板式精馏塔设计1

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1、板式精馏塔课程设计课程目的先修课程的综合训练，培养工程能力的训练掌握化工设计的基本程序和方法；学会查阅技术资料、选用公式和数据；用简洁文字和图表表达设计结果；用CAD制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练。设计主要内容设计方案简介主要设备的工艺设计计算板式塔的结构辅助设备的选型主要设备的工艺条件图设计说明书的编写对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述设计方案的确定（一）装置流程的确定要求在设计说明书上画出流程简图。塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用分凝器或全凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽有一定增浓作

2、用，但在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器。（二）操作压强的选择精馏操作可在常压、减压或加压下进行。操作压强常取决于冷凝温度。一般，除热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的系统，都应采用常压蒸馏；对热敏性物料或混合液沸点过高的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下馏出物的冷凝温度过低的系统，需提高塔压或采用深井水、冷冻盐水作为冷却剂；而常压下呈气态度物料必须采用加压蒸馏。（三）进料热状况的选择原则上，在供热量一定的情况下

3、，热量应尽可能由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精、提馏段采用相同塔径以便于制造，则常采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器。若工艺要求减少塔釜加热量避免釜温过高、料液产生聚合或结焦，则应采用气态进料。（四）加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽，例如蒸馏釜残液中的主要成分是水，且在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时（如乙醇与水混合液）宜用直接蒸汽加热，其优点是可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉中间加热设备。但由于直接蒸汽

4、的加入，对釜内溶液起一定的稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。二元连续板式精馏塔的工艺计算物料衡算实际塔板数的确定塔高和塔径的计算塔板结构参数的确定塔板流动性能校核一、物料衡算全塔物料衡算间接加热时：F=D+WFxF=DxD+WxW可以解出F,W。二实际塔板数的确定1.确定理论板数可以采用图解法或逐板计算法.平衡数据回流比精馏段操作线加料线提馏段操作线相关说明平均挥发度α的求法:μav的计算:平均粘度由乙醇和水在平均温度下的粘度线性加和得到μav=μ乙醇

5、xF+μ水（1－xF）平均塔温为塔顶和塔底温度的算术平均值其中αi=yi(1-xi)/xi(1-yi)2.总板效率O’connel关联图查得，见化工原理书图8-32精馏塔总板效率关联图，由横坐标αμL可求得总板效率E3.实际板数NENE=(N-1)/E，N为理论板数，分别算出精馏段和提馏段的实际板数并标明加料板的位置。三塔高、塔径的计算物性参数的查找、计算塔径由精馏塔内各段物料的摩尔流率（或说体积流率）决定的，其影响因素有F（进料流率）、R（回流比）及q，涉及单位换算1、平均分子量的计算（1）塔顶的平均分子量x1为与y1=XD

6、平衡的液相组成）MVDM=XD×M轻组分+（1－XD）×M重组分MLDM=x1×M轻组分+（1－x1）×M重组分（2）进料板的平均分子量进料板对应的组成Xn和yn(进料板对应的组成由逐板计算得到，n值各人不同)]MVFM=yn×M轻组分+（1－yn）×M重组分MLFM=Xn×M轻组分+（1－Xn）×M重组分1、平均分子量的计算（3）塔底的平均分子量（yw为与xw平衡的气相组成）MVWM=yw×M轻组分+（1－yw）×M重组分MLWM=xw×M轻组分+（1－xw）×M重组分（4）精馏段、提馏段的平均分子量精馏段平均分子量MLM=

7、(MLDM+MLFM)/2=MVM=(MVDM+MVFM)/2=提馏段平均分子量M’LM=(MLWM+MLFM)/2=M’VM=(MVWM+MVFM)/2=2、平均密度的计算（1）液相平均密度查物性数据：易挥发组分密度ρ1＝Kg/m3难挥发组分密度ρ2＝Kg/m3举例：ρLD＝1/[a1/ρ1+(1-a1)/ρ2]Kg/m3（2）汽相平均密度根据塔顶温度TD、进料板温度TF及塔底温度TW分别确定精馏段及提馏段的汽相平均密度如：TM=（TF+TD）/2ρVM＝PMV/RTM=Kg/m33塔的有效高度和板间距的初选板式塔的有效高度

8、是指安装塔板部分的高度，可按下式计算：塔板间距，m板间距的初选板间距NT的选定很重要。选取时应考虑塔高、塔径、物系性质、分离效率、操作弹性及塔的安装检修等因素。4塔径的计算计算塔径的方法有两类：据适宜空塔气速，求出塔截面积，求出塔径确定适宜孔速进而求出塔径塔径的计算初步计算塔