精馏塔的设计计算()教学文案.ppt

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1、精馏塔的设计计算(2013)二、化工原理课程设计的内容1、课程设计的基本内容（1）设计方案简介对给定或选定的工艺流程，主要的设备型式进行简要的论述；（2）主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计；（3）典型辅助设备的选型和计算对典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定；（4）工艺流程简图以单线图的形式绘制流程图，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点；（5）主体设备工艺条件图（装配图）图面上应包括设备的主要工艺尺寸，技

2、术特性表和接管表；◇封面（课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间）；◇目录；◇设计任务书；◇工艺流程图及设计方案说明；◇设计条件及主要物性参数表；◇工艺设计计算；◇设计结果汇总表；◇辅助设备的设计及选型；◇设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论；◇参考资料。（2）工艺流程图及主体设备装配图；2、课程设计组成（1）设计说明书主要内容：3、注意事项整个设计是由论述、计算和绘图三部分组成。◇论述应该条理清晰，观点明确；◇计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所用数据必须注明出处；◇图表应能简要表达计算的

3、结果。三、化工原理课程设计的步骤本设计按以下几个阶段进行：1、根据设计任务和工艺要求，确定设计方案。根据给定任务，对精馏装置的流程、操作条件、塔板类型等进行论述。2、蒸馏塔的工艺计算◇确定理论塔板数（作图法）、实际板数；◇确定塔高和塔径。3、塔板设计：◇设计塔板各主要工艺尺寸溢流装置、塔板布置、筛孔或浮阀的设计及排列（图）；◇进行流体力学校核计算；◇画出塔的负荷性能图。4、管路及附属设备的设计与选型，如冷凝器、泵等。5、抄写说明书。6、绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔装配图。第二节　板式精馏塔的工艺计算一、设

4、计方案的确定1、装置流程的确定：经济方面：充分考虑整个系统的热能利用，降低操作费用。操作的稳定性：加热蒸汽的压力、进料量、回流液等2、操作压力的选择：设计压力一般指塔顶压力。蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。可考虑取常压操作，塔顶压力为4kPa（表压），每层塔板压降p≤0.7kPa。3、进料状况的选择进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接

5、近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设计和制造上提供了方便。4、多股进料本次设计宜采用单股进料。5、加热方式的选择◇加热方式：蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。若塔底产物近于纯水，而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精与水的混合液)，便可采用直接蒸汽加热。◇加热剂：T＜180℃，常用饱和水蒸气。◇再沸器结构：小塔可在塔底，形式有夹套式、蛇管式、列管式。大塔一般在塔外，形式为列管式，有立式和卧式两种

6、。6、冷却方式通常在塔顶设置蒸气全部冷凝的全凝器。其为辅助设备，需进行选型，多采用列管式，水平或垂直放置。二、工艺计算（一）全塔物料衡算1、计算原料液、塔顶、塔底浓度2、平均分子量：（原料液MF、塔顶MD、塔底MW）3、物料衡算求W、Dkmol/h4、塔板数的计算（1）理论板数的计算：作y－x图、t－x－y图；求最小回流比Rmin、实际回流比R；图解法求理论板数N。（2）全塔效率ET可查P145页图11-21确定或：av=0.1～1.0时，（3）实际塔板数NP分别求精馏段和提馏段所需实际板数（二）塔的工

7、艺条件及物性数据1、操作压强平均压强：pm(精)=(pD+pF)/2pm(提)=(pW+pF)/22、操作温度塔顶tD：可由t-x-y图查得塔顶tD、塔底tW、进料处tF。平均温度：tm(精)=(tD+tF)/2tm(提)=(tW+tF)/2如图：xF=0.5，xw=0.05时，泡点进料tF=92℃（露点进料tF=101℃）塔底tw=108℃提馏段平均温度：tm=(tW+tF)/2＝(92+108)/2＝100℃t/℃x(y)t-xt-yp=101.3kPa01.080100901102、平均摩尔质量（1）

8、由塔顶、塔底、进料处的浓度计算平均摩尔质量；（2）计算精馏段平均摩尔质量MVm(精)、MLm(精)；（3）计算提馏段平均摩尔质量MVm(提)、MLm(提)。如塔顶：y1=xD=0.966，按气液平衡关系可查得x1=0.916则：MVDm=0.966×78.11+(1－0.966)×92.13=78.59kg/kmolMLDm=0.916×78.11+(1－0.916)×92.13=79.29kg/kmol3、平均