乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计

1设计内容及任务

（一） 设计内容

乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计 （二） 设计任务

处理能力：3.6万吨/年，每年按300天计算，每天24小时连续运转。 原料乙醇-水溶液：7.4%组成（乙醇的质量分数） 产品要求：塔顶产品组成（质量分数）：≥38.2% 塔底的产品组成（质量分数）：≤0.1%

1) 塔型选择

根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为265.3kmol/h,由于产品黏度较小，流量增大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选择浮阀塔。

2) 操作条件

（1） 操作压力：塔顶压强为常压101.3kPa （2） 单板压降： 0.7KPa

（3） 进料状况：30°C 冷夜进料 （4） 回流比：自选

（5） 加热方式：间接蒸汽加热 （6） 冷却水进口温度：30°C

一、 塔的工艺计算

1工艺过程

物料衡算工艺过程 1.1物料衡算

F W =7.4%

D W =38.2% 46/M g mol =乙醇 18/M g m o

l =水 F=265.3kmol/h

F X =

=-+水

乙醇乙醇

）（M W M M W F F /1/W /F 0.0303

9481.0)/M W 1/M W M W D D D

=-+=

水

乙醇乙醇

（D X

h kmol X X X X F D W

D w F /66.36)

(=--=

塔底产品流量：h kmol D F W /64.22866.363.265=-=-=

1.1

表1 物料衡算数据记录

F 265.3kmol/h F X 0.0303 D 36.66kmol/h D X 0.1948 W

228..64kmol/h

W X

0.00039

由图(在《化工原理》（第三版，王志魁）265P 页)查出组成0303.0=F X 的乙醇-水溶液泡点为95.7°C ，在平均温度为（95.7+30）/2=61.35下，由《化工原理》（第三版，王志魁）附录查得乙醇与水的有关物性为：（数值为在范围内的一个估值）

乙醇的摩尔热容： 3.0246138.92/()mA C kJ kmol K =?=? 乙醇的摩尔汽化潜热：914.24642053.2/()A r kJ koml K =?=? 水的摩尔热容：)./(3.75k kmol kJ C mB =

水的摩尔汽化潜热：2392.861843071.48/B r kJ kmol =?=

比较水与乙醇的摩尔汽化潜热可知，系统满足衡摩尔流的假定。加料液的平均摩尔热容：

)

/(19.77)0303.01(*26.750303.0*92.138K kmol kJ X C X C C B mb A ma mp ?=-+=+=

加料液的平均汽化热：

r=kmol kJ X r X r r B B A A /6.43040)0303.01(*48.430710303.0*2.42053=-+=+=

11.1)

(1=-+

=r

r T C q mp

1.2最小回流比及操作回流比的确定

由于产品纯度不高，故可采取塔顶进料，无回流，只有提留段操作，从而达到节约成本的目的。

1.3理论及实际塔板数的确定

（1）由相平衡方程式1(1)x y x αα=

+-，可得(1)

(1)

y x x y α-=-

根据乙醇-水体系的相平衡数据可以查得：

1948.01==D x y )(0255.01塔顶第一块板=x 00039.0=w x )(00287.0塔釜=w y 因此可以求得：

()()()()

312

.610255.00255.011948.01948.01111111=-?-?=--=

y x x y α()()()()

946.8100039.000039.0100287.000287.011=-?-?=--=

W W W W W y x x y α 平均相对挥发度的求取：

514.7946.8312.61=?==W ααα

用逐板法计算理论板数 相平衡方程 y

y

y

y

x 514.6514.7)1(-=

--=αα

000039

.0106.70005699.00005699

.000426.004260.03119.00(0303.003119.01948.0543432321211≤?=→===→===→==≈=→==-x x y x x y x x y x x y D 加料板包括塔釜共四块

(2)根据乙醇-水体系的相平衡数据可以查得： 塔顶： 1948.0=D x ，0.83=D t °C 塔釜： 5106.7-?=W x , 100=W t °C

塔顶和塔釜的算术平均温度：t=91.5°C 由《化工原理》（第三版，化学工业出版社，王志魁）书中附表12查得： 在91.5°C 下，s mPa ?=7.30乙醇μ ，

s mPa ?=92.0水μ

根据公式lg lg Lm i i

x μμ=

∑ 得()[]

304.01029.0lg 0303.0137.0lg 0303.0==?-+?LM μ （1） 由奥康奈尔关联式：

()

%02.40304.0514.749.0)(49.0245

.0245.0=??==--L T E αμ

C 求解实际塔板数 5.7%

02.40141=-=-=T T E N N 取N=8

1.4塔的结构设计

1.4.1塔径的计算

A. 查得有关乙醇与水的安托因方程： 乙醇：1652.05

lg(/)7.33827(/)(/)231.48

s

B P kPa A T K

C T K =-

=-+-

得: 1652.05

[7.33827]

(/)231.48

10

T K A

P --=

水：1657.46

lg(/)7.07406(/)(/)227.03

s

B P kPa A T K

C T K =-

=-++

得：1657.46

[7.07406]

(/)227.03

10

T K B P -

+=

将00,A B P P 代入00A A B B P x P x P += 进行试差，求塔顶、进料板、及塔釜的压力和温度：

1) 塔顶：1101.3P kPa =， 0255.01==x x A 试差得℃7.951=t 2)

塔釜压力：kPa P w 9.10687.03.101=?+=

塔釜：5106.7-?==W A x x ， kPa P w 9.106=试差得℃6.1011=t 求得塔内的平均压力及温度：

℃65.982

7

.956.101=+=

t

kPa P 1.1042

9.1063.101=+=

B. 平均摩尔质量的计算：

塔顶：kmol kg M VDM /45.2318)19481(461948.0=*-+*= k m o l kg M LDM /714.1818)0255.01(460255.0=*-+*=

塔釜： k m o l

kg M VWm /70.1818*)00287.01(46*00287.0=-+=

kmol kg M Lwm /01.1818)00039.01(4600039.0=*-+*=

平均摩尔质量：

kmol kg M M M VWM

VDM VM /765.202

=+=

k m o l

kg M M M LWM

LDM lM /362.182

=+=

表2 平均摩尔质量的计算

塔顶

VDm M

kmol kg /45.23

平均摩尔质量

LDm M kmol kg /71.18 塔釜

Vwm M

kmol kg /08.18 Vm M

Lm M

Lwm M

kmol kg /01.18

kmol kg /765.20

kmol kg /362.18

C. 平均密度的计算：

1) 汽相平均密度计算：Vm PM

RT

ρ= 汽相平均密度：()

3/699.065.9815.273314.8765

.201.104m kg RT M P Vm m Vm =+??=?=

ρ

2) 液相平均密度计算：

1

i

L

i

w ρρ=∑

塔顶：3

/02.740m kg A =ρ，3

/16.970m kg B =ρ 3/28.94716

.97003119

.012.74003119.01

1m kg w w B

B

A

A

LDm =-+

=

+

=

ρρρ

塔釜：3/6.724m kg A =ρ，3

/70.959m kg B =ρ，

()

45

551094.118

106.7146106.746

106.7)1(----?=??-+????=-+=B A A A A A A M x M x M x w

得：3

4

4

/6.95916

.9701094.116

.7241094.111m kg w w B

B

A

A

LDm =?-+

?=

+

=

--ρρρ 液相平均密度：kmol kg Lm /44.9532

6

.95928.947=+=ρ

表3 液相平均密度的计算

塔顶

A ρ 3/02.740m kg 塔釜

A ρ 3/6.724m kg

B ρ

3/16.970m kg

B ρ

3/70.959m kg

A w

0.03119

A w

41094.1-? LDm ρ 3/28.947m kg

LDm ρ

3/6.959m kg

精馏段液相平均密度Lm ρ

kmol

kg /44.953

D. 液体平均表面张力计算

液体平均表面张力按下式计算：Lm i

i

x σσ

=

∑

塔顶：℃7.951=t ，由《化工原理》（第三版，化学工业出版社，王志魁）附录二十

m mN A /9.16=σ，m mN B /8.60=σ

m mN x x B A LDm /43.598.60)03119.01(9.1603119.0)1(11=?-+?=-+=σσσ

塔釜：℃6.101=w t ，查附录：m mN A /5.15=σ，m mN B /2.60=σ

m mN x x B A LWm /2.602.60)106.71(5.15106.7)1(5

511=??-+??=-+=--σσσ

液体表面平均张力：m mN Lm /815.592

2

.6043.59=+=σ

表4 液体平均表面张力计算

塔顶

1t

℃7.95

塔釜

w t

℃6.101 A σ m mN /9.16 A σ m mN /5.15 B σ

m mN /8.60 B σ

m mN /2.60 LDm σ

m mN /2.60

Lwm σ

m mN /2.60

液体表面平均张力

Lm σ

m

mN /815.58

E. 液体平均黏度计算：

液体平均黏度按下式计算：lg lg Lm i

i

x μμ=

∑

塔顶：℃7.951=t ，查由《化工原理》（第三版，化学工业出版社，王志魁）附录十二

s mPa A ?=37.0μ，s mPa B ?=29.0μ

得：[]

s mPa LDm ?==-+291.010

29.0lg )03119.01(37.0lg 03119.0μ 塔釜：℃6.101=w t ，查附录：s mPa A ?=30.0μ，s mPa B ?=27.0μ 得：[]s mPa LWm

?==--?-+?270.01027

.0lg )106.71(30.0lg 10

6.755

μ

液体平均黏度：s mPa Lm ?=+=2805.02

270

.0291.0μ

表5 液体平均黏度计算

塔顶

1t

℃7.95

塔釜

w t

℃6.101

A μ s mPa ?37.0 A μ s mPa ?30.0

B μ

s mPa ?29.0 B μ

s mPa ?27.0 LDm μ

s mPa ?291.0

Lwm μ

s mPa ?270.0

液体平均黏度

Lm μ

s

mPa ?2805.0

F. 气液相体积流率计算：

汽相体积流率：s m VM V Vm Vm S /302.0699.03600765

.2066.3636003=??==

ρ

液相体积流率：s m LM L Lm Lm S /00122.044

.9533600362

.1864.22836003=??==ρ

表6 气液相体积流率计算

s V

s m /302.03

s L

s m /00122.03

G. 塔径的确定

塔径的确定，需求max Lm Vm Vm

C ρρμρ-==C C

92.36699.0699

.044.953=-，C 由下式计算：0.220(

)20

L

C C σ=

20C 由Smith 图查取。

取板间距0.35T H m =，板上液层高度0.05l h m =，则0.350.050.30T l H h m -=-=

（1） 精馏段塔径的确定：图的横坐标为1492.0699.044.953302.000122.02

12

1

=??? ???=???

? ??V L S

S V L ρρ 查smith 图，

smith 图

得05.020=C

C =0.062

max Lm Vm Vm

C

ρρμρ-==C C

92.36699.0699

.044.953=-=2.29m/s 取安全系数为0.75，则空塔气速为：s m /7175.129.275.0=?=μ

则塔径m u V D S 473.07175

.1302

.044=??==

ππ （2） 按标准塔径圆整后，m D 5.0=(故采取整块式塔板结构) 塔截面积：22219625.05.04

4

m D A T =?=

=

π

π

实际空塔气速为：s m A V u T S /539.119625

.0302

.0===

1.4.2塔的有效高度的计算

有效高度：10.35 4.9Z N m =

-?=精精（）m N Z 45.235.0)18(35.0)1(=?-=?-=

塔顶间距：H 1=(1.5~2.0)H T ,取H 1=2×0.35=0.7m 塔底空间高度：H 2=1.5m

塔高： H=0.7+1.5+2.45=4.65m

2塔板主要工艺尺寸的计算

2.1溢流装置计算

因塔径D=0.5m ，可选用单溢流弓形降液管 A.堰长l w

单溢流：l w =（0.6~0.8）D ，取l w =0.6×0.5=0.3m B.溢流堰高度h w 因为h l =h w +h ow

选用平直堰，堰上液层高度h ow 可用Francis 计算， 即3

2100084.2???

?

??=

w h ow l l E h 液体收缩系数计算图

h L =0.00122×3600=4.392m 3/h

10.893.0360000122.05.25.2=?=w h l l ，6.05

.03.0==D l w 得 E=1.15，则h ′OW=(2.84/1000)×1.15×（4.392/0.3）2/3=0.0170m 取板上清夜层高度h L =0.05m, 故h ′W=0.05-0.0170=0.033m

2.2降液管

2.2.1

降液管高度和截面积

因为6.0=D l w

，查下图（弓形降液管参数图）得：0.055f T

A A =, 0.115d W D =

所以01079.0055.019625.0=?=f A ，0575.05.0115.0=?=d w

弓形降液管参数图

依

下

式

验

算

液

体

在

降

液

管

中

的停留时间：

36003~5f t

h

A H L θ=

≥ ,s 31.3392

.435

.001079.03600≥=??=

?=液体体积流量降液管中液体高度

降液管截面积θ

故降液管勉强符合设计要求。 2.2.2 降液管底隙高度

降液管底隙高度依下式计算：'=0

03600u l L h w h

取s m /12.00=μ 则 m m h o 020.0034.012

.03.03600392

.4≥=??=

，即020h mm ≥

故降液管底隙高度设计合理。

2.3塔板布置

2.3.1边缘区宽度确定

溢流堰前的安定区宽度：W S =0.07m 边缘区宽度：W C =0.035m

2.3.2开孔区面积计算

开孔区面积按下式计算：)sin 180(212

2

2

r

x r x r x A a -+-=π 其中()1225.0)07.00575.0(25

.02=+-=+-=

S d W W D x m W D r c 215.0035.02

5.02=-=-=

故2

12220993.0215.01225.0sin 180215.01225.0215.01225.02m A a =???

? ???+-??=-π

2.3.3浮阀塔计算及其排列

采用F1型重阀，重量为33g ，孔径为39mm A. 浮法数目

浮法数目按下式计算：0204u d V N S

π=

气体通过阀孔的速度：V

F

u ρ=0

取动能因数F=11 则 精段：s m u o /16.13699

.011==

，21.1916.13039.0302

.042

=???=πN ，取20 1) 开孔率：

%17.12%10019625

.04039.014.320%10042

2

0=????=?=T A d N πφ

开孔率在10%~14%之间，且实际动能因数F 0在9~12间，满足要求。

B. 排列

由于采取整块式塔板结构，故采用正三角形叉排

3流体力学验算

3.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降）

单板压降：h p =h c +h l +h σ 阀片全开前m u h L

c 0329.044

.95340.139.199.19175

.0175

.00

=?==ρ

阀片全开后: m g u h L V c 0359.044

.9538.92699

.040.1334.5234.522

0=????==ρρ

取板上液层充气因数ε0=0.5，那么

h L =ε0(h w+ h ow )=ε0 h L =0.5×0.05=0.025m 气体克服液体表面张力所造成的阻力可由下式计算：g

h h L ρσ

σ2=

但由于气体克服液体表面张力所造成的阻力通常很小，可忽略不计。 故h p =h c +h l +h σ=0.0329+0.025=0.0579m

3.2漏液验算

气体通过阀孔时的速度： 620.11699.040.1300≥=?==v u F ρ

3.3液泛验算

降液管内泡沫液层高度可按下式计算：

H d =h p +h w +h ow +Δ+h d =h p +h L +h d ≤φ（H T +h w ） 浮法塔的页面落差一般不大，常可忽略不计 h p =0.0579m , h L =0.05m

塔板上不设进口堰时：m h l L h w S d 0000525.00581.03.000122.0513.0513.03

3

0=??? ????=???

? ??= H d =0.0579+0.05+0.0000525=0.107953m

取φ=0.5 ，φ（H T +h w ）=0.5×（0.35+0.033）=0.1915m H d <φ（H T +h w ）

3.4雾沫夹带验算

泛点百分率可取下列两式计算，取计算结果中较大的数值：

b F L

S V

L V S

A KC Z L V F 36.1+-=

ρρρ , T

F V

L V S

A KC V F 78.0ρρρ-=

Z L =D-2W d ， A b =A T -2A f

()

()

515.001079.0219625.0098.010575.025.00012.036.1699.044.953699

.0302.0=?-???-??+-?=

F 7.0547.0098

.0119625.078.0699.044.953699

.0302.0<=???-?

=

F

4操作性能负荷

4.1气相负荷下限线

s m N

d V V

S /1428.0699

.05

20039.04

5

4

322

0=?

??=

=

π

ρπ

4.2液相负荷下限线

3

/23.0360015.1100084.20170.0?

?

?

????=s L

得：s m L s /00124.03=

4.3液泛负荷上限线

s m H A L T f S /000755.05

35

.001079.05

=?=

=

5各接管尺寸的确定

5.1进料管

进料体积流量;s m FM V f

f

sf /001412.03600

54.976714

.183.2653=??=

=

ρ

取适宜的输送速度u f =3.0m/s, 故m V d SF

02999.03

14.3001412

.044=??=

=

πμ

计

经圆整选取热轧无缝钢管(GB8163-87)，规格：φ38×5mm

实际管内流速：s m u f /29.2028.014.3001412

.042

=??=

5.2釜残液出料管

釜残液的体积流量：s m WM V W

W

sw /001191.03600

6.95908

.1864.2283=??=

=

ρ

取适宜的输送速度：u f =3m/s, 则 m u

V d SW

02249.03

14.3001191

.044=??==

π计

经圆整选取热轧无缝钢管，规格：φ32×3mm 实际管内流速：s m u w /244.2026

.014.3001191

.042

=??=

5.3塔顶上升蒸汽管

塔顶上升蒸汽的体积流量：

s m VM V V

V

SV /3575.03600

699.045

.2336.383=??=

=

ρ

取适宜速度u V =10m/s ，那么 m u V d V SV 2134.010

14.33575

.044=??==

π计 经圆整选取拉制黄铜管，规格：φ260×5mm 实际管内流速：s m u SV /2867.7025

.014.33575

.042

=??=

辅助设备的计算及选型

1 冷凝器热负荷

按泡点回流设计，即饱和蒸汽冷凝且饱和回流，采用25℃的水作为冷却剂，逆流操作，则 Q=W r1r 1=VM VD r 1

查液体的汽化潜热图，可知塔顶温度92.7℃下， 乙醇汽化潜热：r A =850KJ/kg 水的汽化潜热：r B =2375KJ/kg

r 1=∑r i x i =850×0.1948×46+（1-0.1948）×2375×18=42038.98KJ/Kmol 故Q=36.66×42038.98/3600=428.09KJ/s 又由于Q=KA Δt m

3.5450

7.92307.92ln )

507.92()307.92(ln 1212=-----=???-?=

?t t t t t m

因为 K=750J/s ·(m 2·K) 所以2

3

523.103

.541075009.428m t K Q A m =??=?=-

2 再沸器热负荷

采用饱和水蒸气间接加热，逆流操作，则 Q=W h2r 2 查得塔釜温度103.57℃下

乙醇汽化潜热r A =800KJ/kg 水的汽化潜热：r B =2250KJ/kg

r 2=∑r i x i =800×0.00032×46+（1-0.00032）×2250×18=40498.82KJ/Kmol 故Q=（L ′-W ）M fl r=(265.3-228.64)×40498.82=1484.66KJ/s 又由于Q=KA Δt m

51.176

.101110706.101ln )

6.101110()706.101(ln 1212=-----=???-?=

?t t t t t m ℃ 因为K=900J/s ·(m 2·K) 所以 23

21.9451

.171090066.1484m t K Q A m =??=?=

-

3 泵的选用

（1）进料泵：选用离心泵，泵入口温度为常温，取为30℃，特点为流量稳定，扬程较高；

（2）产品泵：单机离心泵，入口温度为常温，流量较小，扬程较低；

（3）塔底泵：单机离心泵，流量变动范围大，流量较大，泵入口温度高，一般大与100℃，故塔底不须冷凝器。

三、附录：参考文献

1王志魁编,化工原理.北京：化学工业出版社.2005.01

2贾绍义，柴诚敬编.化工原理课程设计.天津：天津大学出版社.2003.12

3华东理工大学化工原理教研室编.化工过程开发设计.广州：华南理工大学出版社.1996.02 4刘道德编.化工设备的选择与设计.长沙：中南大学出版社.2003.04

5袁惠新编.分离过程与设备.北京：化学工业出版社.2003.03

符号说明

a A 一一塔板开口面积,2m f A 一一降液管截面积, 2

m b A 一一筛孔总面积, 2

m

t A 一一塔截面积, 0C 一一流量系数,无因此

C 一一计算max u 时负荷系数,

0d 一一筛孔直径,m D 一一塔径,m

0F 一一筛孔气相动能因子

G 一一重力加速度,9.812/s m

l h 一一进口堰与降液管间的水平距离,m

c h 一一与干板压降相当的液柱高度,m

d

h 一一与液体流过降液管的压降相当的液柱高

度,m

f h 一一塔板上鼓泡高度,m

l h 一一板上清液层高度,m 0h 一一降压管的底隙高度,m ow h 一一堰上液层高度,m w h 一一出口堰高度,m

σh 一一与克服表面张力的压降相当的液柱高度,m d H 一一降液管内清夜层高度,m

W L 一一湿润速度,s m /3

h L 一一液体体积流量, h m /3

S L 一一液体体积流量,

s m /3

P 一一操作压力,Pa

P P ?一一气体通过每层筛板的压降,Pa T N 一一理论板层数

P ?一一压力降,Pa

r 一一鼓泡区半径,m t 一一筛板的中心距,m

U 一一空塔气速, m/s

0u 一一气体通过筛孔的速度, m/s min

,0u 一一漏夜点气速, m/s

h V 一一气体体积流量,h m /3 S V 一一气体体积流量,s m /3

c W 一一边缘无效区宽度,m

d W 一一弓形降压管宽度,m

X 一一液相摩尔分数

y 一一气相摩尔分数

Y 一一气相摩尔比

Z 一一板式塔的有效高度,.m

乙醇水精馏塔设计

⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。 ⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。 ⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔分离乙醇－水混合物。 生产能力（塔顶产品）3000 kg/h 操作周期 300 天／年 进料组成 25% （质量分数，下同） 塔顶馏出液组成≥94% 塔底馏出液组成≤0.1% 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况泡点 单板压降：≤0.7 kPa 设备型式筛板 三、设计容： (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件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 [ 设计计算 ] （一）设计方案选定 本设计任务为分离水－乙醇混合物。 原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。

乙醇-正丙醇精馏塔设计说明书

化学与环境工程学院 《化工原理》课程设计 设计题目：年产量1.5万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计 专业班级： 指导教师： 学生姓名： 学号： 起止日期 2011.06.13-2011.06.24 目录 1．设计任务 (2) 2．设计方案 (3) 3.1 物料衡算 (6) 3.2 摩尔衡算 (7) 4．塔体主要工艺尺寸 (7) 4.1 塔板数的确定 (7) 4.1.1 塔板压力设计 (7) 4.1.2 塔板温度计算 (8) 4.1.3 物料相对挥发度计算 (9) 4.1.4 回流比计算 (9) 4.1.5 塔板物料衡算 (10) 4.1.6 实际塔板数的计算 (11) 4.1.7 实际塔板数计算 (12) 4.2 塔径计算 (12) 4.2.1 平均摩尔质量计算 (12) 4.2.2 平均密度计算 (13)

4.2.3 液相表面张力计算 (14) 4.2.4 塔径计算 (14) 4.3 塔截面积 (15) 4.4 精馏塔有效高度计算 (15) 4.5 精馏塔热量衡算 (16) 4.5.1 塔顶冷凝器的热量衡算 (16) 4.5.2 全塔的热量衡算 (18) 5．板主要工艺尺寸计算 (21) 5.1 溢流装置计算 (21) 5.1.1 堰长 l (21) w 5.1.2 溢流堰高度 h (21) W 5.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (22) 5.1.4 降液管底隙高度h0 (22) 5.2 塔板布置 (22) 5.2.1 塔板的选用 (22) 5.2.2 边缘宽度和破沫区宽度的确定 (23) 5.2.3 鼓泡区面积的计算 (23) 5.2.4 浮阀的数目与排列 (23) 5.3 阀孔的流体力学验算 (25) 5.3.1 塔板压降 (25) 5.3.2 液泛 (26) 5.3.3 液沫夹带 (27) 5.3.4 漏液 (29) 6．设计筛板的主要结果汇总表 (30)

乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计方案

乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 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。 对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。

六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力 比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许 的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹 带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差

板式精馏塔设计方案

板式精馏塔设计方案 一、设计方案确定 1.1 精馏流程 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等,为保持塔的操作稳定性，流程中用泵直接送入塔原料，乙醇、水混合原料液经预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后经分配器一部分回流，一部分经过冷却器后送入产品储槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后为冷却水循环利用。 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，工业中以错流式为主，常用的错流式塔板有：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要的优点是操作弹性较大，液气比围较大，不易堵塞；但由于生产能力及板效率底，已逐渐被筛孔塔板和浮阀塔板所替代。筛孔塔板优点是结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压强底，生产能力大；其缺点是筛孔易堵塞，易产生漏液，导致操作弹性减小，传质效率下降。而浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了前述两种塔板的优点。浮阀塔板结构简单，制造方便，造价底；塔板开孔率大，故生产能力大；由于阀片可随气量变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，故塔板效率较高。但浮阀塔板也有缺点，即不易处理易结焦、高粘度的物料，而设计的原料是乙醇-水溶液，不属于此类。故总结上述，设计时选择的是浮阀塔板。 1.2设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日及处理量的选择：设计要求塔年处理11.5万吨乙醇—水溶液系统，年工作日300d，每天工作24h。 1.2.2 选择用板式塔不用填料塔的原因：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下： （1）生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

乙醇—水溶液精馏塔设计[精选.]

第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (2) 三、设计内容： (2) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (3) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (15) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (22) 第三章总结 (23) .

乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算

板式精馏塔课程设计

《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师

化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、设计内容 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五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论

五、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-= ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为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表示： 38 .01212??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。

乙醇—水溶液精馏塔设计

乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算；

c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两

乙醇_水精馏塔设计说明

符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s 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 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----质量分率无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜

板式精馏塔设计书.doc

板式精馏塔设计任务书4-3 一、设计题目： 苯―甲苯精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、设计任务：生产能力（进料量） 6万吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料组成 48.0％（质量分率，下同） 塔顶产品组成 98.0％ 塔底产品组成 3.0% 2、操作条件 操作压力常压 进料热状态泡点进料 冷却水 20℃ 加热蒸汽 0.19MPa 3、设备型式筛板塔 4、厂址安徽省合肥市 三、设计内容： 1、概述 2、设计方案的选择及流程说明 3、塔板数的计算(板式塔) ( 1 ) 物料衡算; ( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅; ( 3 ) 回流比的选择; ( 4 ) 理论板数和实际板数的计算; 4、主要设备工艺尺寸设计 ( 1 ) 塔内气液负荷的计算; ( 2 ) 塔径的计算; ( 3 ) 塔板结构图设计和计算； ( 4 )流体力学校核； ( 5 )塔板负荷性能计算； ( 6 )塔接管尺寸计算； ( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 5、辅助设备选型与计算 6、设计结果汇总 7、工艺流程图及精馏塔装配图 8、设计评述

目录 1、概述 (3) 1.1 精馏单元操作的简介 (3) 1.2 精馏塔简介 (3) 1.3 苯-甲苯混合物简介 (3) 1.4设计依据 (3) 1.5 技术来源 (3) 1.6 设计任务和要求 (4) 2、设计计算 (4) 2.1确定设计方案的原则 (4) 2.2操作条件的确定 (4) 2.2.1操作压力 (4) 2.2.2进料状态 (5) 2.2.3加热方式的选择 (5) 2.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 2.4板式精馏塔的简图 (6) 2.5常用数据表： (6) 3、计算过程 (8) 3.1 相关工艺的计算 (9) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (9) 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9) 3.1.3 物料衡算 (9) 3.1.4 最小回流比及操作回流比的确定 (9) 3.1.5精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (10) 3.1.6逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.7精馏塔效率的估算 (12) 3.1.8实际板数的求取 (12) 3.2精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 3.2.1操作压力计算 (12) 3.2.2操作温度计算 (13) 3.2.3平均摩尔质量计算 (13) 3.2.4平均密度计算 (14) 3.2.5液体平均表面张力计算 (15) 3.2.6液体平均粘度计算 (16) 3.3 精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (17) 3.3.1 塔内气液负荷的计算 (17) 3.3.2 塔径的计算 (17) 3.3.3 精馏塔有效高度的计算 (19) 3.4 塔板结构尺寸的计算 (19) 3.4.1 溢流装置计算- (19) 3.4.2塔板布置 (21) 3.5筛板的流体力学验算 (23) 3.5.1 塔板压降相当的液柱高度计算 (23) 3.5.2液面落差 (24)

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计

化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间：2010、12、20-2011、1、6

化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4)

1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1 流程简介 (7) 2.2 工艺参数选择 (8) 3 工艺计算 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (22) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22) 5.1.1液沫夹带校核 (22) 5.2.2塔板阻力校核 (23) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (25) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26) 5.2.5 漏液限校核 (26) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26) 5.3 塔结构数据汇总 (29) 6 塔的总体结构 (30) 7 辅助设备的选择 (31) 7.1塔顶冷凝器的选择 (31) 7.2塔底再沸器的选择 (32) 7.3管道设计与选择 (33)

乙醇-水精馏塔设计报告

（封面） XXXXXXX学院 乙醇-水精馏塔设计报告 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日

目录 第一章设计任务书 (1) 第二章设计方案的确定及流程说明 (2) 2.1 塔类型的选择 (2) 2.2 塔板形式的选择 (3) 2.3 设计方案的确定 (4) 第三章塔的工艺计算 (6) 3.1物料衡算 (6) 3.2理论板数，板效率及实际板数的计算 (10) 3.3平均参数、塔径、塔高的计算 (14) 第四章塔板结构设计 (21) 4.1塔板结构尺寸的确定 (21) 4.2塔板流体力学计算 (23) 第五章塔板负荷性能图 (28) 5.1 精馏段 (28) 5.2提馏段 (30) 第六章附属设备设计 (33) 6.1产品冷却器 (33) 6.2接管 (34) 6.3其他 (35) 第七章设计方案的比较与讨论 (36)

第一章设计任务书 一、设计题目：乙醇—水精馏塔 本设计是根据生产实际情况并加以一定程度的简化而提出的。 二、设计任务及条件 1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量），其余为水。 2.产品乙醇含量不得低于94%（质量）。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。 4.生产能力为日产（24小时）50吨94%的乙醇产品 5.操作条件： 精馏塔顶压力：4KPa（表压） 进料状况：泡点进料 回流比：R/R min=1.6 单板压降：不大于667 Pa 加热蒸汽压力：101.3kPa（表压） 6.设备形式：浮阀塔 7.厂址：天津地区

第二章设计方案的确定及流程说明 2.1 塔类型的选择 塔设备的种类很多，按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按塔内气液相接触构件的结构形式又可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔和填料塔各有适用的环境，具体板式塔和填料塔性能的比较可见下表1： 表1 板式塔和精馏塔的比较 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的气 液接触元件或特殊结构，如筛 板、泡罩、浮阀等；塔内设置 有多层塔板，进行气液接触 塔内设置有多层整砌或乱堆的填料， 如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装 填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填 料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可 采用并流操作 设备性能 空塔速度（亦即生产能力） 高，效率高且稳定；压降大， 液气比的适应范围大，持液量 大，操作弹性小 大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气 速较小；低压时分离效率高，高压时 分离效率低，传统填料效率较低，新 型乱堆及规整填料效率较高； 大尺寸压力降小，小尺寸压力降大； 要求液相喷淋量较大，持液量小，操 作弹性大 制造与维修直径在600mm以下的塔安装困 难，安装程序较简单，检修清 理容易，金属材料耗量大 新型填料制备复杂，造价高，检修清 理困难，可采用非金属材料制造，但 安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带有 污垢的物料 处理强腐蚀性，液气比大，真空操作 要求压力降小的物料 在本设计中，之所以选用板式塔，塔底为直接蒸汽加热，板式塔塔底无需再添加气体初始分布装置，且塔顶和进料口位置无需添加液体初始分布装置；另一方面，塔板所需费用要远低于规整填料，正式是因为板式塔的结构简单，造价较低两大优点，导致具有比较大的经济优势。

板式精馏塔实验报告

板式精馏塔实验报告 学院：广州大学生命科学学院 班级：生物工程121班 分组：第一组 姓名： 其他组员： 学号：

指导老师：尚小琴吴俊荣 实验时间2014.11.15 摘要：此次实验是对筛板精馏塔的性能进行全面的测试，实验主要对乙醇正丙醇精馏过 程中的研究不同条件下改变参量时的实验结果，根据实验数据计算得出塔釜浓度、回流比、进料位置等与全塔效率的关系，确定该筛板精塔的最优实验操作条件。 关键词：精馏；回流比；全塔效率；塔釜浓度 Abstract:The sieve plate distillation column performance comprehensive testing, mainly on ethanol isopropyl alcohol distillation process in the different experimental conditions were discussed, the reactor concentration, reflux ratio, feed location and the entire towerThe relationship between the efficiency of sieve plate tower, determine the optimal experimental conditions of fine. Key words: Distillation;reflux ratio;the tower efficiency 引言：精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节[2]。分析运行中的精馏塔，当某一操作条件改变时的分离效果变化，属于精馏的操作型问题[4]。本研究从塔釜浓度、回流比、进料位置、全回流和部分回流等操作因素对数字型筛板精馏塔进行全面考察[1]，得出一系列可靠直观的结果，加深对精馏操作中一些工程概念的理解，对工业生产有一定的指导意义通过本实验我们得出了大量的实验数据，由计算机绘图找出最优一组实验参数,在这组参数下进行提纯将会节约大量能源，同时为今后开出的设计型、综合型、研究型的实验项目，为学生的创新性科研项目具有重要的教改意义[3]。 1.实验部分

丙烯—丙烷板式精馏塔设计1讲解

过程工艺与设备课程设计 丙烯——丙烷精馏塔设计 课程名称：化工原理课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 完成时间：

前言 本设计说明书包括概述、流程简介、精馏塔、再沸器、辅助设备、管路设计和控制方案共7章。 说明中对精馏塔的设计计算做了详细的阐述，对于再沸器、辅助设备和管路的设计也做了正确的说明。 鉴于设计者经验有限，本设计中还存在许多错误，希望各位老师给予指正 感谢老师的指导和参阅！

目录 第一节：标题 丙烯—丙烷板式精馏塔设计 第二节：丙烯—丙烷板式精馏塔设计任务书 第三节：精馏方案简介 第四节：精馏工艺流程草图及说明 第五节：精馏工艺计算及主体设备设计 第六节：辅助设备的计算及选型 第七节：设计结果一览表 第八节：对本设计的评述 第九节：工艺流程简图 第十节：参考文献 第一章 任务书 设计条件 1、 工艺条件： 饱和液体进料 进料丙烯含量%65x F (摩尔百分数)。

塔顶丙烯含量% x 98 ≥ D 釜液丙烯含量% ≤ x 2 W 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压) 加热剂及加热方法：加热剂——热水 加热方法——间壁换热冷却剂：循环冷却水 回流比系数：R/Rmin=1.2 3、塔板形式：浮阀 4、处理量：F=50kml/h 5、安装地点：烟台 6、塔板设计位置：塔顶 安装地点：烟台。 处理量：64kmol/h 产品质量：进料65% 塔顶产品98% 塔底产品<2% 1、工艺条件：丙烯—丙烷 饱和液体进料 进料丙烯含量65% (摩尔百分数) 塔顶丙烯含量98% 釜液丙烯含量<2% 总板效率为0.6 2、操作条件： 塔顶操作压力1.62MPa(表压)

化工原理课程设计--- 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计

化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 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=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间 1设计任务

1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于

苯--甲苯板式精馏塔塔的设计

《化工原理》课程设计 ------苯--甲苯板式精馏塔塔的设计 专业：化学工程与工艺 班级：1014101 学号：101410122 姓名：陈延超 指导教师：赵海鹏

日期 2013-01-09 序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。

目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (4) 1.设计方案的确定 (4) 2.精馏塔的物料衡算 (7) 3.塔板数的确定 (7) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (17) 7.筛板的流体力学验算 (21) 8.塔板负荷性能图 (23) 9.接管尺寸确定 (29) 三、个人总结 (31) 四、参考书目 (31)

乙醇-水精馏塔设计

化工原理课程设计说明书 ( 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 设计者： 专业：化学工程与工艺 学号： 指导老师： " 2006年6月19日

化工原理课程设计任务 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 ) 设计条件 系统进料：25oC 处理量： 25，000吨/年 进料浓度：28%乙醇（质量） 处理要求：塔顶乙醇浓度≥ 94% （质量） 塔底乙醇浓度≤ %（质量）塔顶压强：4kPa(表压) 进料状态：泡点进料 … 回流比： 冷却水温： 28oC 加热蒸汽： MPa（表压） 设备形式：筛板塔 年工作时： 7200小时 年工作日： 300天（连续操作） 塔顶冷凝器采用全凝器 塔低再沸器为间接蒸汽加热 ;

目录 一、前言…………………………………………………………… 二、设计方案简介………………………………………………… 三、| 艺流程图及说四、工 明…………………………………………... 五、工艺计算及精馏塔设计 1、工艺条件…………………………………………………………….. 2、汽液平衡数据……………………………………………………….. 3、物料衡算………………………………………………………………. 4、实际塔板数确定……………………………………………………… 5、精馏塔内汽液负荷计算………………………………………………… 6、工艺条件及物性数据计算……………………………………………… 7、} 8、塔和塔板主要工艺尺寸计算………………………………………… 9、塔板负荷性能图………………………………………………………… 六、辅助设备设选型计算 七、课程设计的其它问题……………………………………….. 八、选用符号说明……………………………………………… 九、参考文献……………………………………………………. 十、结束语…………………………………………………………、

乙醇-水精馏塔课程设计浮阀塔

目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 8 8 8 3.3塔板数的确定 (8) N T 8 N T 9 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) P m 12 t m 12 M精 12 ρ 13 M σm (13) μ 14 m L， 14 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) l W 16 h W 16 W d A f 16 h o 17

4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 18 18 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 19 20 20 20 21 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 （1）处理量：60000（吨/年） （2）料液浓度：30（wt%） （3）产品浓度：92.5（wt%） （4）易挥发组分：99.9% （5）每年实际生产时间：7200小时/年 （6）操作条件：

精馏塔塔顶压力常压 进料热状态自选 回流比自选 加热蒸汽压力低压蒸汽 单板压降不大于0.7kPa 乙醇-水平衡数据自查 （7）设备类型为浮阀塔 三、设计任务 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数据的计算 4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 5、塔板主要工艺尺寸的计算 6、塔板的流体力学验算 7、塔板负荷性能图（可以不画） 8、精馏塔接管尺寸计算 9、绘制工艺流程图 10、对设计过程的评述和有关问题的讨论 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 第一章前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、

筛板精馏塔设计示例

3.5 筛板精馏塔设计示例 3.5.1 化工原理课程设计任务书设计题目:分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔 在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液。已知原料液的处理量为4000kg/h，组成为0.41(苯的质量分率)，要求塔顶馏出液的组成为0.96，塔底釜液的组成为0.01。 设计条件如下：表3-18 进料热状态回流比单板压降全塔效率建厂地址 操作压力 4kPa(塔顶常压) 自选自选≤0.7kPa ET=52% 天津地区 试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 3.5.2 设计计算 1 设计方案的确定 本设计任务为分离苯一甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2 精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 （2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 （3）物料衡算

原料处理量 总物料衡算 46.61＝D＋W 苯物料衡算 46.61×0.45＝0.966D＋0.012 W 联立解得 D＝21.40 kmol／h W=25.21kmol／h 3 塔板数的确定 （1）理论板层数N T的求取 苯一甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据，绘出x~y图，见图3-22。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图3-19中对角线上，自点e（0.45，0.45）作垂线ef即为进料线(q线)，该线与平衡线的交点坐标为 y q＝0.667 xq＝0.450 故最小回流比为 取操作回流比为 ③求精馏塔的气、液相负荷

乙醇-水板式精馏塔设计

乙醇-水板式精馏塔设计

目录 设计任务书 目录.................................................... 设计任务书............................. 1.概述 0 1.1塔板性质 0 1.2筛板塔的特点如下 0 1.3精馏的作用 0 1.4设计方案 (1) 1.5 设计思路 (1) 2 塔板的工艺设计 (1) 2.1精馏塔全塔物料衡算 (2) 2.1.1操作温度的计算 (2) 2.1.2平均摩尔质量的计算 (3) 2.1.3平均密度的计算 (4) 2.1.4平均表面张力的计算 (6) 2.1.5平均黏度的计算 (9) 2.1.6相对挥发度的计算 (10) 2.2理论塔的计算 (10) 2.3塔径的初步设计 (12) 2.3.1气、液相体积流量计算 (12) 2.3.2 空塔气速 (13) 2.3.3塔高的计算 (15) 2.4溢流装置 (15) l (15) 2.4.1堰长 W

2.4.2弓降液管的宽度和横截面积 (16) 2.4.3降液管底隙高度 (16) 2.5.2.筛孔数目及排列 (17) 3. 塔板的流体力学验算 (18) 3.1塔板压降 (18) h (18) 3.1.1 气体通过干板的阻力压降 C h (19) 3.1.2 气体通过板上液层的压降 1 h (19) 3.1.3 气体克服液体表面张力产生的压降 σ ? (20) 3.1.4 液体通过每层筛板的压降P 3.2液面落差 (20) 3.2.1雾沫夹带量v e的验算 (20) 3.2.2 漏液的验算 (21) 3.2.3液泛的验算 (21) 3.3塔板负荷性能图 (22) 3.3.1物沫夹带线 (22) 3.3.2液泛线 (23) 3.3.3液相负荷上限线 (24) 3.3.4漏液线（气相负荷下限线） (24) 3.3.5液相负荷下限线 (26) 4. 塔附件设计 (28) 4.1接管 (28) 4.1.1进料管 (28) 4.1.2 回流管 (28) 4.1.3塔底出料管 (28) 4.1.4塔顶蒸气出料管 (29) 4.1.5塔底进气管 (29)