化工原理课程设计板式塔课程设计

un 泛点百分率 uf 75 ~ 85%
u f C(
AT

4
D
2
选
lw
D = 0.5 ~ 0.7
C C 20 (
l v 0.5 ) v 0.2
20 )
D圆整 初选塔径 1米以下100 进制
结构参数的设计 ' hw , ho ,Ws ,Ws ,Wc , do , t how
单 位××××× 设 计 者 ××× ×号 指导教师 ××× 日 期 ×××
主要参考资料
1. 《化学工程手册》——物性数据
2. 《化工制图》——制图标准 3. 《化工过程及设备设计》——设计过程 4. 《化工原理（上，下册）》 5. 《化工原理实验》
6. 《材料与零部件》——管子规格
其它要求
统一用A4复印纸书写，封皮打印，左侧装订； 17周四 交
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。
4、选择附属设备（泵、换热器、流量计等）
设计步骤
1、设计方案的选定 2、工艺计算 物料流程图 实际塔板数、各接口尺寸、 冷却剂、加热剂用量。 塔板结构图 塔体工艺图
3、塔板结构设计
4、塔体工艺尺寸设计
塔板校核
做出负荷性能图
板面布置
板面分区 塔径D>1m 分块，至 少有一宽度为400mm
Wc 25-50mm
Af
筛孔、浮阀排列 形式
Aa Ws’ Af’
Ws50-100mm
筛板塔： 筛板塔孔径d0，孔间距t=(2.5-5) d0 浮阀塔： F1型 阀孔直径d0=39mm，孔间距 t=(75mm、100、125、150）
DN65 PN1.0MPa DN200 DN125 DN20 DN20 DN20 DN32 DN500 PN1.0MPa PN1.0MPa PN1.6MPa PN1.6MPa PN1.6MPa PN1.0MPa PN1.0MPa
m k 1-5
k
河北科技大学
设 制 审 批 计 图 核 准 浮阀精馏塔 工艺条件图 图 号 材 料 比 例
裙座=2m，设人孔两个。
绘图
物料流程图： 只标设备名称，物料组成、流量。
塔板结构图： 塔板分块、孔的排列、降液管的尺寸；
塔体工艺图： 总高、管口位置、板间距、管口方位、 管口表、技术特性表。
河北科技大学
设 制 审 批 计 图 核 准 精馏塔塔板 工艺条件图 图 号 材 料 比 例
1:10
重 量
A0 d0 2 开孔率： φ= = 0.907( ) Aa t
Aa（鼓泡区）根据一定的公式计算，并计算出开孔数、 或阀数
结构参数的设计
D, HT , l w , hw , ho ,Ws ,W ,Wc , d o , t Vs 确定塔径D un An
初选
' s
H T 计算 u f
计算
un
计算 An AT Af
精品课件！
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注意事项

设计方法以一本书为主，不要混用。 说明书中的数据、公式要注明出处。


课程设计的成绩组成：
说明书、图、平时印象、答辩。
Qc Vrc Wc C p t 2 t1
t2 400 C ~ 450 C
冷却剂用量
加热剂用量
QB VrB W蒸汽r蒸汽
将工艺计算结果列表
3、塔板结构设计

选择设计板 板面布置
精馏段第一块塔板 提馏段第一块塔板 选择降液管形式 塔板分区
结构参数设计 D, HT , lW , hW , ho ,Ws ,Ws' ,Wc , t , d 0
溢流强度
Lh i= < 3 .5 ~ 4 .5 LW
hn hw
计 算hOW
hw 20 ~ 50mm
ho 20 ~ 25mm hw
降液管、受液盘的结构及尺寸
hw hL - how hL = 60mm
Ws W 50 ~ 100mm
' s
Wc 25 ~ 50mm
塔板校核（流体力学验算）
液体在降液管内的停留时间 漏液
un = k ≥1.5 ~ 2.0 uow
= τ ≥3 ~ 5s
k：稳定系数
绘出负ຫໍສະໝຸດ Baidu性能图
负荷性能图
V
Vmax 操作弹性 Vmin
Vmax 上弹性系数 V
3-4
Vh
Lh
V 下弹性系数 Vmin L
1.5~2
设计结果列表
4、塔体工艺尺寸设计
确定塔高：H=(N-NF-NP-1)HT+NFHF+NPHP+HD+HB+H’ 液相回流口
GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88 GB9119.7-88
塔顶蒸汽管 排空管 回流管 进料管 塔底蒸进口管 热电阻接口 压力计接口 液位计接口 塔底液体出口管 人 孔
塔板压降
h f hd hl 允许值 常压
筛板塔 eV < 0.1 kg液体 kg干气
270 Pa < h f < 540 Pa
液沫夹带
浮阀塔计算泛点率 F
一般大塔 〈80-82%
<900mm塔 〈65-75%
负压塔 〈65-75%
溢流液泛
Hd HT hw
A f HT L
序 号 1 2 3 4 指 名 工作压力 操作温度 容 积 称 MPa °C m3 水 塔 底 0.113 106 41.3 乙醇－水 标 塔 顶 0.1 80
物 料 名 称
接
规 DN250 DN20 格 PN1.0MPa PN1.0MPa
管
标准号
表
密封面 形 式 平面 平面 平面 平面 平面 平面 平面 平面 平面 平面 用 途
三、设计内容： 1、确定设计方案 ( 精馏装置流程设计与论证 )。 2、板式塔的工艺计算： (1). 确定塔顶，塔底产品的质量与流量； (2). 确定塔顶，塔底控制温度； (3). 求算最小回流比，确定操作回流比； (4). 求算理论板层数 N ，确定加料位置； (5). 确定实际板层数，实际加料板位置； (6). 全塔热平衡，计算塔顶冷凝，冷却器热负荷 及冷却水消耗量；塔底再沸器热负荷及加热蒸汽消耗 量；
设计任务
一、设计题目：年产 A 吨乙醇-水板式精馏塔工艺设计。 二、已知条件： 1．原料组成：含 B %（质量）的粗乙醇溶液，其余 为水。 2．产品要求：含量≥ 93.5 %（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：30℃的循环冷却水。 6、进料状况：
3、 板式塔主要工艺尺寸的确定： (1)、确定塔高、塔径； (2)、 塔板设计，计算塔板各主要工艺尺寸， 进行流体力学的校核计算；塔板结构设计；并画 出塔的操作性能图； （3）绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工 艺图 (4)、给出各接口尺寸； (5)、撰写设计说明书和绘图。
设计说明书封面格式
年产 吨乙醇板式精馏塔 工艺设计说明书
数 量 第 1 页 共
1
页
管口方位图 1:30 p t c p a b f m
b
t t p d d d
t c k 1 2 16 17 t k 18 34 d k 35 36 d 37 38 d 39 序号 46 a b c d1-3 g f k g t1-4 p g
1-2 1-2
t m
g
g
技术特性表
上升气体出口 物料口
设置各种接口
加料口 气相回流口 下降液体出口
测试口 测温、测压、取样口 检修口 人孔、手孔
塔顶空间=1~2m，设人孔、测试口；
H=(N-NF-NP1)HT+NFHF+NPHP+HD+HB+H’
人孔，上下4-8层HT>600mm；
塔 高
加料口板间距加大，设测试 口；
塔釜空间=1-3m，设人孔、测试口；
5、撰写设计说明书
1、设计方案的选定
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： 筛板塔板； 浮阀塔板； 物 料 流 程 图
4.加热方式： 间接蒸汽加热
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
2、工艺计算
1:50
重 量
数 量 第 1 页 共
1
页
5、设计说明书内容
1.设计任务书
每项单独一页
2.目录
3.符号表 4.精馏方案的选择
正文 每项单独一页
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：评价、感受
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）的粗乙醇溶液，其余 为水。 2．产品要求：含量≥ 93.5 %（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：30℃的循环冷却水。 6、进料状况：
Np 塔板压降核算
计算塔釜压强 塔釜温度
ET=0.49(аμ)-0.245
（2）各接口尺寸 F ,W ,V , L u
d2
4
接管尺寸
注意u的选择：根据第1章流体流动选择合适的流速 进料管：泵加料 u= 1-3m/s；高位槽进料u= 0.5-1m/s 回流液管：泵回流 u= 1.5-3m/s；重力回流u= 0.5-1m/s （3）冷却剂、加热剂用量
（1）实际塔板数
N NP ET
回流比R ：
理论板捷算法 R N 吉利兰图 R R圆整 计算Rmin, R= 1.6~1.9Rmin
图解法
N 顶部局部放大5倍 底部局部放大25倍
整张图200×200
估算总板效率 根据经验设总板效率 校验ET 关联图 ET=0.49(аμ)-0.245 釜温 设t 校验 设塔板压降270-540Pa 计算а、μ（以定 性温度下、进料 组成计算） 计算а、μ（以定 性温度下、进料 组成计算） 关联图