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1、 化工原理课程设计1原理课程设计任务书目 录化工原理课程设计任务书 .1目录 .2一、设计概述 .2二、设计方案的确定及流程说明 .5（一） 塔板设计的要求 .5（二）装置的确定 .5（三）流程图 .6（四）操作条件 .6三、塔的工艺计算 .6（一）塔的物料衡算 .7（二）全塔物料衡算 .7（三）塔板数的确定 .7四、塔的工艺条件及物性数据计算 .9五、气液负荷计算 .12六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 .13七、筛板流体力学验算 .17八、塔板负荷性能图 .19(一)精馏段 .19（二）提馏段 .22九、设计结果一览表 .25十、同组成员数据比较 .26十一、设计评述及讨论 .27十二、重要经
2、验关联式 .28十三、参考文献 .28 化工原理课程设计2一、设计概述高径比很大的设备称为塔器。用于蒸馏（精馏）和吸收的塔器分别称为蒸馏塔和吸收塔。塔器在石化工艺过程中的作用主要是分馏、吸收、汽提、萃取、洗涤、回收、再生、脱水及气体净化和冷却等。常用的有板式塔和填料塔，国外塔器主要是在塔盘和填料技术上不断改进。我国近 20 年开发了许多性能优良的板式塔和填料塔，已在石化、炼油装置中得到了广泛应用，性能处于国际先进水平。其中具有代表性的主要有适宜于处理高液体通量的 DT 塔盘、适宜于处理高气体通量的旋流塔盘、具有高操作弹性及高效率的立体传质塔盘以及筛板一填料复合塔等。为洛阳和大庆 500 万吨年
3、的润滑油型炼油厂分别配置的大型板式塔型和大型填料塔型的减压塔直径达p8400mm，由国内研制的p10000mm 大型精馏塔即将投入使用。根据塔内气、液接触构件的结构形式，塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔大致可分为两类：一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、舌形、S 型、多降液管塔板等；另一类是无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板） 、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如筛板、浮阀、泡罩塔板等。 1板式塔是使用量大，应用范围广的重要气液传质设备。最早的板式塔有泡罩塔和筛板塔。到 20 世纪 50 年代出现了一些生产能力大和分离效果更好的板式塔，其中
4、浮阀塔由于具有塔板效率搞，操作稳定等有点尔得到广泛应用。20 世纪 60 年代初，机构简单的筛板塔克服了自身的某些缺点之后，应用又日益增多起来。 2为了有效实现气液两相之间的物质传递，要求塔板具有一下两个作用：塔板是保持良好的气液接触条件，造成较大的接触面，而且气液接触表面不断更新，以增加传质速率。保证气液多次逆流接触，防止气液短路夹带与返混，使塔内各处能提供最大的传质推动力。（一）泡罩塔泡罩塔是应用最早的板式塔，是 Celler 于 1813 年提出的，其主要构件是泡罩、升气管及降液管。泡罩的种类很多，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩塔的主要优点是：因升气管高出液层，不易发生漏液现象，操作弹性
5、较大，液气比范围大，适用多种介质，操作稳定可靠，塔板不易堵塞，适于处理各种物料；但其结构复杂，造价高、安装维修不便，且因雾沫夹带现象较严重，限制了起诉的提高，现虽已为其他新型塔板代替，但鉴于其某些优点，仍有沿用。 化工原理课程设计3（a） （b）图 6 泡罩塔（二）浮阀塔浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为 F1 型（V 1 型） 、V4 型、十字架型、和 A 型，其中 F1 型浮阀结构较简单
6、、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB111881） 。其阀孔直径为 39mm，重阀质量为 33g，轻阀为 25g。一般多采用重阀，因其操作稳定性好。F-1 型 V-4 型 A 型十字架型 方形浮阀图 7 浮阀塔板（三）筛板塔筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，呈正三角形排列。上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群） 。筛板塔是 1932 年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛
7、板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故近年我国对筛板的应用日益增多，所以在本设计中设计该种塔型。 3 化工原理课程设计4垂直筛板斜台装置 导向孔林德筛板图 8 筛板塔板二、设计方案的确定及流程说明对塔板的要求生产能力要大，即单位面积上气体和液体通量大。板效率高。塔板效率高板数就少，对于板数一定的塔，板效率高可以提高产品质量后者减少回流比（或气液比） ，减少能耗，降低操作费用。压降小。气体通过单板压降小，能耗低。对于精馏则可以降低釜压力和釜温，这对于处理高沸点和易发生自聚分解的物系尤其重要。操作范围宽。
8、当塔内操作的气液负荷波动使不至于影响塔的正常操作。结构简单，制造维修方便，造价低廉。 装置流程的确定精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程时应考虑余热的利用，注意节能。苯甲苯饱和蒸汽（原料）经预热器加热到指定温度后送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续的从再沸器取出 化工原理课程设计5部分液体气化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶或是自然回流作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品。塔釜采用间接蒸汽和再沸器共热。塔底产品经冷却后送入贮槽。流程图如右图所示：操作条件操作压力：精馏操作可在常压、减压和加压下进行。塔内操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。根据所处理的物料性质，本设计中已制定为塔顶压力为 4kPa。进料热状态：进料状态有 4 种，可用进料状态参数 q 值来表示。本设计中已制定为饱和蒸汽进料： 。0加热方式：蒸馏一般采用间接蒸汽加热，设置再沸器
