合 肥 学 院
Hefei University
化工原理课程设计
题 目: 板式精馏塔设计 系 别: 生物与环境工程系 专 业:_ 生物工程 学 号: 0902012008 姓 名: 黄洋 指导教师: 王杏文老师
目录
一、设计方案的确定………………………………………………………………5 二、精馏塔的物料衡算……………………………………………………………6 1.原理液及塔顶、塔底产品的摩尔分率…………………………………………6 2.原料夜及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量……………………………………6 3.物料衡算…………………………………………………………………………6 三、塔板数的确定…………………………………………………………………8 1.理论塔板层数NT的求取 ………………………………………………………8 1.1求最小回流比及操作回流比 ……………………………………………8 1.2求操作线方程 ……………………………………………………………8 1.3图解法求理论板层数 ……………………………………………………8 2.塔板效率的估算 …………………………………………………………8 3.实际板层数的求取 ……………………………………………………………9 四、精馏塔的工艺条件以及有关物性数据的计算 ……………………………10 1.精馏段体积流量 ………………………………………………………………10 1.1平均摩尔质量计算 …………………………………………………………10
1.1.1塔顶平均摩尔质量计算 ……………………………………………10 1.1.2进料板平均摩尔质量计算 …………………………………………10 1.1.3精馏段平均摩尔质量 ………………………………………………10 1.2平均密度的计算 …………………………………………………………10
1.2.1气相平均密度计算 ………………………………………………10 1.2.2液相平均密度计算 ………………………………………………10 1.2.3精馏段液相平均密度 ………………………………………………11 2.提馏段的体积流量 ………………………………………………………………11 2.1平均摩尔质量计算 ……………………………………………………11
2.1.1塔底平均摩尔质量计算 …………………………………………11 2.1.2提馏段平均摩尔质量计算…………………………………………12 2.2平均密度……………………………………………………………………12
2.2.1气相平均密度………………………………………………………12 2.2.2液相平均密度………………………………………………………12 2.2.3提馏段液相平均密度………………………………………………12 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算…………………………………………………13 1.塔径的计算 …………………………………………………………………13 2.精馏塔有效高度的计算…………………………………………………………14 六、塔板主要工艺尺寸的计算……………………………………………………15 1.溢流装置计算……………………………………………………………………15 1.1堰长lw………………………………………………………………………15 1.2溢流堰高度how ……………………………………………………………15 1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af …………………………………………15 1.4降液管底隙高度h0…………………………………………………………15 2.塔板布置 ………………………………………………………………………15 2.1塔板的分块 …………………………………………………………………16 2.2边缘区宽度确定 ……………………………………………………………16
2.3开孔区面积计算 ……………………………………………………………16 2.4筛孔计算及其排列 …………………………………………………………16 七、筛板的流体力学验算 …………………………………………………………16 1.塔板压降 …………………………………………………………………………16 1.1干板阻力hc计算 …………………………………………………………16 1.2气体通过液层的阻力h1计算 ………………………………………………17 1.3液体表明张力的阻力hσ计算………………………………………………17 2.液面落差 …………………………………………………………………………17 3.液沫夹带 …………………………………………………………………………17 4.漏液 ………………………………………………………………………………17 5.液泛 ………………………………………………………………………………18 八、塔板符合性能图 ………………………………………………………………19 1.漏液线 ……………………………………………………………………………19 2.液沫夹带线 ……………………………………………………………………19 3.液相负荷下限线 ………………………………………………………………20 4.液相负荷上限线 …………………………………………………………………20 5.液泛线 ……………………………………………………………………………20 九、各接管尺寸的确定………………………………………………………………23 1．进料管 ……………………………………………………………………………23 2. 釜残液出料管 …………………………………………………………………23 3.回流液管 ………………………………………………………………………23 4.塔顶上升蒸汽管 ………………………………………………………………24 十、主要符号说明 …………………………………………………………………25 十一、总结 ………………………………………………………………………26 十二、参考资料 …………………………………………………………………27 十三、附图 ………………………………………………………………………27
板式精馏塔设计任务书
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） 4万 吨／年 操作周期 7200 小时／年
进料组成 50% （质量分率，下同） 塔顶产品组成 99% 塔底产品组成 2%
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 0.2MPa
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（2号或3号图纸） 8、 设计评述