板式塔设计
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'
hw , ho , W s , W s , W c , d o , t
W s ,W s ,W c , d o , t
W s W s 50 ~ 100 mm
'
'
W c 25 ~ 50 mm
Aa
p 128 式 10 23
d o 3 ~ 8 mm
d0 ＝ 0 .907 Aa t A0
3
Lh E l w
2
3
p 133 式 10 34
堰上液层高度how 不小于6ｍｍ（平顶堰）
液流收缩系数E由p134 图10-48查取。
孔数 n ＝
A0
d 02
4
3 ~ 4 mm
' s
D , H T , l w , h w , ho , W s , W , W c , d o , t 和 W d， ， how， n
式 10 31
p ＝ L gh f 500 ~ 600 Pa
由釜压查釜温， T釜 5％
求ＥＴ需假设釜温，最后要求釜温校核；
如hf超过允许值，可增大开孔率，使
u ,或h
液沫夹带
eV 0 . 1 kg 液体 kg 干气
eV L V eV 式 10 6 eV ＝
H d hw how
相对泡沫系数
hf
0 .5
h
f
2 3
p 111 式 10 8
p 133 式 10 34
0
how 2 . 84 10
3
Lh E l w
h f ＝ 0 . 153 (
Ls l w h0
)2 ) 0 . 153 ( u 0
塔板压降
h f hd hl 允许值
1 V u0 hd C 2g L 0 hl hw how
β查取 p132图10-46
p 釜 N p p ＋1atm
2
p107式10-4 C0查取 p132图10-45
3 ~ 4 mm
NP NT ET
全塔效率ET：查教材p118图10-20； “板”P8图1-2； 0 .245 或由奥康内尔关联式可得：E T 0 . 49 ( L )
由 xD 查 t D 设tW 定性温度为(tD+tW)／2
x
式1-16
内插法计算在定性温度下yA和xA 。 把x、y值带入公式： y
1 ( 1) x
求出α
查取A、B组分在定性温度下的粘度
A
B
L A x F B (1 x F )
，
E T 0 . 49 ( L )
p 釜 N p p ＋1atm
0 .245
求ＥＴ需假设釜温，最后要求釜温校核；
由釜压查釜温， T釜 5％
设计任务书单独一页，包括以上三项。
三、设计要求 按“板式塔设计”规定的基本内容完成各项任务。 1、绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图 （B4打印纸或坐标纸（25*35公分） ）； 2、给出各接口尺寸；估算冷凝器和再沸器的A，换 热器选型，不用校核。 3、给出冷却剂、加热剂用量。
工艺计算中最小回流比、理论板数和负荷性能图在坐标纸 （25*35公分）上做出，有局部放大。
查关联图p135
u ow
k
u0 u ow
1 .5 ~ 2 .0
hc 0 . 0061 0 . 725 hw 0 . 006 F 1 . 23
Ls lw
F ua V
0 .5
ua
Vs AT 2 A f
设 u ow
V s A0 u ow
u0
绘制负荷性能图
F , W ,V , L u
d2
4
0 0
接管尺寸
冷却剂、加热剂用量： 作热量衡算图 全凝器热负荷计算
Q c Vr c W c C
p
t 2 40 C ~ 45 C
t 2
t1
冷却剂用量
再沸器热负荷计算
Q B V rB W 蒸 汽 r蒸 汽
计算结果列热量衡算汇总表，Ｐ63 估算换热器面积，选型。
题分析讨论）。
设计方案的选定（简述选定理由）
1.精馏方式： 连续精馏、间歇精馏、特殊精馏； 2.操作压力： 常压、加压、减压； 3.塔板形式： 筛板、浮阀塔板； 物 料 流 程 图
4.加热方式： 间接蒸汽加热、直接蒸汽加热；
5.加料方式及进料热状况： 高位槽、加料泵； 6.回流液温度： 泡点回流 冷液回流 ts-tL=10~20℃。
加热剂用量
塔顶空间=1~2m，设人孔、测试口；
每8~10块板设一人孔， HT>600mm； 塔 高
加料口板间距加大，设测试口；
塔釜空间=3m，设人孔、测试口；
裙座=2m，设人孔两个。
绘图
物料流程图： 只标设备，不标特性。 塔板结构图：塔板分块、孔的排列、 降液管的尺寸； 塔体工艺图：
包括：总高、管口位置、板间距、管口方 位、标题栏、管口表、技术特性表。
塔板校核（流体力学验算）
塔板压降 h f 允许压降 液沫夹带
eV 0 . 1 kg 液体
常压 500 ~ 600 Pa 减压 塔顶负压
釜压 0 Pa
kg 干气
溢流液泛 H d H T hw
液体在降液管内的停留时间 3 ~ 5 s 漏液
k 1 .5 ~ 2 .0
绘图要求
25*35cm坐标纸
标题栏
撰写设计说明书
1.设计任务书（三项内容）
每项单独一页
2.目录
3.符号表 4.精馏方案的选择
正文
5.工艺计算
6.精馏塔的工艺尺寸设计 7.参考文献 8.结束语
每项单独一页
设计任务书
一、设计题目：年产 A 吨乙醇板式精馏塔工艺设计。 二、已知条件： 1．原料组成：含 B %（质量）乙醇 的？℃液体，其余为水。 2．产品要求：含量≥ C %（质量）的乙醇。 3．塔底残液要求：含乙醇≤0.5%（质量）。 4．加热剂：经压力调节后为0.2MPa（表压）的饱和水蒸气。 5．冷却剂：32℃的循环冷却水。 三、设计要求： 1、绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图； 2、给出各接口尺寸； 3、给出冷却剂、加热剂用量。
板式塔课程设计
整合知识 提高能力
一、课程设计分值：100分 二、纸张要求：B5复印纸50页 三、纪律要求：抄袭者0分 四、辅导地点：1-203 五、设计说明书16周周五交化原楼207。
设计任务书
一、设计题目：年产 ？ 吨乙醇、 *** 板式精馏塔工 艺设计。“年产8000吨乙醇筛板精馏塔工艺设计” 二、已知条件： 1．原料组成：含 ？ %（质量）乙醇 的 ？℃液体， 其余为水。 2．产品要求：含量≥ 93.4 %（质量）的乙醇。 3．塔底残液要求：含乙醇≤0.1%（质量）。 4．加热剂：经压力调节后为0.2MPa（表压）的饱和 水蒸气。 5．冷却剂：32℃的循环冷却水。 三、设计要求：1、 2、 3、
2
p 138 式 10 - 38
如降液管当量清液层高度Hd大，可
lw , H T
塔板校核
液体在降液管内的停留时间
漏液
k u0 u ow
Af H d Ls
3 ~ 5s
Af
1 .5 ~ 2 .0
hd hc
漏液点关联图p135
漏 液
1 V u ow hd C 2g L 0
塔板校核： 做出负荷性能图 顺序： D →负荷性能图 →操作线 →操作线弹性 →计算结果汇总表
塔板布置
选择液流形式 板面分区
W s W s 50 ~ 100 mm
'
Wc
W c 25 ~ 50 mm
d o 3 ~ 8 mm
t 2 . 5 ~ 5 d o
开孔率： A0 Aa
溢流装置
选择降液管，溢流堰等 0 . 8( 建议下取 )
hn hw
堰上液层高度how
how
不小于6ｍｍ 6 mm 时采用齿形堰
出口堰高hw
hw 20 ~ 50 mm
降液管底隙高度ho
ho 20 ~ 25 mm hw
降液管、受液盘的结构及尺寸，ｐ131
工艺计算
计算顺序：物料衡算→最小回流比和最少理论板→确定 R →
理论塔板数→全塔效率→实际板数及实际进料位置
1、物料衡算：作出物料衡算示意图，取300天／年， 24小时/天计，根据原料组成和处理量、产品要求等， 决定各处的组成和流量，列物料衡算汇总表
名称 原料 F 乙醇 水 釜液 W 乙醇 水 馏出 液 D 乙醇 水 摩尔流量 摩尔组成 质量流量 质量组成 平均分子量
2
t 2 . 5 ~ 5 d o
p 128
uo
分块
5 ~ 15 %
u 0＝ Vs A0
式 10 24
当塔径小于900mm时采用整块式塔板；当塔径大于800mm时， 由于人能在塔内进行装拆，可采用分块式塔板； 塔径为800~900mm时，可根据具体情况任意选用上述两种结构。
how 2 . 84 10
A n＝
Vs u
A T＝
uf教材p130式10-29，10-27，图10-42查Cf20
塔径D计算（方法2 根据适宜的空塔气速，求出塔径 ） 初选 H T 计算 u max 计算
u
u
D
4V u
D圆整 计算
4
AT
泛点百分率 umax 75 ~ 85 %
确定塔径D
验算
AT
D
2
塔径D，圆整： D＜1m，100mm一档，D＞1m， 200mm一档。 由p127图10-40查Wd/D，计算降液管宽Wd。
VG
过量液沫夹带线
4
Vmax
正常操作区
液泛线 5
1 液相下限线
V
V min V max 上弹性系数 2 V ——液相上限线 下弹性系数
VL
操作弹性
V max
Vmin
O
V V min
3
漏液线
1.5~2
设计结果列表
塔板的负荷性能图
塔体工艺尺寸设计
确定塔高
设置测量口 测温、测压
各接口尺寸：
0 .2
' s
L V V
0 .5
D圆整
选 H T u f u An AT A f
泛点百分率
u uf
选
lw
（ 0 . 6～ 0 . 8 下限） D 图 10 40）
Af AT
D
4 D
2
（ p 127
0 .75 ~ 0 .85 建议取上限
液沫夹带分率
L
1 V
液沫夹带率Ψ 可由p132图10-47查取。泛点百分率：un/uf 如eV超过允许值，可
D , H T
6
关联图10-47
经验式
ev 5 . 7 10
un H H T
f
3 .2
式 10 32
溢流液泛
H d H T hw
Af
分块（通道板）p12
Ws
Aa
Aa
Ws
’
Af ’
边缘区Wc
u0
安定区
筛孔排列形式
（正三角形）
溢流区Af
鼓泡区Aa
结构参数的设计
D , H T , l w , h w , ho , W s , W , W c , d o , t
确定塔径D（方法1）
教材p129表10-1
u f C f 20 20
工艺流程图画在说明书中。
设计步骤
选定设计方案 进行工艺计算 物料流程图 实际塔板数、各接口尺寸、换热 器选型、冷却剂、加热剂用量。
塔板结构设计
塔体工艺尺寸设计
塔板结构图
塔体工艺图
撰写设计说明书：封面、目录、设计任务书、设计方案
的论证及选定、工艺计算（物料及热量衡算；操作条件和Ｒ的选定；ＮＴ、 ＮＰ计算；进料口位置）、塔板结构设计、塔体工艺尺寸设计、辅助 设备的选型（接管等）、符号表、参考文献、结束语（设计评价、问
μ查取：p276“教材”附录6。
NP
NT ET
N 进料 ＝
N T精 ET
1
计算结果列表 精馏塔工艺参数汇总表 Np N精 N提 ET NT R内 Rmin
R外
塔板工艺尺寸设计
精馏段第一块塔板
为什么？
选择设计板：
提馏段第一块塔板
板面布置： 选择降液管形式 塔板分区
结构参数设计：
D , H T , lW , hW , ho , ' W s ,W s ,W c , t , d 0
2、精馏工艺条件计算 从经济核算角度，利用吉利兰图用捷算法估算R和NT。 1）、回流比的选取
①确定Rmin，Nmin（图解法） （要局部放大图） ②利用吉利兰图确定一系列N-R相关数据（列N-R 对应表） ③绘出N－R关系图（坐标纸）。 ④由急剧下降向平缓过渡阶段所对应R为操作R（稍大）。 ⑤根据回流液热状况确定塔外回流比。 2）、理论板的确定 图解法（局部放大） 3）、实际塔板数的确定
hw , ho , W s , W s , W c , d o , t
W s ,W s ,W c , d o , t
W s W s 50 ~ 100 mm
'
'
W c 25 ~ 50 mm
Aa
p 128 式 10 23
d o 3 ~ 8 mm
d0 ＝ 0 .907 Aa t A0
3
Lh E l w
2
3
p 133 式 10 34
堰上液层高度how 不小于6ｍｍ（平顶堰）
液流收缩系数E由p134 图10-48查取。
孔数 n ＝
A0
d 02
4
3 ~ 4 mm
' s
D , H T , l w , h w , ho , W s , W , W c , d o , t 和 W d， ， how， n
式 10 31
p ＝ L gh f 500 ~ 600 Pa
由釜压查釜温， T釜 5％
求ＥＴ需假设釜温，最后要求釜温校核；
如hf超过允许值，可增大开孔率，使
u ,或h
液沫夹带
eV 0 . 1 kg 液体 kg 干气
eV L V eV 式 10 6 eV ＝
H d hw how
相对泡沫系数
hf
0 .5
h
f
2 3
p 111 式 10 8
p 133 式 10 34
0
how 2 . 84 10
3
Lh E l w
h f ＝ 0 . 153 (
Ls l w h0
)2 ) 0 . 153 ( u 0
塔板压降
h f hd hl 允许值
1 V u0 hd C 2g L 0 hl hw how
β查取 p132图10-46
p 釜 N p p ＋1atm
2
p107式10-4 C0查取 p132图10-45
3 ~ 4 mm
NP NT ET
全塔效率ET：查教材p118图10-20； “板”P8图1-2； 0 .245 或由奥康内尔关联式可得：E T 0 . 49 ( L )
由 xD 查 t D 设tW 定性温度为(tD+tW)／2
x
式1-16
内插法计算在定性温度下yA和xA 。 把x、y值带入公式： y
1 ( 1) x
求出α
查取A、B组分在定性温度下的粘度
A
B
L A x F B (1 x F )
，
E T 0 . 49 ( L )
p 釜 N p p ＋1atm
0 .245
求ＥＴ需假设釜温，最后要求釜温校核；
由釜压查釜温， T釜 5％
设计任务书单独一页，包括以上三项。
三、设计要求 按“板式塔设计”规定的基本内容完成各项任务。 1、绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图 （B4打印纸或坐标纸（25*35公分） ）； 2、给出各接口尺寸；估算冷凝器和再沸器的A，换 热器选型，不用校核。 3、给出冷却剂、加热剂用量。
工艺计算中最小回流比、理论板数和负荷性能图在坐标纸 （25*35公分）上做出，有局部放大。
查关联图p135
u ow
k
u0 u ow
1 .5 ~ 2 .0
hc 0 . 0061 0 . 725 hw 0 . 006 F 1 . 23
Ls lw
F ua V
0 .5
ua
Vs AT 2 A f
设 u ow
V s A0 u ow
u0
绘制负荷性能图
F , W ,V , L u
d2
4
0 0
接管尺寸
冷却剂、加热剂用量： 作热量衡算图 全凝器热负荷计算
Q c Vr c W c C
p
t 2 40 C ~ 45 C
t 2
t1
冷却剂用量
再沸器热负荷计算
Q B V rB W 蒸 汽 r蒸 汽
计算结果列热量衡算汇总表，Ｐ63 估算换热器面积，选型。
题分析讨论）。
设计方案的选定（简述选定理由）
1.精馏方式： 连续精馏、间歇精馏、特殊精馏； 2.操作压力： 常压、加压、减压； 3.塔板形式： 筛板、浮阀塔板； 物 料 流 程 图
4.加热方式： 间接蒸汽加热、直接蒸汽加热；
5.加料方式及进料热状况： 高位槽、加料泵； 6.回流液温度： 泡点回流 冷液回流 ts-tL=10~20℃。
加热剂用量
塔顶空间=1~2m，设人孔、测试口；
每8~10块板设一人孔， HT>600mm； 塔 高
加料口板间距加大，设测试口；
塔釜空间=3m，设人孔、测试口；
裙座=2m，设人孔两个。
绘图
物料流程图： 只标设备，不标特性。 塔板结构图：塔板分块、孔的排列、 降液管的尺寸； 塔体工艺图：
包括：总高、管口位置、板间距、管口方 位、标题栏、管口表、技术特性表。
塔板校核（流体力学验算）
塔板压降 h f 允许压降 液沫夹带
eV 0 . 1 kg 液体
常压 500 ~ 600 Pa 减压 塔顶负压
釜压 0 Pa
kg 干气
溢流液泛 H d H T hw
液体在降液管内的停留时间 3 ~ 5 s 漏液
k 1 .5 ~ 2 .0
绘图要求
25*35cm坐标纸
标题栏
撰写设计说明书
1.设计任务书（三项内容）
每项单独一页
2.目录
3.符号表 4.精馏方案的选择
正文
5.工艺计算
6.精馏塔的工艺尺寸设计 7.参考文献 8.结束语
每项单独一页
设计任务书
一、设计题目：年产 A 吨乙醇板式精馏塔工艺设计。 二、已知条件： 1．原料组成：含 B %（质量）乙醇 的？℃液体，其余为水。 2．产品要求：含量≥ C %（质量）的乙醇。 3．塔底残液要求：含乙醇≤0.5%（质量）。 4．加热剂：经压力调节后为0.2MPa（表压）的饱和水蒸气。 5．冷却剂：32℃的循环冷却水。 三、设计要求： 1、绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图； 2、给出各接口尺寸； 3、给出冷却剂、加热剂用量。
板式塔课程设计
整合知识 提高能力
一、课程设计分值：100分 二、纸张要求：B5复印纸50页 三、纪律要求：抄袭者0分 四、辅导地点：1-203 五、设计说明书16周周五交化原楼207。
设计任务书
一、设计题目：年产 ？ 吨乙醇、 *** 板式精馏塔工 艺设计。“年产8000吨乙醇筛板精馏塔工艺设计” 二、已知条件： 1．原料组成：含 ？ %（质量）乙醇 的 ？℃液体， 其余为水。 2．产品要求：含量≥ 93.4 %（质量）的乙醇。 3．塔底残液要求：含乙醇≤0.1%（质量）。 4．加热剂：经压力调节后为0.2MPa（表压）的饱和 水蒸气。 5．冷却剂：32℃的循环冷却水。 三、设计要求：1、 2、 3、
2
p 138 式 10 - 38
如降液管当量清液层高度Hd大，可
lw , H T
塔板校核
液体在降液管内的停留时间
漏液
k u0 u ow
Af H d Ls
3 ~ 5s
Af
1 .5 ~ 2 .0
hd hc
漏液点关联图p135
漏 液
1 V u ow hd C 2g L 0
塔板校核： 做出负荷性能图 顺序： D →负荷性能图 →操作线 →操作线弹性 →计算结果汇总表
塔板布置
选择液流形式 板面分区
W s W s 50 ~ 100 mm
'
Wc
W c 25 ~ 50 mm
d o 3 ~ 8 mm
t 2 . 5 ~ 5 d o
开孔率： A0 Aa
溢流装置
选择降液管，溢流堰等 0 . 8( 建议下取 )
hn hw
堰上液层高度how
how
不小于6ｍｍ 6 mm 时采用齿形堰
出口堰高hw
hw 20 ~ 50 mm
降液管底隙高度ho
ho 20 ~ 25 mm hw
降液管、受液盘的结构及尺寸，ｐ131
工艺计算
计算顺序：物料衡算→最小回流比和最少理论板→确定 R →
理论塔板数→全塔效率→实际板数及实际进料位置
1、物料衡算：作出物料衡算示意图，取300天／年， 24小时/天计，根据原料组成和处理量、产品要求等， 决定各处的组成和流量，列物料衡算汇总表
名称 原料 F 乙醇 水 釜液 W 乙醇 水 馏出 液 D 乙醇 水 摩尔流量 摩尔组成 质量流量 质量组成 平均分子量
2
t 2 . 5 ~ 5 d o
p 128
uo
分块
5 ~ 15 %
u 0＝ Vs A0
式 10 24
当塔径小于900mm时采用整块式塔板；当塔径大于800mm时， 由于人能在塔内进行装拆，可采用分块式塔板； 塔径为800~900mm时，可根据具体情况任意选用上述两种结构。
how 2 . 84 10
A n＝
Vs u
A T＝
uf教材p130式10-29，10-27，图10-42查Cf20
塔径D计算（方法2 根据适宜的空塔气速，求出塔径 ） 初选 H T 计算 u max 计算
u
u
D
4V u
D圆整 计算
4
AT
泛点百分率 umax 75 ~ 85 %
确定塔径D
验算
AT
D
2
塔径D，圆整： D＜1m，100mm一档，D＞1m， 200mm一档。 由p127图10-40查Wd/D，计算降液管宽Wd。
VG
过量液沫夹带线
4
Vmax
正常操作区
液泛线 5
1 液相下限线
V
V min V max 上弹性系数 2 V ——液相上限线 下弹性系数
VL
操作弹性
V max
Vmin
O
V V min
3
漏液线
1.5~2
设计结果列表
塔板的负荷性能图
塔体工艺尺寸设计
确定塔高
设置测量口 测温、测压
各接口尺寸：
0 .2
' s
L V V
0 .5
D圆整
选 H T u f u An AT A f
泛点百分率
u uf
选
lw
（ 0 . 6～ 0 . 8 下限） D 图 10 40）
Af AT
D
4 D
2
（ p 127
0 .75 ~ 0 .85 建议取上限
液沫夹带分率
L
1 V
液沫夹带率Ψ 可由p132图10-47查取。泛点百分率：un/uf 如eV超过允许值，可
D , H T
6
关联图10-47
经验式
ev 5 . 7 10
un H H T
f
3 .2
式 10 32
溢流液泛
H d H T hw
Af
分块（通道板）p12
Ws
Aa
Aa
Ws
’
Af ’
边缘区Wc
u0
安定区
筛孔排列形式
（正三角形）
溢流区Af
鼓泡区Aa
结构参数的设计
D , H T , l w , h w , ho , W s , W , W c , d o , t
确定塔径D（方法1）
教材p129表10-1
u f C f 20 20
工艺流程图画在说明书中。
设计步骤
选定设计方案 进行工艺计算 物料流程图 实际塔板数、各接口尺寸、换热 器选型、冷却剂、加热剂用量。
塔板结构设计
塔体工艺尺寸设计
塔板结构图
塔体工艺图
撰写设计说明书：封面、目录、设计任务书、设计方案
的论证及选定、工艺计算（物料及热量衡算；操作条件和Ｒ的选定；ＮＴ、 ＮＰ计算；进料口位置）、塔板结构设计、塔体工艺尺寸设计、辅助 设备的选型（接管等）、符号表、参考文献、结束语（设计评价、问
μ查取：p276“教材”附录6。
NP
NT ET
N 进料 ＝
N T精 ET
1
计算结果列表 精馏塔工艺参数汇总表 Np N精 N提 ET NT R内 Rmin
R外
塔板工艺尺寸设计
精馏段第一块塔板
为什么？
选择设计板：
提馏段第一块塔板
板面布置： 选择降液管形式 塔板分区
结构参数设计：
D , H T , lW , hW , ho , ' W s ,W s ,W c , t , d 0
2、精馏工艺条件计算 从经济核算角度，利用吉利兰图用捷算法估算R和NT。 1）、回流比的选取
①确定Rmin，Nmin（图解法） （要局部放大图） ②利用吉利兰图确定一系列N-R相关数据（列N-R 对应表） ③绘出N－R关系图（坐标纸）。 ④由急剧下降向平缓过渡阶段所对应R为操作R（稍大）。 ⑤根据回流液热状况确定塔外回流比。 2）、理论板的确定 图解法（局部放大） 3）、实际塔板数的确定