化工原理课程设计---板式精馏塔设计

精馏塔 课程设计

化工原理课程设计 ——板式精馏塔设计

精馏塔 课程设计

化工原理课程设计——筛板式精馏塔设计第一部分：化工原理课程设计任务书 第二部分：设计方法

第三部分：化工塔器CAD设计软件介绍第四部分：设计示例

2014-1-22

精馏塔 课程设计

第一部分：化工原理课程设计任务书一. 设计题目：苯——甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计 二. 原始数据年处理量：25000料液初温：35℃ 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%(苯质量分率)

30000

35000

40000 45000 50000吨

塔顶产品浓度：98%

98.5%(苯质量分率)

塔底釜液含甲苯量不低于 98%(以质量计) 每年实际生产天数：330天(一年中有一个月检修)

精馏塔塔顶压强：4 kpa(表压)冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址：

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三. 设计任务

完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和 选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书。

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四. 设计内容

1. 工艺设计 (1)选择工艺流程和工艺条件 a.加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 (2)精馏工艺计算： a. 物料衡算确定各物料流量和组成。 b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原则，尽量使用 计算机进行最优化计算，确定适宜回流比。 c. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计算得到全塔理 论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。 然后根据全塔效率ET,求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔 板数，确定加料板位置。

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2. 精馏塔设备设计(1)选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。

(2)塔板结构设计和流体力学计算(3)绘制塔板负荷性能图 画出精馏段或提馏段某块的负荷性能图。 (4)有关具体机械结构和塔体附件的选定 *接管规格：

根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准管道。*全塔高度： 包括上、下封头，裙座高度。

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3. 附属设备设计和选用 (1)加料泵选型，加料管规格选型 加料泵以每天工作3小时计(每班打1小时)。

大致估计一下加料管路上的管件和阀门。(2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定。 (3)换热器选型

对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选型。(4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝器进 行选型设计。

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4.编写设计说明书设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主 要技术

数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的 论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果；对所选用 的物性数据和使用的经验公式图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图和计算 机程序框图和原程序。

5.注意事项:

写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源;每项设计结束后,列出计算结果明细表; 设计说明书要求字迹工整,装订成册上交。

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第二部分：筛板式精馏塔设计方法一. 工艺计算 二. 设备计算

三. 辅助设备计算四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图

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一.工艺计算主要内容是 (1)物料衡算 (2)确定回流比 (3)确定理论板数 和实际板数 (4)塔的气液负荷计算 (5)热量衡算

塔设备的生产能力一般以千克/小时或吨/年表示，但在理论 板计算时均须转换成kmol/h,在塔板设计时，气液流量又须用体 积流量m3/s表示。因此要注意不同的场合应使用不同的流量单位。1.全塔物料衡算： F=D+W FxF=DxD+WxW η = DxD/FxF

塔顶产品易挥发组分回收率η 为：

式中:F、D、W分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流 量(kmol/h), xF、xD、xW分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液组 成的摩尔分率

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2. 确 定 最 小 回 流 比R 1 . 1 — 2 R min ,确定回流比 R m in一般是先求出最小回流比，然后根据 x 是根据汽液相平衡方程 y 1 1

q xF x q 线方程 y q 1 q 1联 立 求 得 交 点 xq

yq

, 然 后 代 入 方 程

R m in

x D yq yq xq

其中利用 t ~x ~y 关系，并借助二次样条插入的方法， 求得 塔顶塔底的温度，进而求取全塔的平均温度，从而可以根据全 塔平均温度求取全塔平均相对挥发度。 R R m in 式中： ---回流 —最小回流比 —全塔平均相对挥发度

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3. 理 论 板 数 和 实 际 板 数 的 确 定(1)逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。 精馏段操作线方程： yn 1 提馏段操作线方程：

L D xn xD L D L D

yn 1

L qF W xn Xw L qF W L qF W

xn 1 yn (利用操作线方程)

y n x n (利用相平衡关系)

2014-1-22

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