板式精馏塔工艺设计课程设计.ppt

1、化工原理课程设计化工原理课程设计化学工程与工艺专业化学工程与工艺专业1第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 板式精馏塔工艺设计板式精馏塔工艺设计1 1、流程确定与塔的物料衡算、塔板数的确定、流程确定与塔的物料衡算、塔板数的确定2 2、塔的工艺条件及物性数据计算、塔的工艺条件及物性数据计算3 3、气液负荷计算、气液负荷计算4 4、塔和塔板主要工艺尺寸计算、塔和塔板主要工艺尺寸计算5 5、筛板流体力学验算、筛板流体力学验算6 6、塔板负荷性能图、塔板负荷性能图2第一部分第一部分 概述概述3化工原理课程设计化工原理课程设计一、化工原理课程设计的目的、要求和内容一、化工原理课程设计的目的、要求和

2、内容 需要学生自己确定方案、选择流程、查取资料、需要学生自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，择优选定较为理想的方案和合进行过程和设备计算，择优选定较为理想的方案和合理的设计。课程设计是培养提高学生独立工作能力的理的设计。课程设计是培养提高学生独立工作能力的有益实践。有益实践。4化工原理课程设计化工原理课程设计 熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选熟悉查阅文献资料、搜集有关数据、正确选用公式。用公式。综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需要的检测和

3、计量参数。所需要的检测和计量参数。准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。艺设计计算。用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来用精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。表达自己的设计思想和计算结果。5化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计二、化工原理课程设计的内容二、化工原理课程设计的内容(1)(1)设计方案简介设计方案简介 (2)(2)主要设备的工艺设计计算主要设备的工艺设计计算 (3)(3)典型辅助设备的选型和计算典型辅助设备的选型和计算 (4)(4)工艺流程简图工艺流程简图 (5)(5)主体

4、设备工艺条件图主体设备工艺条件图6化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计化工原理课程设计需要准备的用具化工原理课程设计需要准备的用具7化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计 课程设计的基本格式课程设计的基本格式除除CADCAD和工程制图外一律使和工程制图外一律使用用A4A4打印纸打印纸，装订！，装订！化工原理课程设计说明书（报告）化工原理课程设计说明书（报告）设计题目 设计者：班级 姓名 日期 指导教师：设计成绩：日期 1.首页首页82.2.设计任务书（由指导教师提供）设计任务书（由指导教师提供）3.3.工艺流程说明工艺流程说明4.4.工艺计

5、算及主体设备设计工艺计算及主体设备设计5.5.辅助设备的计算及选型辅助设备的计算及选型6.6.设计结果概要或设计一览表设计结果概要或设计一览表7.7.对本设计的评述对本设计的评述8.8.附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图等）附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图等）9.9.主要符号说明主要符号说明10.10.参考文献参考文献9化工原理课程设计化工原理课程设计参考资料参考资料1.1.陈敏恒、从德滋、方图南等编，陈敏恒、从德滋、方图南等编，化工原理化工原理上、下册（第二版），北京：上、下册（第二版），北京：化学工业出版社化学工业出版社2.2.姚玉英等编，姚玉英等编，化工原理化工原理上、下册，天

6、津：天津大学出版社上、下册，天津：天津大学出版社3.3.陈维主编，陈维主编，传递过程与单元操作传递过程与单元操作，杭州：浙江大学出版社，杭州：浙江大学出版社4.4.杨祖荣等编，杨祖荣等编，化工原理化工原理，化学工业出版社，化学工业出版社5.5.化学工程手册化学工程手册编委会编，编委会编，化学工程手册化学工程手册（第二版），化学工业出（第二版），化学工业出版社，版社，6.6.潘国昌，潘国昌，化工设备设计化工设备设计，清华大学出版社，清华大学出版社7.7.娄爱娟等编，娄爱娟等编，化工设计化工设计，华东理工大学出版社，华东理工大学出版社8.8.涂伟萍等编，涂伟萍等编，化工设备及过程设计化工设备及过程

7、设计，化学工业出版社化学工业出版社9.9.大连理工大学化工原理教研室编，大连理工大学化工原理教研室编，化工原理课程设计化工原理课程设计,大连理工大学大连理工大学出版社出版社10课程设计期间安排和纪律课程设计期间安排和纪律1313周周 理论数据计算理论数据计算严格考勤，无特殊情况不得请假严格考勤，无特殊情况不得请假3434周周 上机作图上机作图 提交设计说明书（报告）提交设计说明书（报告）化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计11第二部分第二部分 板式精馏塔的设计板式精馏塔的设计12化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计泡罩塔泡罩塔浮阀塔浮阀塔

8、筛板塔筛板塔13化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计14料液料液,X,XF F 釜残液釜残液,X,XW W液相回流液相回流汽相回流精馏段精馏段提馏段提馏段再沸器冷凝器冷凝器15化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计工业上对塔设备的主要要求工业上对塔设备的主要要求:(1)(1)生产能力大；生产能力大；(2)(2)传质、传热效率高传质、传热效率高;(3)(3)气流的摩擦阻力小，气流的摩擦阻力小，(4)(4)操作稳定，适应性强，操作弹性大操作稳定，适应性强，操作弹性大;(5)(5)结构简单，材料耗用量少；结构简单，材料耗用量少；(6)(6)制造安

9、装容易，操作维修方便。制造安装容易，操作维修方便。此外还要求不易堵塞、耐腐蚀等。此外还要求不易堵塞、耐腐蚀等。16化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计板式精馏塔的设计板式精馏塔的设计根据设计任务和工艺要求确定设计方案根据设计任务和工艺要求确定设计方案确定塔高、塔径等工艺尺寸确定塔高、塔径等工艺尺寸确定塔板类型，设计塔板尺寸确定塔板类型，设计塔板尺寸进行流体力学演算，绘制负荷性能图进行流体力学演算，绘制负荷性能图附属设备及管路的计算与改造附属设备及管路的计算与改造设设计计步步骤骤17化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计一、装置流程的确定一、

10、装置流程的确定精馏塔精馏塔原料预热器原料预热器蒸馏釜（再沸器）蒸馏釜（再沸器）冷凝器冷凝器釜液、产品冷却器釜液、产品冷却器精馏装置精馏装置18化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计操作压强的选择操作压强的选择常压常压非热敏物质非热敏物质减压减压热敏物质热敏物质加压加压常压下呈气态的物料常压下呈气态的物料19化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计进料热状况进料热状况什么是露点？什么是露点？什么是泡点？什么是泡点？露点，即露点温度，是指在一定压力下，露点，即露点温度，是指在一定压力下，混合蒸气开始冷凝出现第一滴液滴时的温度。混合蒸气开始冷凝出现第

11、一滴液滴时的温度。泡点，即泡点温度，是指在一定压力下，泡点，即泡点温度，是指在一定压力下，液体混合物被加热产生第一个气泡时的温度。液体混合物被加热产生第一个气泡时的温度。20化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计01高于露点过热蒸汽进料高于露点过热蒸汽进料露点下饱和蒸汽露点下饱和蒸汽气液混合物进料气液混合物进料低于泡点冷夜蒸汽进料低于泡点冷夜蒸汽进料泡点下饱和液体泡点下饱和液体21化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计加热方式加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。回流比的选择回流比的选择 R=R=

12、（1.1-2.01.1-2.0）R Rminmin22化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计例：例：苯和氯苯混合液经原料预热器加热至饱和苯和氯苯混合液经原料预热器加热至饱和蒸汽状态后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全蒸汽状态后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品，经冷却器冷却后送至贮槽品，经冷却器冷却后送至贮槽 。23化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计二、物料衡算二、物料衡算（1 1）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分数）料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分数（2 2）平均分子

13、量）平均分子量（3 3）物料衡算）物料衡算 总物料总物料 F=D+WF=D+W 易挥发组分易挥发组分FxFxF F=Dx=DxD D+Wx+WxW W列表列表24化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（1 1）q q线方程线方程（2 2）精馏段操作线方程）精馏段操作线方程（3 3）最小回流比和操作回流比）最小回流比和操作回流比三、理论板数的求算三、理论板数的求算直角梯级图解法直角梯级图解法25化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计xFxWxDeqx-y图26t-x-y图化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计27化工原

14、理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（4）全塔效率）全塔效率Drickamer和和Bradford法法适用于液相黏度为适用于液相黏度为0.07-1.14mPas0.07-1.14mPas的烃类物的烃类物质。质。由此可以求出实际塔板数由此可以求出实际塔板数28化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计内插法内插法 104.9 29化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（1 1）操作压强）操作压强P Pm m四、塔的工艺条件及物性数据计算四、塔的工艺条件及物性数据计算30化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔

15、的设计（2 2）温度）温度t tm m试差试差31化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（3 3）平均分子质量）平均分子质量M Mm m塔顶塔顶 M MVDm VDm M MLDmLDm进料板进料板 M MVFm VFm M MLFmLFm塔底塔底 M MVWm VWm M MLWmLWm32化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（4 4）平均密度）平均密度m m塔顶、塔底塔顶、塔底（a为质为质量分率量分率）塔顶、塔底塔顶、塔底 进料板进料板 液相密度液相密度33化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计气相密度气相密度

16、34化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（5 5）液体表面张力）液体表面张力m m查表使用内插法，计算可得查表使用内插法，计算可得35化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计查表使用内插法，计算可得查表使用内插法，计算可得（6 6）液体黏度）液体黏度LmLm塔的工艺条件及物性数据计算结果列表塔的工艺条件及物性数据计算结果列表36化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计V=V+(q-1)FL=L+qFVSLS Lh精馏段精馏段V=(R+1)DL=RDVSLS Lh提馏段提馏段五、气液相负荷计算五、气液相负荷计算37化工原

17、理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（1 1）塔径）塔径D D六、塔和塔板主要工艺尺寸计算六、塔和塔板主要工艺尺寸计算38化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计初选板间距初选板间距，取板上液层高度，取板上液层高度 精馏段精馏段 史密斯关联图史密斯关联图可取安全系数为安全系数（可取安全系数为安全系数（0.60.80.60.8）塔径圆整塔径圆整39化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计塔径如何圆整的说明塔径如何圆整的说明 塔径在塔径在1 1米以下者，标准化先按米以下者，标准化先按100100mmmm增值变化；塔增值变化；塔径

18、在径在1 1米以上者，按米以上者，按200200mmmm增值变化。增值变化。0.989m0.989m圆整后圆整后1.0m1.0m0.435m0.435m圆整后圆整后0.5m0.5m0.945m0.945m圆整后圆整后1.0m1.0m0.456m0.456m圆整后圆整后0.5m0.5m1.989m1.989m圆整后圆整后2.0m2.0m1.435m1.435m圆整后圆整后1.6m1.6m1.654m1.654m圆整后圆整后1.8m1.8m1.023m1.023m圆整后圆整后1.2m1.2m工业上，一般塔径在工业上，一般塔径在0.5m-3.0m0.5m-3.0m40化工原理课程设计化工原理课程设计

19、筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计 提馏段提馏段 史密斯关联图史密斯关联图可取安全系数为（安全系数可取安全系数为（安全系数0.60.80.60.8）塔径圆整塔径圆整41化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（2）溢流装置）溢流装置采用单溢流采用单溢流弓形降液管弓形降液管平形受液盘及平形溢流堰平形受液盘及平形溢流堰不设进口堰不设进口堰42化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计43化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计44化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计溢流堰长溢流堰长 单溢流取单溢流取出口

20、堰高出口堰高 精馏段精馏段提馏段提馏段液流收缩系数计算图液流收缩系数计算图 45化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计降液管的宽度降液管的宽度降液管的面积降液管的面积查弓形降液管的宽度与面积查弓形降液管的宽度与面积 46化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计降液管底隙高度降液管底隙高度 h h0 0精馏段精馏段 提馏段提馏段 47化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（3）塔板布置）塔板布置边缘区宽度边缘区宽度 安定区宽度安定区宽度 开孔区面积开孔区面积 48化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔

21、的设计49化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（4）筛孔数 与开孔率 精馏段精馏段：取筛空的孔径为：取筛空的孔径为 ，正三角形排列，一，正三角形排列，一般碳钢的板厚为般碳钢的板厚为 ,取取 。筛孔数筛孔数开孔率开孔率50化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（5 5）塔的精馏段有效高度）塔的精馏段有效高度 Z Z51化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（1 1）气体通过筛板压降相当的液柱高度）气体通过筛板压降相当的液柱高度 h hp ph hc c干板压降相当的液柱高度干板压降相当的液柱高度 h hl l气体穿过

22、板上液层压降相当的液柱高度气体穿过板上液层压降相当的液柱高度 h h克服液体表面张力压降相当的液柱高度克服液体表面张力压降相当的液柱高度 六、筛板的流体力学验算六、筛板的流体力学验算52化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计干板压降相当的液柱高度干板压降相当的液柱高度h hc c查查干筛孔的流量系数干筛孔的流量系数图图 气体穿过板上液层压降相当的液柱高度气体穿过板上液层压降相当的液柱高度 h hl l精馏段精馏段提馏段提馏段53化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计克服液体表面张力压降相当的液柱高度克服液体表面张力压降相当的液柱高度 h h提

23、馏段和精馏段公式一样提馏段和精馏段公式一样,数据不一样数据不一样54化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（2 2）雾沫夹带量）雾沫夹带量 e eV V的验算的验算（3 3）漏液的验算）漏液的验算提馏段和精馏段公式一样提馏段和精馏段公式一样,数据不一样数据不一样55化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（4 4）液泛的验算）液泛的验算提馏段和精馏段公式一样提馏段和精馏段公式一样,数据不一样数据不一样56化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计（1 1）雾沫夹带线）雾沫夹带线（2 2）液泛线）液泛线 （3 3）液相负荷上

24、限线）液相负荷上限线 （4 4）漏液线（气相负荷下限线）漏液线（气相负荷下限线）（5 5）液相负荷下限线）液相负荷下限线六、塔板负荷性能图六、塔板负荷性能图57化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计精馏段精馏段（1 1）雾沫夹带线）雾沫夹带线58化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计精馏段精馏段（2 2）液泛线）液泛线59化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计精馏段精馏段 （3 3）液相负荷上限线）液相负荷上限线取液体在降液管中停留时间为取液体在降液管中停留时间为4 4秒秒 60化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精

25、馏塔的设计筛板精馏塔的设计精馏段精馏段（4 4）漏液线（气相负荷下限线）漏液线（气相负荷下限线）61化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计精馏段精馏段（5 5）液相负荷下限线）液相负荷下限线62化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计0(1)(2)(3)(4)(5)P精馏段负荷性能图精馏段负荷性能图63化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计提馏段提馏段（1 1）雾沫夹带线）雾沫夹带线64化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计提馏段提馏段（2 2）液泛线）液泛线65化工原理课程设计化工原理课程设

26、计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计提馏段提馏段 （3 3）液相负荷上限线）液相负荷上限线取液体在降液管中停留时间为取液体在降液管中停留时间为4 4秒秒 66化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计提馏段提馏段（4 4）漏液线（气相负荷下限线）漏液线（气相负荷下限线）67化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计提馏段提馏段（5 5）液相负荷下限线）液相负荷下限线68化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计0(1)(2)(3)(4)(5)P提馏段负荷性能图提馏段负荷性能图69化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板

27、精馏塔的设计项项目目符号符号单单位位计计算数据算数据精精馏馏段段提留段提留段各段平均各段平均压压强强各段平均温度各段平均温度平均流量平均流量气相气相液相液相实际实际塔板数塔板数板板间间距距塔的有效高度塔的有效高度塔径塔径空塔气速空塔气速塔板液流形式塔板液流形式设计结果一览表设计结果一览表70化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计溢溢流流装装置置溢流管型式溢流管型式堰堰长长堰高堰高溢流堰溢流堰宽宽度度管底与受液管底与受液盘盘距距离离板上清液板上清液层层高度高度孔径孔径孔孔间间距距孔数孔数开孔面开孔面积积筛筛孔气速孔气速塔板塔板压压降降液体在降液管中停留液体在降液管中停留时间时间降液管内清液降液管内清液层层高度高度71化工原理课程设计化工原理课程设计筛板精馏塔的设计筛板精馏塔的设计雾雾沫沫夹带夹带e eV Vkgkg液液/kg/kg气气0.00660.00660.0004960.000496负负荷上限荷上限雾雾沫沫夹带夹带控制控制液泛控制液泛控制负负荷下限荷下限漏液控制漏液控制漏液控制漏液控制气相最大气相最大负负荷荷V VSmaxSmaxm m3 3/s/s1.451.450.650.65气相最小气相最小负负荷荷V VSminSminm m3 3/s/s0.4980.4980.180.18操作操作弹弹性性2.912.913.613.6172