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。
5
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。
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
R m in — 最 小 回 流 比
—全塔平均相对挥发度
12
3.理论板数和实际板数的确定
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：
3
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。
4
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
(i)当 塔 顶 为 全 凝 器 时 , y1 X d
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 X1 计 算 得 出 Y2.
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。
年处理量：25000 30000 35000 40000 45000 50000吨
料液初温：35℃
料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率）
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）
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。
8
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
9
10
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
数和加料位置。
22.09.2020
（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： yn1
L LD
xn
D LD
xD
提馏段操作线方程：
L qF
W
yn1 L qF W xn L qF W X w
xn1 yn (利用操作线方程)
yn xn (利用相平衡关系)
22.09.2020
13
（2）塔顶冷凝 器的类 型
化工原理课程设计 ——板式精馏塔设计
1
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
22.09.2020
2
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
*全塔高度：
包括上、下封头，裙座高度。
6
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。
(ii)当 塔 顶 为 分 凝 器 时 , X 0 X d 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
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
7
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。
11
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 R min , 确 定 回 流 比
R
m in
是根据汽液相平衡方程
yHale Waihona Puke 1x1q线方程 y q x xF
q 1
q 1
联 立 求 得 交 点 xq
R m in
xD yq yq xq
yq ， 然 后 代 入 方 程