化工原理課程設計——板式精餾塔設計

——篩板式精餾塔設計第一部分：化工原理課程設計任務書第二部分：設計方法第三部分：化工塔器CAD設計軟件介紹第四部分：設計示例化工原理課程設計3/17/2023

第一部分：化工原理課程設計任務書一.設計題目：苯——甲苯混合液篩板(浮閥)精餾塔設計

二.

原始數據年處理量：250003000035000400004500050000噸料液初溫：35℃料液濃度：40%45%50%55%60%（苯質量分率）塔頂產品濃度：98%98.5%（苯質量分率）塔底釜液含甲苯量不低于98%(以質量計)每年實際生產天數：330天（一年中有一個月檢修）精餾塔塔頂壓強：4kpa（表壓）冷卻水溫度：30℃飽和水蒸汽壓力：2.5kgf/cm2(表壓)設備型式：篩板(浮閥)塔廠址：

三.設計任務完成精餾塔工藝設計，精餾設備設計，有關附屬設備的設計和選用，繪制帶控制點工藝流程圖，塔板結構簡圖，編制設計說明書。

四.設計內容1.

工藝設計（1）選擇工藝流程和工藝條件a．加料方式b.加料狀態(tài)c.塔頂蒸汽冷凝方式d.塔釜加熱方式e.塔頂塔底產品的出料狀態(tài)塔頂產品由塔頂產品冷卻器冷卻至常溫。（2）精餾工藝計算：a.

物料衡算確定各物料流量和組成。b.經濟核算確定適宜的回流比根據生產經常費和設備投資費綜合核算最經濟原則，盡量使用計算機進行最優(yōu)化計算，確定適宜回流比。c.

精餾塔實際塔板數用近似后的適宜回流比在計算機上通過逐板計算得到全塔理論塔板數以及精餾段和提餾段各自的理論塔板數。然后根據全塔效率ET，求得全塔、精餾段、提餾段的實際塔板數，確定加料板位置。2.

精餾塔設備設計(1)選擇塔型和板型采用板式塔，板型為篩板(浮閥)塔。(2)塔板結構設計和流體力學計算(3)繪制塔板負荷性能圖畫出精餾段或提餾段某塊的負荷性能圖。(4)有關具體機械結構和塔體附件的選定*接管規(guī)格：根據流量和流體的性質，選取經驗流速，選擇標準管道。*全塔高度：包括上、下封頭，裙座高度。3.

附屬設備設計和選用(1)加料泵選型，加料管規(guī)格選型加料泵以每天工作3小時計（每班打1小時）。大致估計一下加料管路上的管件和閥門。(2)高位槽、貯槽容量和位置高位槽以一次加滿再加一定裕量來確定其容積。貯槽容積按加滿一次可生產10天計算確定。(3)換熱器選型對原料預熱器，塔底再沸器，塔頂產品冷卻器等進行選型。(4)塔頂冷凝器設計選型根據換熱量，回流管內流速，冷凝器高度，對塔頂冷凝器進行選型設計。4.編寫設計說明書設計說明書應根據設計指導思想闡明設計特點，列出設計主要技術數據，對有關工藝流程和設備選型作出技術上和經濟上的論證和評價。應按設計程序列出計算公式和計算結果；對所選用的物性數據和使用的經驗公式圖表應注明來歷。設計說明書應附有帶控制點工藝流程圖，塔板結構簡圖和計算機程序框圖和原程序。5.注意事項:寫出詳細計算步驟,并注明選用數據的來源;每項設計結束后,列出計算結果明細表;設計說明書要求字跡工整,裝訂成冊上交。第二部分：篩板式精餾塔設計方法一.工藝計算二.設備計算三.輔助設備計算四.塔體結構五.帶控制點工藝流程圖

主要內容是(1)物料衡算(2)確定回流比(3)確定理論板數和實際板數(4)塔的氣液負荷計算(5)熱量衡算塔設備的生產能力一般以千克/小時或噸/年表示，但在理論板計算時均須轉換成kmol/h,在塔板設計時，氣液流量又須用體積流量m3/s表示。因此要注意不同的場合應使用不同的流量單位。1.全塔物料衡算：

F=D+WFxF=DxD+WxW塔頂產品易揮發(fā)組分回收率η為：η=DxD/FxF式中:F、D、W分別為進料、塔頂產品、塔底餾出液的摩爾流量(kmol/h),xF、xD、xW分別為進料、塔頂產品、塔底餾出液組成的摩爾分率

一．工藝計算

3/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/2023二．設備計算3/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/2023塔板的負荷性能圖在確定了塔板的工藝尺寸，又按前述各款進行了流體力學驗算之后，便可確認所設計的塔板能在任務規(guī)定的氣液負荷下正常操作。此時，有必要進一步揭示該塔板的操作性能，即求出維持該塔板正常操作所允許的氣、液負荷波動范圍。這個范圍通常以塔板負荷性能圖的形式表示。3/17/2023塔板負荷性能圖Vs,m3/sLs,m3/s(1)霧沫夾帶線(2)液泛線(3)液相上限線(4)漏夜線(5)液相負荷下限線AVs,minP操作點BVs,maxO3/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/20233/17/202