2. 确定最小回流比
一般是先求出最小回流比，然后根据
R 1.1 — 2 Rmin ,确定回流比
Rmin
是根据汽液相平衡方程
y


1x 源自1 q 线方程 y q x xF q 1 q 1
联 立 求 得 交 点 xq
yq ， 然 后 代 入 方 程
Rmin
由上式算出的塔径按部颁发塔盘标准圆整，圆整后的塔径除了必
须满足板间距与塔径的关系外，还须进行空塔气速校核。
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C20 exp[4.531 1.6562Z 5.5496Z 2 6.4695Z 3 (0.474675
0.079Z 1.39Z 2 1.3212Z 3 ) ln Lv (0.07291 0.088307Z
进行选型设计。
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。

xD 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。
式中： R ---回流
Rmin —最小回流比
—全塔平均相对挥发度
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。
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（3）加料板位置的确定
求出精馏段操作线和提馏段操作线的交点 xq 、yq ，并以xq 为分
界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到
xn xq 且 xn1 xq 时，就以第 n 块板为进料板。
（4）实际板数的确定
板效率：利用奥康奈尔的经验公式
E T 0 .4 9 L 0 .2 4 5 其中：
5 2
hOW 超过齿顶时 LS

0.735
lW hn

hOW
5 2

hOW
hn
5 2
LS —塔内液体流量,m3 S hn —齿深, m;可取为 0.015m
(3).堰高 hW
堰高与板上液层高度及堰上液层高度的关系：
hW hL hOW
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5、降液管的设计
(1).堰长lW : 依据溢流型式及液体负荷决定堰长,单溢流型塔板堰
长 lW 一般取为(0.6 ～0.8)D；双溢流型塔板，两侧堰长取为(0.5 ～
0.7)D，其中 D 为塔径
(2).堰上液层高度hOW ：
堰上液层高度应适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则塔板压
强增大，物沫夹带增加。对平直堰，设计时hOW 一般应大于 0.006m， 若低于此值应改用齿形堰。hOW 也不宜超过 0.06～0.07m，否则可改
0.49123Z 2 0.43196Z 3 ) (ln Lv )2 ]
Z HT hL
Lv

L V
( L V
)0.5
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3 液流型式的选择
3、液流型式的选择
液体在板上的流动型式主要有，U 型流、单流型、双流型和阶梯流型
等，其中常选择的则为单流型和双流型。（图见附录 1）
4000
11 以下 110 以下 110～230 230～350
5000
11 以下 110 以下 110～250 250～400
6000
11 以下
110～250 250～450
应用 用于较低 一般应用 高 液 气 比 极 高 液 气 极
场合
液气比
和大型塔板 大型塔板
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4、溢流堰（出口堰）的设计
(1)、精馏段气液负荷计算
V R 1D
L RD
VS

VMVm
3600 Vm
LS

LM Lm
3600 Lm
V—塔内气体摩尔流量 kmol/h
Vs—塔内气体体积流量 m 3 s
MVm 、 MLm —分别为精馏段气相平均分子量、液相平均分子量
Vm、 Lm —分别为精馏段气相平均密度、液相平均密度 kg m3
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。
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
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
—塔顶与塔底的平均温度下的相对挥发度
L —塔顶与塔底的平均温度下的液相粘度, mpa s
对于多组分的液相粘度： L
xi Li
L i —液态组分 i 的粘度, mpa s
x i — 液相中组分 i 的摩尔分率
实际理论板数
N实
N理 ET
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4、塔的气液负荷计算
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 塔顶产品易挥发组分回收率η为： η= DxD/FxF 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
u —空 塔 气 速 ， m/s u 0.6 ~ 0.8 umax
umax C
L V V
umax —最 大 空 塔 气 速 ， m/s
L、V — 分 别 为 液 相 与 气 相 密 度 ， k g m 3
负荷系数
C

C
20


20
0 .2

(C20 值 可 由 S m i t h 关 联 图 求 取 )
精馏段操作线方程： yn1

L LD
xn

D LD
xD
提馏段操作线方程：
yn1

L qF L qF W
xn

W L qF W
Xw
xn1 yn (利用操作线方程)
yn xn (利用相平衡关系)
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（2）塔顶冷凝器的类型
(i)当塔顶为全凝器时, y1 xd
则自第一块塔板下降的液相组成 x1 与 y1 成相平衡，故可应用相平衡 方程由 y1 计算出 x1，自第二块塔板上升蒸汽组成 y2 与 x1 满足操作线方 程，由操作线方程以小 x1 计算得出 y2.
(ii)当塔顶为分凝器时, x0 xd K
先求出分凝器内与 xd 成相平衡的 x0,再由操作线方程以 x0 计算得出 y1，然后由相平衡方程由 y1 计算出 x1，如此交替地使用操作线方程和相 平衡关系逐板往下计算，直到规定的塔底组成为止，得到理论板数和加 料位置。
用双溢流型塔板。
2
平直堰的 hOW 按下式计算
hOW

2.84 1000
E

Lh

3
lW
式中 lW —堰长, m; Lh —塔内液体流量，m3 h
E —液流收缩系数，查图求取。一般可取为 1，误差不大
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齿形堰
hOW 不超过齿顶时
hOW
1.17
LS hn
lW
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。
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：
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
(2)、提馏段气液负荷计算(同上)
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5、热量衡算
总热量衡算 QV QW Q L QB QF QR
式中： QV 、QW 、QL、QB、QF 、QR 分别是塔顶蒸汽带出的热
量、塔底产品带出的热量、塔设备的热损失、塔釜加热量、进料带入 的热量、回流带入热量、
其中：塔设备的热损失 Q L 0.1Q B
化工原理课程设计 ——筛板式精馏塔设计
江苏工业学院 马江权 2006年9月
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
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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
再沸器热负荷 QB 1.1 QV QW QR QF