80000 85000 90000 95000
100000
20
45
14
36
51
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
化工原理课程设计
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。
化工原理课程设计
提馏段
V 'M m ' Vs ' (m3 / s) V ' V (1 q) F 3600 v '
（五）精馏塔的塔体工艺计算 1、塔径的计算 （1）最大空塔气速和空塔气速
L V u max C L
u (0.6 0.8)umax
化工原理课程设计
精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压）
冷却水温度：20℃ 饱和水蒸汽压力：0.25Mpa(表压) 设备型式： 08（1）：筛板塔； 08（2）：浮阀塔
化工原理课程设计
处理量 吨/年
进料组成 学号 35% 3 9 12 17 40% 26 34 38 42 45% 49 52 02 10 50% 17 20 28 32 55% 39 42 45 48
化工原理课程设计
第二部分：板式精馏塔设计方法
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
五. 塔体结构
六. 带控制点工艺流程图
化工原理课程设计
化工原理课程设计
一.
流程和方案的确定
1、塔设备的选择 板式塔和填料塔的比较（例如：浮阀塔的特点） 2、蒸馏装置流程的确定 蒸馏装置包括：精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝 器、塔釜冷却器和产品冷却器等设备，操作方式 （1）操作压力的选择 （2）进料状态的选择 （3）加料方式的选择（预加热） （4）回流比的选择 （5）加热器的选择
③作图求出理论板数 ④逐板计算求理论板数 （四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.4～0.7KPa（取最大值） 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压降。
化工原理课程设计
2、操作温度 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度， 苯、甲苯的饱和蒸气压由Antonie方程计算。 依次求出塔顶温度、进料板温度、塔底温度及精馏段、 提馏段平均温度 3、平均摩尔质量 塔顶气、液混合物平均摩尔质量 进料板气、液混合物平均摩尔质量 塔底气、液混合物平均摩尔质量 精馏段、提馏段气液混合物平均摩尔质量
化工原理课程设计
同理求得：进料板、塔底液相平均密度 求得：精馏段、提馏段液相平均密度（列表） 5、液相平均表面张力
Lm xi i
塔顶液相平均表面张力：塔顶温度查教材附录4： 同理求得：进料板、塔底液相平均表面张力 求得：精馏段、提馏段液相平均表面张力（列表） 6、液相平均黏度
lg m xi lg i
2
每一层塔板上的浮阀数：

4
化工原理课程设计
化工原理课程设计
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。

R 1.5Rmin
L L qF RD qF V V (q 1) F ( R 1) D (q 1) F
化工原理课程设计
②求精馏段、提馏段的操作线方程
R xD y x R 1 R 1
WxW L qF y x L qF W L qF W
塔径D, m
0.3～0.5
0.5～0.8
0.8～1.6
1.6～2.0
塔板间距HT mm 200～300
250～350
350～450
450～600
化工原理课程设计
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 ）
化工原理课程设计
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：
hOW 2.8410 E (
3
qV , L lW
)
2/3
E 1
化工原理课程设计
（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
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
化工原理课程设计
（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
求出：x f 、xD、xW
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
化工原理课程设计
3、物料衡算
F D W
Fx f 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 列表：进料、塔顶、塔底产品流量和组成 （二）常压下正戊烷－正己烷混合汽液相平衡关系
化工原理课程设计
化工原理课程设计 ——板式精馏塔设计
盐城师范学院 李万鑫
2010年9月
化工原理课程设计
化工原理课程设计
化工原理课程设计
——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
2013-6-24
化工原理课程设计
第一部分：化工原理课程设计任务书
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
化工原理课程设计
（六）塔板主要工艺尺寸的计算
化工原理课程设计
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
化工原理课程设计
（6）冷凝器的选择 塔顶产品（全凝器）和塔釜产品（冷却器） （7）加料方式的选择 高位槽或泵 （8）工艺流程 3、正戊烷和正己烷的性质、用途等
化工原理课程设计
二．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。 （一）全塔物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
③作图求出理论板数 ④逐板计算求理论板数 （四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1、操作压力 塔顶操作压力=大气压+表压 每层塔板压力=0.7KPa 求出进料板、塔底压降、精馏段、提馏段平均压降。
化工原理课程设计
②求精馏段、提馏段的操作线方程
R xD y x R 1 R 1
WxW L qF y x L qF W L qF W
Antoine 方程：
B lg p A C t
A、B、C教材附录1查得
化工原理课程设计