精馏塔课程设计
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化工工艺与设备课程设计
精馏塔设计
精馏塔课程设计
1
第一部分 前言
一、课程设计的目的 运用已经学过的各门课程的知识，特别是《化工原理》
进行化工单元设备中常见设备——精馏塔的设计，达到以下 几方面目的。
❖ 培养学生综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关 知识和数据、进行化工设备初步设计的能力。
❖ 培养学生独立工作及发现问题、分析问题、解决问题 的综合能力。
华南理工 石油化工 高等教育
精馏塔课程设计
8
第二部分 工艺计算设计要点
❖ 物料衡算 ❖ 塔顶和塔底温度和压力的确定 ❖ 冷凝器及再沸器热负荷的确定 ❖ 关于混合物物性参数的计算 ❖ 关于回流比的选择 ❖ 全塔效率的计算 ❖ 部分物性数据
精馏塔课程设计
9
一、物料平衡 1. 目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。
原料组成：（例如：乙醇45%（体积）
进料状态：（泡点）
产品要求：（例如：塔顶产品 含乙醇93%；回
收率99%)
塔顶压力： （1. 03 atm（精绝馏塔对课压程设强计 ）
3
2. 设计任务
⑴ 工艺设计
产品组成：xD,xW（通过物料衡算） 操作条件：TD,PD,TW,PW 回流比：最小回流比，Rm；操作回流比，R 塔板数：提馏段板数；精馏段板数
2. 方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔底产品浓度要求，通 过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组份体 系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算(注：浓度或组成 有效数字位数，一般取小数点后4位)。
二、塔顶压力、温度的确定
1、回流罐凝液温度的初步确定
回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，
由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介
质时（水温：25～30℃），凝液温度可取
40～50℃ ，保证冷凝器要有10～20℃ 温度的
传热温差。但要注意水的出口精不馏塔高课程于设5计0℃。
10
2、求理论板数的简捷法 回流比的确定 原则：先确定Rmin，再根据各种经济因素确定适宜的R 。
绘图法，或逐板计算法
精馏塔课程设计
Baidu Nhomakorabea
11
若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个 和 Rmin 值； 若在轻、重关键组分之间还有 k 个其它组分，则 有 k+1 个
早完成早自由
精馏塔课程设计
6
四、课程设计过程注意问题
❖ 认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。 ❖ 计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，
避免大的返工。 ❖ 要求来教室进行设计，每天签到与检查进度。
精馏塔课程设计
7
五、参考资料
No
题名
1 冷换设备工艺计算手册
2 石油加工单元过程原理．上
(P284)。
Nmin
lo
g1xDxD1xW xW Y1exp11 1 1 51 47 .4.2 X XX X 0.51
logm 精馏塔课程设计YNNm in XRRm in
12
N2
R1
2、回流罐压力的初步计算
用泡点方程计算回流罐的压力。
常压或减压时：
PPi0xi
P 0 用Antonine(安托因)方程计算
3、回流罐压力的确定 （1）计算值大于101.3kPa时，采用加压操作。 （2）计算值小于101.3kPa时，采用常压或减压操作。 4、塔顶压力的确定。
回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可 取0.1----0.2 atm，减压塔可取25 mmHg左右。
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5、塔顶温度的确定 在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温度即为塔顶温度。
6、塔底压力的确定 塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。 常、加压塔的每板压降可取：3-6mmHg； 减压塔的每板压降可取： 2-3mmHg。
7、塔底温度的确定 在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。
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三、冷凝器及再沸器热负荷的确定
1、冷凝器热负荷的计算
冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露 点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可 用以下办法计算。
塔径：D
热负荷：冷凝器和再沸器热负荷
（2） 塔板设计：填料塔，筛板塔，浮阀塔，泡罩塔各班随
机抽选（或自主分配，班与班之间不许重复）
（3） 塔板设计：溢流装置；塔板布置；流体力学校核。
（4） 辅助设备选用：
冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。
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3. 需要上交的材料 ⑴ 设计说明书，主要包括： 和设计工艺说明书 ⑴ 设计说明书，按学校毕业设计格式要求：
❖ 提高计算能力、培养工程实际观念。
❖ 深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各 主要部件的结构及作用。
❖ 培养学生认真的学风和工作作风。
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二、课程设计的任务
1. 已知条件 分离对象：
乙醇和水混合物分离； 处 理 量：（ ：XXXX吨/年，
XXXX=（学号后三位*1000） 如： 学号110130085，处理量为8.5万吨/年
露点气
Qc
泡点液
相，Td
相，Tb
HV 液相，Td
HL=Cp(Td-Tb)
Qc=Hv+HL
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2、再沸器热负荷的计算
3 石油加工单元过程原理．下
4 化工原理课程设计
5 化工原理课程设计
6
化工原理课程设计： 化工传递与单元操作课程设计
7 常用化工单元设备设计
8 石油炼制图表计算机处理方法
9 传热学
责任者 刘巍等 沈复等 沈复等 刘雪暖 裴世红
出版社 石油化工 石油化工 石油化工 石油大学 大连理工
贾绍义 天津大学
李功样 金桂三 杨世铭
和 Rmin值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。
应用恩德伍德公式的条件： (1) 塔内汽、液相为恒摩尔流； (2) 各组分的相对挥发度为常数。
理论板数的简捷计算法：
方法：将多组分精馏过程简化为轻、重关键组分的双组分精
馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。
基本关系式：芬斯克方程、恩德伍德方程和吉利兰关联图
含以下内容： 工艺设计（物料和能量计算）， 塔板设计， 塔
的辅助设备选用， 计算结果汇总表， 结果与讨论
(2)带控制点的工艺流程（A2） (3)计算草稿
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三、日程安排
2014年9月1日——10月17日共六周. 10月17日交说明书， 其中： 熟悉流程，查阅文献（第一周） 工艺计算（第二周） 塔板设计：（第三周） 附属设备选用：（第四周） 绘图：（第五周） 整理说明书(第六周) 注意：时间很充裕，可能不按此时间进度要求，提前完成
精馏塔设计
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第一部分 前言
一、课程设计的目的 运用已经学过的各门课程的知识，特别是《化工原理》
进行化工单元设备中常见设备——精馏塔的设计，达到以下 几方面目的。
❖ 培养学生综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关 知识和数据、进行化工设备初步设计的能力。
❖ 培养学生独立工作及发现问题、分析问题、解决问题 的综合能力。
华南理工 石油化工 高等教育
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8
第二部分 工艺计算设计要点
❖ 物料衡算 ❖ 塔顶和塔底温度和压力的确定 ❖ 冷凝器及再沸器热负荷的确定 ❖ 关于混合物物性参数的计算 ❖ 关于回流比的选择 ❖ 全塔效率的计算 ❖ 部分物性数据
精馏塔课程设计
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一、物料平衡 1. 目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。
原料组成：（例如：乙醇45%（体积）
进料状态：（泡点）
产品要求：（例如：塔顶产品 含乙醇93%；回
收率99%)
塔顶压力： （1. 03 atm（精绝馏塔对课压程设强计 ）
3
2. 设计任务
⑴ 工艺设计
产品组成：xD,xW（通过物料衡算） 操作条件：TD,PD,TW,PW 回流比：最小回流比，Rm；操作回流比，R 塔板数：提馏段板数；精馏段板数
2. 方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔底产品浓度要求，通 过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组份体 系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算(注：浓度或组成 有效数字位数，一般取小数点后4位)。
二、塔顶压力、温度的确定
1、回流罐凝液温度的初步确定
回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，
由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介
质时（水温：25～30℃），凝液温度可取
40～50℃ ，保证冷凝器要有10～20℃ 温度的
传热温差。但要注意水的出口精不馏塔高课程于设5计0℃。
10
2、求理论板数的简捷法 回流比的确定 原则：先确定Rmin，再根据各种经济因素确定适宜的R 。
绘图法，或逐板计算法
精馏塔课程设计
Baidu Nhomakorabea
11
若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个 和 Rmin 值； 若在轻、重关键组分之间还有 k 个其它组分，则 有 k+1 个
早完成早自由
精馏塔课程设计
6
四、课程设计过程注意问题
❖ 认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。 ❖ 计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，
避免大的返工。 ❖ 要求来教室进行设计，每天签到与检查进度。
精馏塔课程设计
7
五、参考资料
No
题名
1 冷换设备工艺计算手册
2 石油加工单元过程原理．上
(P284)。
Nmin
lo
g1xDxD1xW xW Y1exp11 1 1 51 47 .4.2 X XX X 0.51
logm 精馏塔课程设计YNNm in XRRm in
12
N2
R1
2、回流罐压力的初步计算
用泡点方程计算回流罐的压力。
常压或减压时：
PPi0xi
P 0 用Antonine(安托因)方程计算
3、回流罐压力的确定 （1）计算值大于101.3kPa时，采用加压操作。 （2）计算值小于101.3kPa时，采用常压或减压操作。 4、塔顶压力的确定。
回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可 取0.1----0.2 atm，减压塔可取25 mmHg左右。
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13
5、塔顶温度的确定 在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温度即为塔顶温度。
6、塔底压力的确定 塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。 常、加压塔的每板压降可取：3-6mmHg； 减压塔的每板压降可取： 2-3mmHg。
7、塔底温度的确定 在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。
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三、冷凝器及再沸器热负荷的确定
1、冷凝器热负荷的计算
冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露 点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可 用以下办法计算。
塔径：D
热负荷：冷凝器和再沸器热负荷
（2） 塔板设计：填料塔，筛板塔，浮阀塔，泡罩塔各班随
机抽选（或自主分配，班与班之间不许重复）
（3） 塔板设计：溢流装置；塔板布置；流体力学校核。
（4） 辅助设备选用：
冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。
精馏塔课程设计
4
3. 需要上交的材料 ⑴ 设计说明书，主要包括： 和设计工艺说明书 ⑴ 设计说明书，按学校毕业设计格式要求：
❖ 提高计算能力、培养工程实际观念。
❖ 深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各 主要部件的结构及作用。
❖ 培养学生认真的学风和工作作风。
精馏塔课程设计
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二、课程设计的任务
1. 已知条件 分离对象：
乙醇和水混合物分离； 处 理 量：（ ：XXXX吨/年，
XXXX=（学号后三位*1000） 如： 学号110130085，处理量为8.5万吨/年
露点气
Qc
泡点液
相，Td
相，Tb
HV 液相，Td
HL=Cp(Td-Tb)
Qc=Hv+HL
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15
2、再沸器热负荷的计算
3 石油加工单元过程原理．下
4 化工原理课程设计
5 化工原理课程设计
6
化工原理课程设计： 化工传递与单元操作课程设计
7 常用化工单元设备设计
8 石油炼制图表计算机处理方法
9 传热学
责任者 刘巍等 沈复等 沈复等 刘雪暖 裴世红
出版社 石油化工 石油化工 石油化工 石油大学 大连理工
贾绍义 天津大学
李功样 金桂三 杨世铭
和 Rmin值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。
应用恩德伍德公式的条件： (1) 塔内汽、液相为恒摩尔流； (2) 各组分的相对挥发度为常数。
理论板数的简捷计算法：
方法：将多组分精馏过程简化为轻、重关键组分的双组分精
馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。
基本关系式：芬斯克方程、恩德伍德方程和吉利兰关联图
含以下内容： 工艺设计（物料和能量计算）， 塔板设计， 塔
的辅助设备选用， 计算结果汇总表， 结果与讨论
(2)带控制点的工艺流程（A2） (3)计算草稿
精馏塔课程设计
5
三、日程安排
2014年9月1日——10月17日共六周. 10月17日交说明书， 其中： 熟悉流程，查阅文献（第一周） 工艺计算（第二周） 塔板设计：（第三周） 附属设备选用：（第四周） 绘图：（第五周） 整理说明书(第六周) 注意：时间很充裕，可能不按此时间进度要求，提前完成