化工原理课程设计-板式精馏塔设计

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1、化工原理课程设计板式精馏塔设计2011.12第一章板式精馏塔设计主要内容：一、塔设备简介二、板式精馏塔主体设备的设计三、板式塔的结构和附属设备选型配套设计化工原理课程设计板式精馏塔设计第一节塔设备简介塔设备是气液传质设备分类：板式塔和填料塔工业生产对塔设备的主要要求：生产能力大；传质、传热效率高；流体流动的摩擦阻力小；操作稳定，适应性强，操作弹性大；结构简单，材料耗用少；制造安装容易，操作维修方便。应综合考虑以上诸因素。化工原理课程设计板式精馏塔设计第二节板式精馏塔的工艺设计主要内容：一.设计方案的确定二.物料衡算和操作线方程三.理论板数的求算方法四.塔

2、和塔板主要工艺尺寸的设计化工原理课程设计板式精馏塔设计一.设计方案的选定1.装置流程的确定包括：热量的利用，进料方式的选择，冷凝器的选择（全凝器或分凝器）2.操作压强的选择：取决于冷凝温度包括：常压、减压、加压化工原理课程设计板式精馏塔设计3.进料热状况的选择：用表示五种进料热状况:冷液进料：饱和液体（泡点）进料：饱和蒸汽（露点）进料：气液混合进料：过热气进料：原则上采用冷液进料，但通常采用泡点进料。化工原理课程设计板式精馏塔设计4.加热方式的选择大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。5.回流比的选择主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用之和最低。一般

3、经验值为化工原理课程设计板式精馏塔设计1、两组分理想物系的气液平衡函数关系气液相平衡(vapor--liquidequilibrium)：溶液与其上方蒸气达到平衡时气液两相各组分组成的关系。物系的分类：理想物系和非理想物系。理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律（Raoult’slaw)，即式中p——溶液上方组分的平衡分压p0——同温度下纯组分的饱和蒸气压x——溶液中组分的摩尔分率第三节双组分溶液的气液平衡化工原理课程设计板式精馏塔设计根据道尔顿分压定律和拉乌尔定律当总压P不高时，平衡的气相可视为理想气体，服从道尔顿分压定律，即式（a）和（b）为两组分理想

4、物系的气液平衡关系式。（a）（b）第三节双组分溶液的气液平衡化工原理课程设计板式精馏塔设计当总压不高时，蒸气服从道尔顿分压定律对于二元溶液xB=1-xAyB=1-yA整理后，略去下标.气液平衡方程第三节双组分溶液的气液平衡2、相对挥发度及气液平衡方程化工原理课程设计板式精馏塔设计3.二元物系连续板式精馏塔的工艺计算1.物料衡算与操作线方程①全塔物料衡算总物料F=D+W易挥发组分FxF=DxD+WxW化工原理课程设计板式精馏塔设计②精馏段操作线方程或其中L=R·D③提留段操作线方程或其中化工原理课程设计板式精馏塔设计化工原理课程设计板式精馏塔设计④进料线方

5、程（线方程）线方程代表精馏段操作线与提留段操作线交点的轨迹方程。4.理论板数的求算化工原理课程设计板式精馏塔设计求算理论板数之前，需知原料液组成，选择进料热状况（即q值）和操作回流比等精馏操作条件，利用气、液相平衡关系和操作方程求算。常用理论板数的求算方法有三种方法，现分别予以介绍。（1）逐板计算法设塔顶采用全凝器，泡点回流，则化工原理课程设计板式精馏塔设计注意：间接蒸汽加热时，再沸器内可视为气液两相达平衡，故再沸器相当于一层理论板，则提馏段理论板数为(m-1)层。缺点：计算虽然准确，但较繁琐。化工原理课程设计板式精馏塔设计（2）直角梯级求解法（M.T.

6、图解法）方法和步骤如下：设采用间接蒸汽加热，全凝器（），泡点进料。①首先在y-x图上作平衡线和对角线。②作精馏段操作线。③作进料线（q线）。与精馏段操作线相交与点d。④作提留段操作线。⑤图解理论板层数。跨过交点d的梯级为进料板。如采用再沸器，应减去一层塔板数，如采用分凝器，应再减去一层塔板数。化工原理课程设计板式精馏塔设计化工原理课程设计板式精馏塔设计（3）简捷法(Gilliland）①求算Rmin和选定R。Rmin的求算如下式：a.进料为饱和液体时,∵xq=xF,故b.进料为饱和蒸汽时,∵Yq=YF,故对于平衡曲线形状不正常的情况，可用作图法求Rmin

7、.化工原理课程设计板式精馏塔设计化工原理课程设计板式精馏塔设计平衡曲线形状不正常情况下Rmin求法②计算Nmin化工原理课程设计板式精馏塔设计③计算值。在吉利兰图横坐标上找到相应点，自此点引铅垂线与曲线相交，由交点相应的纵坐标值求算出不包括再沸器的理论板数N。④确定进料板位置。化工原理课程设计板式精馏塔设计化工原理课程设计板式精馏塔设计三、塔效率的估算1.定义：为在指定分离要求与回流比所需理论板数NT与实际塔板数NP的比值。即：2.两个关联方法①Dickamer和Bradford法根据精馏塔全塔效率关联图，有下列公式：（适用于液相粘度为0.07~1.4m

8、Pa·s的烃类物系。）化工原理课程设计板式精馏塔设计②O′connell法将全塔