Rmin
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（三）确定理论塔板数 1、作出x-y相图 2、理论板数及加料位置 ①求精馏塔的汽、液相负荷
L L qF RD qF V V (q 1) F ( R 1) D (q 1) F
②求精馏段、提馏段的操作线方程
yn 1
x R xn D R 1 R 1
2
每一层塔板上的浮阀数：

4
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②边缘宽度wc 在塔壁边缘留出宽度为WC的区域，以固定塔板。
WC 50 70mm
③安定区ws 在液体入塔处，有一宽度为ws的狭长带不开孔区，其 作用是防止气体进入降液管或因降液管流出的液流的 冲击而漏液。 塔径小于1.5m的塔 塔径大于1.5m的塔

3600Af HT qV , L
( 5S )
注意：精馏段与提馏段不同
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②降液管底隙高度h0
ho
qV , L 3600W uo l
为保证良好的液封，又不致使液流阻力太大，一般取为
2、塔板布置和浮阀数目与排列 ①孔速
uo
Fo
V
N
Fo 9 12
qV ,V d o uo
ho 19.9
uo
0.175
L
2
uo V ho 5.34 2g L
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②板上充气液层阻力hl 板上充气液层阻力受堰高、气速及溢流长度等因素的影响， 一般用下面的经验公式计算：
hl 0 hL 0 (hW hOW )
式中：
hL —板上清液层高度，m 0 —反映板上液层充气程度的因数，可称为充气因数，无 因次,一般 0 =0.5～0.6。 0 与气相动能因子 Fa 有关， 0 0.652029 00.185964 F
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1、溢流装置设计 （1）溢流堰 ①堰长lW 单溢流： 双溢流： ②堰高hW
lW (0.6 0.8) D lW (0.5 0.7) D
hL hW hOW
堰上液层高度要适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则 塔板压强增大，雾沫夹带严重。设计时hOW大于0.006m, 低于此值须选用齿形堰，但不宜超过0.07m。(通常取 0.06m) 对平直堰：
L V u max C L
u (0.6 0.8)umax
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（2）气体负荷系数C
C C20 (

0.02
) 0.2
C20由smith关联图求得
qV , L L 1/ 2 横坐标： ( ) qV ,V V
（3）塔径
D
4qV ,V
u
精馏段、提馏段分别计算
hOW 2.8410 E (
3
qV , L lW
)
2/3
E 1
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（2）降液管（圆形和弓形） ①降液管的宽度Wd和截面积Af
lW 可根据堰长与塔径比值 D
，查图求取。
降液管的截面积应保证溢流液中夹带的气泡得以分离， 液体在降液管中的停留时间一般等于或大于3～5秒，对低 发泡系统可取低值，对高发泡系统及高压操作的塔，停留 时间应加长些。 故在求得降液管的截面积之后，应按下式验算液体在降 液管内的停留时间，即
L' W ym 1＝ xm xw V' V'
③作图求出理论板数
④逐板计算求理论板数
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（四）塔板效率及实际塔板数的计算
ET 0.49( m )
顶 釜
m i xi
NT N ET
0.245
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1、塔径的计算 （1）最大空塔气速和空塔气速
1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
求出：x f 、xD、xW
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
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3、物料衡算
F D W
Fx f DxD WxW
xD ye ye xe
列表：进料、塔顶、塔底产品流量和组成
（二）回流比的选择
可以用通常的办法：首先算 出最小回流比，然后取R= （1.1～2）Rmin ，作为适宜 回流比。也可选择若干个回 流比，然后计算设备投资费 用、操作费用和综合费用， 从中选择最为适宜的回流比。
（2）板间距HT
板间距的大小与液泛和雾沫夹带有密切的关系。板距取大些，塔可 允许气流以较高的速度通过，对完成一定生产任务，塔径可较小； 反之，所需塔径就要增大些。板间距取得大，还对塔板效率、操作 弹性及安装检修有利。但板间距增大以后，会增加塔身总高度，增 加金属耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而又会增加全塔的造价。 初选板间距时可参考下表所列的推荐值。 表 板间距与塔径关系
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第二部分：化工原理课程设计任务书
一、 设计题目：乙醇-水溶液连续板式精馏塔设计 二、任务要求 1、设计一连续板式精馏塔以分离乙醇和水，具体工艺参数 如下： 生产能力：x t/a 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 料液浓度：x% （质量分率） 塔顶产品浓度：94%（质量分率） 塔底釜液含乙醇不高于0.1%(以质量计) 设备型式：筛板塔 2、工艺操作条件： 常压精馏，塔顶全凝，泡点进料，泡点回流，R=（1.1～2） Rmin。
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三. 设计任务 （一）精馏塔工艺设计 1.物料衡算 2.精馏塔的工艺尺寸的确定 3.塔板结构设计 4.热量衡算 （二）附属设备选型计算
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第三部分：板式精馏塔的设计方法
一. 流程和方案的确定
二. 工艺计算
三. 设备计算
四. 辅助设备计算
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一.
流程和方案的选择
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——板式精馏塔设计
2011年11月
化工原理课程设计
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——板式精馏塔设计
第一部分：课程设计的目的和要求 第二部分：化工原理课程设计任务书
第三部分：板式精馏塔的设计方法
第四部分：设计说明书撰写要求
2013-7-22
化工原理课程设计
第一部分：课程设计的目的和要求
• （一）. 课程设计的目的 • （二）. 设计说明书的内容及要求 • （三）. 时间安排和具体要求 • （1） 3周，其中集中教学18学时。 理论教学3次，设计由同学课后自行安排。
• （2）按照下达的任务，每位同学一个设计任务。按学号 从前到后排列，每5名同学，选一位组长。 • （3）由组长统筹负责组内同学设计进度。每次理论内容 教学之后，尽快完成相应的设计任务（最好在下次上课之 前完成）。
蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、泵等设备，要安排好流程结构。
操作条件的确定
（1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）回流温度 (塔顶、塔顶温度、进料板温度) （4）塔釜的加热方式及加热介质的选择 （5）塔顶冷凝器的冷凝方式和冷凝介质的选择
在论文中，选择过程和依据可以不写，但必须 把结果表述出来，并画好流程示意图。
塔径D, m
0.3～0.5
0.5～0.8
0.8～1.61.6～2源自0塔板间距HT mm 200～300
250～350
350～450
450～600
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精馏段实际板数： 提馏段实际板数： 精馏段有效高度： 提馏段有效高度：
NT NP ET NT NP ET
Z精 ( N精 1 HT ）
Fa ua V Vs ua (单流型塔板 ) AT Af
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③表面张力所产生的阻力hσ
2 h L gh 表面张力 : N / M
一般浮阀塔的压降比筛板塔大，对常压和加压塔，每 层浮阀塔压降为265～530pa ，减压塔约为200pa。 2、降液管内液体高度（淹塔or液泛） 为防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度：
H d ( H T hW )
2013-7-22
hd
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H d hL h p hd
式中:
—进出口堰之间的液面梯度，m液柱(一般很小，可以忽略) hp —气体通过一块塔板的压降，m液柱 hd —液体流出降液管的压降，m液柱
可按下列经验公式计算：
hd
无入口堰:
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由上式计算的塔径按部颁发塔盘标准圆整，圆整后的塔径 除了满足板间距和塔径的关系外，还须进行空塔气速校核 塔截面积： 实际空塔气速：
AT

4
D2
u
qV ,V AT
2、精馏塔有效高度的计算 （1）塔板效率ET “奥康奈尔的精馏塔关联图“
ET 0.49(L )
0.245
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Z 提 ( N提 1 H T ）
在进料板上方开一人孔，高度为0.8m
Z Z精 Z提 0.8
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（六）塔板主要工艺尺寸的计算
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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） 表 2、选择液流形式参考表 3 塔径 流 体 流 量 m /h Mm U 形流型 单流型 双流型 阶梯流型 600 5 以下 5～ 25 900 7 以下 7～ 50 1000 7 以下 45 以 下 1200 9 以下 9～ 70 1400 9 以下 70 以 下 1500 10 以 下 70 以 下 2000 11 以 下 90 以 下 90～ 160 3000 11 以 下 110 以 下 110～ 200 200～ 300 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