；x——液相摩尔分数；X——液相摩尔比；y——气相摩尔分数；Y——气相摩尔比；Z——板式塔的有效高度，m。
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。
化工原理课程设计精馏板式塔的设计
确保停留时间大于或等于3～5s，这样使得溢流中的泡沫有足够的时间在降
液管中分离。
（27）
⑤ 降液管底隙高度hb：
（28）
• 采用合适的回流比； • 蒸馏系统的合理设置，如采用中间再沸器和中间 冷凝器的流程，可以提高精馏塔的热力学效率。
3.板式精馏塔的工艺计算
釜。 （1） （2）
得出：
3.1物料衡算及操作线方程
• 常规塔：一处进料和塔顶、塔底各有一个产品，塔釜间接蒸汽加热的精馏
（3）
（4）
式中：F、D、W——分别为原料液、馏出液和釜残液流量，kmol/h；
2.2进料状态的选择
• • • • • • •
进料状态以进料热状态参数q表示，有五种进料状态； q>1.0时，为低于泡点温度的冷液进料； q＝1.0时，为泡点下饱和液体； q＝0时，为露点下的饱和蒸气； 1>q>0时，为介于泡点和露点间的气液混合物； q<0时，为高于露点的过热蒸气进料。 为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采 用相同塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料， 但需增设原料预热器。
• 4、塔的负荷性能图（放在说明书的流体力学验算后、用 标准坐标纸绘制）
2.设计方案的确定
2.1操作压力
精馏操作可以在常压、减压和加压下进行。
除热敏性物料外，凡通过常压精馏即可实现分离要 求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的 系统，都采用常压精馏；
对热敏性物料或混合物沸点过高的系统，宜采用减 压精馏； 常压下成气态的物料必须采用加压精馏。
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
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏塔的设计
根据物料性质、分离要求和操作条件，选择合适的塔径、塔高和塔板数，并进行强度校核 和稳定性分析。
塔内件和辅助设备选择与设计
根据物料性质、操作条件和分离要求，选择合适的塔板类型、填料类型、液体分布器等， 并进行详细设计。同时，根据热负荷和操作条件，选择合适的冷凝器、再沸器、回流罐等 辅助设备，并进行详细设计。
精馏原理
利用混合物中各组分挥发度的差异， 通过加热使轻组分汽化、冷凝使重组 分液化的过程，实现混合物中各组分 的分离。
精馏过程涉及热量传递和质量传递， 通过回流比、塔板数等操作参数的控 制，实现不同组分的有效分离。
连续精馏塔设计原理
连续精馏塔是实现精馏过程的设备，由塔体、塔板、进料口、冷凝器、再沸器等组 成。
优化操作参数
通过优化操作参数，如降低回流比、 提高塔顶温度等，降低精馏塔的能耗 和排放。
采用热集成技术
采用热集成技术，如热泵精馏、内部 热集成精馏等，实现能量的有效利用 和降低能耗。
加强设备维护和管理
加强设备维护和管理，确保设备处于 良好状态，降低因设备故障导致的能 耗增加和排放超标风险。
06
安全防护与环保要求
工艺流程顺畅、操作方便。
设备优化
02
针对设备选型和参数设计中存在的问题，进行优化改进，提高
设备的分离效率、降低能耗和减少投资。
控制系统设计
03
根据工艺流程和操作要求，设计合适的控制系统，实现设备的
自动化操作和远程监控。
05
操作条件与优化策略
操作条件设定
塔顶温度
根据苯-甲苯体系的物性，设定合适的 塔顶温度，以确保塔顶产品达到预定的
纯度要求。
回流比
根据塔顶产品和塔底产品的纯度要求 ，以及塔的经济性考虑，设定合适的
化工原理课程设计--丙酮水连续精馏塔的设计
07 安全环保措施与节能优化 建议
安全防护措施考虑
防火防爆措施
采用防爆电器、设置可燃气体检 测报警装置、确保塔内压力稳定 等，以防止火灾和爆炸事故的发 生。
操作安全
制定严格的操作规程，对操作人 员进行专业培训，确保他们熟悉 设备的操作和维护，减少人为操 作失误。
设备安全
选用高质量的材料和可靠的制造 工艺，确保设备的稳定性和安全 性；对关键设备进行定期检查和 维护，及时发现并处理潜在的安 全隐患。
根据冷却水温度、冷却水量、蒸汽量等条件，计算冷凝器传热面积 、冷却水流速等参数。
再沸器
根据加热蒸汽量、加热温度等条件，计算再沸器传热面积、加热蒸 汽流速等参数。
辅助系统（如冷凝器、再沸器等）设计
冷凝器设计
选择合适的冷凝器类型（如列管式、板式等），确定冷却 水进出口温度、冷却水量等参数，进行传热计算和结构设 计。
产品收集
塔顶蒸出的丙酮经过冷凝器冷凝 后收集，塔底排出的水经过处理
后排放或回收利用。
操作条件选择
操作压力
根据丙酮和水的性质及工艺要求 ，选择合适的操作压力。一般来
说，常压精馏可以满足要求。
操作温度
根据丙酮和水的沸点及传质传热要 求，选择合适的操作温度。通常， 操作温度略高于丙酮的沸点。
回流比
回流比对精馏塔的分离效果和能耗 有重要影响。在保证分离效果的前 提下，应尽量降低回流比以减少能 耗。
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对设计结果进行仿真验证，分析 设计方案的可行性和经济性。
02 精馏塔工艺设计
工艺流程确定
原料预处理
将丙酮和水按一定比例混合，经 过预热器加热至适宜温度，进入
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计任务书1.设计题目：分离乙醇—正丙醇二元物系旳浮阀式精馏塔2.原始数据及条件：进料：乙醇含量45%（质量分数，下同），其他为正丙醇分离规定：塔顶乙醇含量 93%；塔底乙醇含量 0.01%生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液 25000 吨，年动工 7200 小时操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强 1.03atm(绝压)；泡点进料； R=53.设计任务：⑴完毕该精馏塔旳各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。
⑵画出带控制点旳工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。
⑶写出该精馏塔旳设计阐明书，包括设计成果汇总和设计评价。
概述本次设计针对二元物系旳精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整旳精馏设计过程。
精馏设计包括设计方案旳选用，重要设备旳工艺设计计算、辅助设备旳选型、工艺流程图旳制作、重要设备旳工艺条件图等内容。
通过对精馏塔旳核算，以保证精馏过程旳顺利进行并使效率尽量旳提高。
本次设计成果为：理论板数为 20 块，塔效率为 42.2%，精馏段实际板数为 40块，提馏段实际板数为 5 块，实际板数 45 块。
进料位置为第 17 块板，在板式塔重要工艺尺寸旳设计计算中得出塔径为 0.8 米，设置了四个人孔，塔高 22.19 米，通过浮阀板旳流体力学验算，证明各指标数据均符合原则。
关键词：二元精馏、浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学验算。
目录第一章绪论 (5)第二章塔板旳工艺设计 (7)一、精馏塔全塔物料衡算 (7)二、乙醇和水旳物性参数计算 (7)1.温度 (7)2.密度 (8)三、理论塔板旳计算 (11)四、塔径旳初步计算 (12)五、溢流装置 (14)六、塔板分布、浮阀数目与排列 (15)第三章塔板旳流体力学计算 (16)一、气相通过浮阀塔板旳压降 (16)二、淹塔 (17)三、物沫夹带 (18)四、塔板负荷性能图 (19)1.物沫夹带线 (19)2.液泛线 (19)3.液相负荷上限 (20)4.漏液线 (20)5.液相负荷下限 (20)第四章塔附件旳设计 (21)一、接管 (21)二、筒体与封头 (23)三、除沫器 (23)四、裙座 (24)五、人孔 (24)第五章塔总体高度旳设计 (24)一、塔旳顶部空间高度 (24)二、塔总体高度 (24)第六章附属设备旳计算 (24)8.1热量衡算 (24)8.1.10℃旳塔顶气体上升旳焓Qv (24)258.1.2回流液旳焓QR..................................................................8.1.3塔顶馏出液旳焓Q D (25)8.1.4冷凝器消耗旳焓Q C (25)8.1.5进料口旳焓Q F (25)8.1.6塔釜残液旳焓Q W (26)8.1.7再沸器Q B (26)8.2冷凝器旳设计 (26)8.3冷凝器旳核算 (27)8.4泵旳选择 (27)浮阀塔工艺设计计算成果列表 (28)重要符号阐明 (29)参照文献 (31)第一章绪论精馏旳基本原理是根据各液体在混合液中旳挥发度不一样，采用多次部分汽化和多次部分冷凝旳原理来实现持续旳高纯度分离。
化工原理_课程设计_精馏塔_(详细版)
化工原理课程设计任务书学院：化工学院班级：姓名：学好：指导教师：设计时间：12.26~1.6一．设计题目： 4.0万吨/年乙醇连续精馏塔设计二．目的与意义：乙醇是重要的化工原料，对乙醇连续精馏塔的设计可以使学生充分利用化学工程原理课程中所学习到的知识来解决工业实际问题，同时训练学生一定的工程绘图能力。
三．要求（包括原始数据，技术参数，设计要求，图纸量，工作量要求等）设计条件：1. 原料液组成：乙醇50%；水50%（质量分率）；2. 塔顶的乙醇含量不得低于90.0%；残液中乙醇含量不得高于1.0%；3. 操作条件 1) 塔顶压力0.5kpa（表压）2）进料热状态自选3）回流比自选4）加热蒸汽压力0.3～0.5Mpa（表压）5）单板压降≤0.5kpa 4．踏板类型：筛板塔5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。
6．操作回流比R自选。
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．塔和塔板的工艺尺寸设计（1）塔高，塔经及塔板结构尺寸的确定；（2）踏板的流体力学演算；（3）塔板的负荷性能图；4.涉及一览表5. 辅助设备选型与计算；6.主要接管尺寸计算7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论8.编制设计说明书图纸要求：1.踏板布置图;2.工艺流程图摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。
筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算得出理论板数为9块，回流比为1.32,算出塔效率为0.51，实际板数为18块，进料位置为第7块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，有效塔高5.95米，筛孔数5868。
通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。
本次设计过程正常，操作合适。
关键词：乙醇、水、二元精馏、筛板连续精馏精馏塔、精馏段第1章1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。
化工原理课程设计--板式精馏塔设计
化工原理课程设计--板式精馏塔设计设计目标：基于给定的物料性质和操作要求，设计一座板式精馏塔，以实现对原料的分离和提纯。
1. 物料和操作要求：- 原料：A和B两种无限稀溶液，其组成为xA和xB，两者可以通过精馏分离。
- A和B的沸点相差较大，有利于分离。
- 要求从塔顶得到纯度高于90%的A，而底部给出纯度低于1%的A。
2. 原料性质和物料平衡：- 通过库仑方程计算A和B的蒸气压随温度的变化关系，并绘制出压力-温度图。
- 在工作温度下，A的蒸气压明显高于B，为确保物料能够充分分离，需保持塔顶温度在A液体的沸点温度之下。
3. 塔板设计：- 通过McCabe-Thiele图确定塔板数目和进料位置。
- 塔板数目的计算依赖于设定的塔上液回流比，一般经验值约为1.2-2.5。
- 进料位置选择在第一个塔板的位置，以确保传热效果和传质效果的最大化。
4. 塔的传热与传质设计：- 通过热力学分析确定A和B的传质系数，以及A和B在板上气液两相之间的传质速率。
- 根据传质速率和A、B的质量流率计算板上液流速，并选取波纹板（sieve tray）作为塔板，以提高传质效果。
- 通过HETP方法确定塔板高度，确保有效的液-液接触。
5. 动力学分析：- 根据操作要求和物料性质，进行动态模拟，分析A和B的浓度随时间的变化。
- 设计适当的控制策略，以稳定操作并使塔的性能达到最佳状态。
6. 安全与能耗：- 根据设计要求，确定塔的最佳工作温度和压力范围，以保证操作的安全性。
- 通过热力学计算，确定塔的能耗，并采取措施减少能量损失。
综上所述，通过对物料性质、物料平衡、塔板设计、传热与传质设计、动力学分析、安全与能耗等方面的综合考量，可以设计出一座高效、安全、经济的板式精馏塔，实现对原料组分的有效分离和提纯。
7. 材料选择和规格设计：- 选择耐腐蚀、耐高温的材料作为塔内部构件的材质，例如不锈钢。
- 根据操作条件和设计要求，确定塔的规格，包括直径、高度、板数、板间距等，以确保塔的工作效率和稳定性。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计doc
化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设计.doc化工原理课程设计：乙醇-水精馏塔设计一、设计任务本设计任务是设计一个乙醇-水精馏塔，用于分离乙醇和水混合物。
给定混合物中，乙醇的含量为30%，水含量为70%。
设计要求塔顶分离出95%以上的乙醇，塔底剩余物中水含量不超过5%。
二、设计方案1.确定理论塔板数根据给定的乙醇含量和设计要求，利用简捷计算法计算理论塔板数。
首先确定乙醇的回收率和塔顶产品的浓度，然后根据简捷计算公式计算理论塔板数。
2.塔的总体积和尺寸根据理论塔板数和每块理论板的液相体积流量，计算塔的总体积。
根据总体积和塔内件设计要求，确定塔的外形尺寸。
3.塔内件设计塔内件包括溢流管、进料口、冷凝器、再沸器和出口管等。
溢流管的尺寸和形状应根据塔径和物料性质进行设计。
进料口的位置和尺寸应根据进料流量和进料组成进行设计。
冷凝器和再沸器应根据物料的热力学性质和工艺要求进行设计。
出口管应根据塔径和出口流量进行设计。
4.塔板设计每块塔板的设计包括板上液相和气相的流动通道、堰和降液管等。
根据物料的物理性质和操作条件，确定液相和气相的流动通道尺寸和形状。
堰的高度和形状应根据液相流量和操作条件进行设计。
降液管的设计应保证液相流动顺畅且无滞留区。
5.塔的支撑结构和保温根据塔的外形尺寸和操作条件，设计支撑结构的形状和尺寸。
考虑保温层的设置，以减小热量损失。
三、设计计算1.确定理论塔板数根据简捷计算法，乙醇的回收率为95%，塔顶产品的乙醇浓度为95%。
通过简捷计算公式，得到理论塔板数为13块。
2.塔的总体积和尺寸每块理论板的液相体积流量为0.01m3/min，因此总体积为0.013m3/min。
考虑一定裕度，确定塔的外径为0.6m，高度为10m。
3.塔内件设计溢流管的尺寸为Φ10mm，形状为直管上升式。
进料口的位置位于第3块理论板处，尺寸为Φ20mm。
冷凝器采用列管式换热器，再沸器采用釜式再沸器。
出口管采用标准出口管，直径为Φ20mm。
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计精馏塔
精馏塔是化工原理课程设计中的重要内容，它是一种用于分离液体混合物的设备，广泛应用于石油化工、化工制药等领域。
精馏塔的设计和操作对于提高产品纯度、降低能耗、优化生产工艺具有重要意义。
首先，精馏塔的结构通常包括进料口、塔板、塔顶、冷凝器和回流器等部分。
进料液体在塔顶进入塔板，经过塔板上的填料或者气液分布器，与上升的蒸汽进行接触和传质，从而实现组分的分离。
冷凝器用于将顶部的蒸汽冷凝成液体，回流器则用于控制塔内液体的回流比例，保证塔内的稳定操作。
其次，精馏塔的操作原理是利用不同组分在塔内的汽液平衡特性，通过多级塔
板的作用，将混合物中的各组分逐级分离。
在精馏过程中，液体在塔板上停留时间较长，与上升的蒸汽进行充分接触，从而实现组分的分离。
较轻的组分在顶部得到富集，而较重的组分则在底部得到富集，通过塔顶和塔底的出口分别收集这两部分液体，从而实现分离。
在进行精馏塔的设计时，需要考虑原料的性质、产品的要求、能耗的控制等因素。
通过合理地选择填料类型、确定塔板数目、优化冷凝器和回流器的设计，可以实现精馏塔的高效运行。
此外，还需考虑操作条件的控制，如进料流量、回流比例、塔顶温度等参数的调节，以保证塔内的稳定操作。
总的来说，精馏塔在化工原理课程设计中具有重要的地位，它不仅是理论知识
的应用，更是对学生综合运用化工原理、热力学、传质动力学等知识进行工程设计和操作的重要实践。
通过对精馏塔的学习和设计，不仅可以加深对化工原理的理解，更可以培养学生的工程实践能力和创新思维，为将来的工程实践打下坚实的基础。
化工原理课程设计——精馏塔
(二)
塔板的类型与选择
塔板是板式塔的主要构件,分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业应用以错 流式塔板为主，常用的错流式塔板主要有下列几种。
1. 泡罩塔板
泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要元件为升气管及泡罩。泡罩安装 在升气管的顶部，分圆形和条形两种，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩尺寸分 为ϕ80 mm、ϕ100 mm、ϕ150mm三种，可根据塔径的大小选择。通常塔径小于 1 OOO mm,选用ϕ80 mm的泡罩；塔径大于 2 000 mm,选用ϕ150 mm的泡罩。 泡罩塔板的主要优点是操作弹性较大，液气比范围大,不易堵塞，适于处理各 种物料，操作稳定可靠。其缺点是结构复杂，造价高； 板上液层厚， 塔板压降大， 生产能力及板效率较低。近年来，泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代。在 设计中除特殊需要（如分离粘度大、易结焦等物系)外一般不宜选用。
σ，m
N m
双组分混合液体的表面张力 σm 可按下式计算
m
式中
x x
A B A A B
B
m
-混合液体的平均表面张力 ，
A
B
-纯组分 A，B 的表面张力
xA,xB-A,B 组分的摩尔分率 4、氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为 35.3×103kJ/kmol 纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式计算：
纯组分在任何温度下得密度可由下式计算： 苯 ρA=912-1.187t 氯苯 ρB=1127-1.111t 3、组分的表面张力 σ 温度，℃ 80 苯 氯苯 21.2 26.1 85 20.6 25.7 110 17.3 22.7 115 16.8 22.2 120 16.3 21.6 131 15.3 20.4 式中 t 为温度，℃
化工原理课程设计任务书精馏塔
化工原理课程设计任务书精馏塔一、设计内容1.设计方案的确定〔设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、要紧设备的形式进行简要的论述。
〕(1)操作压力 (2)进料状态 (3)加热方式 (4)热能利用2.要紧设备的工艺设计运算(1)物料衡算; (2)热量衡;(3)回流比的确定;(4)工艺参数的选定;(5)理论塔板数的确定3.塔板及塔的要紧尺寸的设计(设备的结构设计和工艺尺寸的设计运算。
)(1)塔板间距的确定(2) 塔径的确定(3) 塔板布置及板上流体流程的确定4. 流体力学的运算及有关水力性质的校核5. 板式精馏塔辅助设备的选型:典型辅助设备要紧工艺尺寸的运算，设备的规格、型号的选定。
6.绘制流程图及精馏塔的装配图: 工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，要紧测量点。
要紧设备的工艺条件图：主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的运算结果用一张总图表示出来。
图面上应包括如下内容:①设备图形：指要紧尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等；②.技术特性：指装置的用途、生产能力、最大承诺压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性；③.设备组成一览表：注明组成设备的各部件的名称等。
应予以指出，以上设计全过程统称为设备的工艺设计。
完整的设备设计，应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图7.编写设计说明书：设计说明书的内容：①名目；②设计题目及原始数据(任务书)；③简述酒精精馏过程的生产方法及特点(设计方案简介)，④论述精馏总体结构(塔型、要紧结构)的选择和材料选择；⑤精馏过程有关运算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等) (工艺运算及要紧设备设计);⑥设计结果概要(设计结果汇总):要紧设备尺寸、衡算结果等;⑦主体设备设计运算及说明；⑧要紧零件的强度运算〔选做〕；⑨附属设备的选择(辅助设备的运算和选型,选做〕；⑩参考文献；(11)设计评述(后记)及其它．整个设计由论述，运算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；运算要求方法正确，误差小于设计要求，运算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达运算的结果。
化工原理课程设计-精馏塔
化工原理课程设计任务书(一)设计题目在抗生素类药物生产过程中,需要用甲醇溶液洗涤晶体,洗涤过滤后产生废甲醇溶液,其组成为含甲醇46%、水54%（质量分数），另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用，拟建立一套填料精馏塔，以对废甲醇溶液进行精馏，得到含水量≤0.3%（质量分数）的甲醇溶液。
设计要求废甲醇溶液的处理量为 3.6万吨/年，塔底废水中甲醇含量≤0.5%（质量分数）。
(二)操作条件1)操作压力常压2)进料热状态自选3)回流比自选4)塔底加热蒸汽压力 0.3Mpa（表压）(三)填料类型因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒，应选用金属散装填料，以便于定期拆卸和清洗。
填料类型和规格自选。
(四)工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。
(五)设计内容1、设计说明书的内容1)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)填料层压降的计算；6)液体分布器简要设计；7)精馏塔接管尺寸计算；8)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
摘要甲醇最早由木材和木质素干馏制的，故俗称木醇，这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。
无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
近年来，世界甲醇的生产能力发展速度较快。
甲醇工业的迅速发展，是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
由甲醇转化为汽油方法的研究成果，从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
近年来碳化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。
甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化，总体的趋势是走高。
随着原油价格的进一步提升，作为有机化工基础原料——甲醇的价格还会稳步提高。
国内又有一批甲醇项目在筹建。
这样，选择最好的工艺利设备，同时选用最合适的操作方法就成为投资者关注的重点。
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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
量、塔底产品带出的热量、塔设备的热损失、塔釜加热量、进料带入 的热量、回流带入热量、
其中：塔设备的热损失Q L 0.1QB
再沸器热负荷 QB 1.1 QV QW QR QF
冷凝器热负荷 Q C QV Q D Q R
QC 、QD —分别为塔顶冷凝器带走热量、塔顶产品带走热量
06.03.2021
表 1 板间距与塔径关系
塔 径 D, m
0.3～ 0.5 0.5～ 0.8 0.8～ 1.6 1.6～ 2.0
塔 板 间 距 HT mm 200～ 300 250～ 350 350～ 450 450～ 600
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2、 塔 径 D 的 初 估 与 圆 整
根据流量公式计算塔径，即 D 4V S
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（ 3） 加 料 板 位 置 的 确 定
求 出 精 馏 段 操 作 线 和 提 馏 段 操 作 线 的 交 点 x q 、 y q ， 并 以x q 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 。
(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。
其 中 利 用 t～ x～ y 关 系 ，并 借 助 二 次 样 条 插 入 的 方 法 ，求 得
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
表 2、 选 择 液 流 形 式 参 考 表
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
7以下
45 以 下
1200
9以下
9～ 70
1400
9以下
70 以 下
1500
10 以 下 70 以 下
2000
11 以 下 90 以 下 90～ 160
i
粘度： 的粘度
,
L
m
p
a
s
x i — 液相中组分 i 的摩尔分率
xi Li
实际理论板数
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N实
N理 ET
4、塔的气液负荷计算
(1)、精馏段气液负荷计算
V R 1D
L RD
VS
VMVm
3600 Vm
V—塔内气体摩尔流量
LS
LM Lm
3600 Lm
kmol/h
Vs—塔内气体体积流量 m3 s
（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
xn
D LD
xD
提馏段操作线方程：
L qF
W
yn1 L qF W xn L qF 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
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。
年处理量：25000 30000 35000 40000 45000 50000吨 料液初温：35℃ 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率） 塔顶产品浓度：98% 98.5%（苯质量分率） 塔底釜液含甲苯量不低于 98%(以质量计) 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压） 冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址：
用双溢流型塔板。
2
平 直 堰 的 hOW 按 下 式 计 算
hOW
2 .8 4
E
Lh
3
1 0 0 0 lW
式中
lW Lh
—堰 长 , —塔内液
m; 体流
量
，
0.7)D， 其 中 D 为 塔 径
(2).堰 上 液 层 高 度 hOW ：
堰上液层高度应适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则塔板压
强 增 大 ， 物 沫 夹 带 增 加 。 对 平 直 堰 ， 设 计 时 hOW 一 般 应 大 于 0.006m， 若 低 于 此 值 应 改 用 齿 形 堰 。 hOW 也 不 宜 超 过 0.06～ 0.07m， 否 则 可 改
C
C
20
20
0.2
(C20 值 可 由 S m i t h 关 联 图 求 取 )
由上式算出的塔径按部颁发塔盘标准圆整，圆整后的塔径除了必
须满足板间距与塔径的关系外，还须进行空塔气速校核。
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C20exp4[.5311.656Z25.549Z62 6.469Z53(0.474675
二．设备计算
二．塔和塔板主要工艺尺寸的设计
它包括板间距的初估，塔径的计算，塔板液流型式的确定，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，塔板布置和筛板的筛孔和开孔率，最后是水力校核和负荷性能图。
1、 板 间 距 H T 的 初 估
板间距的大小与液泛和雾沫夹带有密切的关系。板距取大些，塔 可允许气流以较高的速度通过，对完成一定生产任务，塔径可较小； 反之，所需塔径就要增大些。板间距取得大，还对塔板效率、操作弹 性及安装检修有利。但板间距增大以后，会增加塔身总高度，增加金 属耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而又会增加全塔的造价。初选 板间距时可参考下表所列的推荐值。
3000
11 以 下 110 以 下 110～ 200 200～ 300
4000
11 以 下 110 以 下 110～ 230 230～ 350
5000
11 以 下 110 以 下 110～ 250 250～ 400
6000
11 以 下
110～ 250 250～ 450
应用
用于较低 一般应用 高 液 气 比 极高 液 气 极
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。
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 xF
q 1
q 1
联 立 求 得 交 点 xq
R m in
xD yq yq xq
yq ， 然 后 代 入 方 程
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。
MVm 、 MLm —分别为精馏段气相平均分子量、液相平均分子量 Vm、 Lm —分别为精馏段气相平均密度、液相平均密度 kg m
(2)、提馏段气液负荷计算(同上)
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5、热量衡算
总热量衡算 QV QW QL QB QF QR
式中： QV 、QW、QL、QB、QF、QR 分别是塔顶蒸汽带出的热
(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.
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