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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除目录化工原理课程设计任务书0一、设计方案与工艺流程图11、设计方案12、工艺流程图1二、基础数据11、主要物性数据12、进料流量及组成13、分离要求24、原料热力学状态25、冷却介质及其温度，加热介质及其温度2三、物料衡算2四、确定操作条件21、确定操作压力22、确定操作温度2五、回流比3六、理论板数与实际板数4七、塔径、塔高的计算及板间距的确定51.汽液相流率52.将上述求得的流率转换成体积流率53.塔径的计算64.塔高的确定8八.堰及降液管的设计81.塔堰长82.取堰宽及降液管面积83.停留时间84.堰高95.降液管底端与塔板之间的距离，即降
2、液管底隙9九.塔板布置极其筛板塔的主要结构参数92.筛孔直径d0，孔中心距离，板厚93.开孔率94.孔数10十.水力学计算101.塔板阻力102、漏液点113.雾沫夹带114.液泛的校核12十一.负荷性能图131、精馏段132、提馏段15十二、冷凝器的设计181.估算传热面积，初选换热器型号182.核算压降193.核算总传热系数214、确定换热器型号22设计感想与总结24参考文献25【精品文档】第 页化工原理课程设计任务书一、 设计题目：筛板塔的设计二、 设计任务：甲醇丙醇精馏塔的设计三、 设计条件 处理量项目3万吨/年进料组成（摩尔分数）%甲醇（A）丙醇（B）0.40.6分离要求塔顶甲醇含量
3、0.78 塔底甲醇含量0.05年开工时间30024h进料状态常温冷夜进料（25）塔要求塔顶压力104.825kPa 塔板压降0.30.6 kPa四、 设计内容与要求序号设计内容要求1设计方案精馏方案的说明，工艺流程简图2工艺计算包括物料衡算、塔顶、底温度、板数等3结构设计塔高、塔径、降液管、溢流堰、开孔数等4流体学验算塔板负荷性能图5附属设备的设计冷凝器、再沸器、回流泵、进料接管等6撰写计算结果一览表见附录一、设计方案与工艺流程图1、设计方案本次课程设计的任务是甲醇丙醇精馏塔，塔型为筛板塔，二组分进料（甲醇、丙醇）。二组分在常压下均为液相，为节约材料，采用常压精馏，无需预热器，塔顶设置冷凝器，
4、塔底设置再沸器。2、工艺流程图二、基础数据1、主要物性数据表2.1 物性数据表组分相对分子质量沸点/Tc/Pc/MPaCp/kJ/(kg)r/kJ/kg甲醇32.0464.7239.498.0972.49990丙醇60.1097.2263.565.16962.618102、进料流量及组成 进料组成：xA=0.4 xB=0.6 进料流量：平均分子质量 M=0.432.04+0.660.1=48.876进料流量 F=3107/3002448.876=85.25kmol/h3、分离要求塔顶甲醇含量0.78% 塔底甲醇含量0.05%4、原料热力学状态进料温度 255、冷却介质及其温度，加热介质及其温度
5、冷却介质为水，25 加热介质为水蒸气，100三、物料衡算物料衡算： D=40.87kmol/h W=44.38kmol/h物料衡算列表参数项目甲醇丙醇汇总流量摩尔分数流量摩尔分数总流量平均摩尔质量进料34.10.451.150.685.2548.876塔顶31.880.788.990.2240.8738.21塔底2.2190.0542.160.9544.3873.12四、确定操作条件1、确定操作压力已知P顶 =104.825kPa P=0.5 kPaP底 =P顶 +nP=104.825kPa+150.5 kPa=112.325 kPaP进=（P底+ P顶） /2=109.825 kPa2、确定
6、操作温度 由t-x-y图可知：塔顶温度55.4 塔底温度63.0表4.1五、回流比由表 2.1查得rA=990 kJ/kg rB=810kJ/kg rm=0.4990+0.6810=882 kJ/kgcpt=(0.42.49+0.62.61)(56.9-25)=81.73 kJ/kgq=( cpt+ rm)/ rm =1.09由表4.1，x-y图读图中直线截距,可得 带入数据: 则Rmin=2.25精馏段方程： 即y=0.69x+0.24q线方程： 即y=12.11x-4.44表5.1 甲醇-丙六、理论板数与实际板数 由表4.1可求出Rmin=2.25，为求最适宜回流比，可分别取R=1.12.
7、0Rmin，由此求得精馏段方程，作图求得理论板数，汇表如下：Rmin=2.25精馏段方程理论塔板数1.2R=2.7y=0.73x+0.21441.3R=2.952y=0.745x+0.2371.4R=3.15y=0.76x+0.19311.5R=3.375y=0.77x+0.178271.6R=3.6y=0.78x+0.17261.7R=3.825y=0.79x+0.162241.8R=4.05y=0.8x+0.154251.9R=4.275y=0.81x+0.145262.0R=4.5y=0.82x+0.1427由上图N与R的对应关系可做下图N-R关系图：根据N-R关系知 R=1.85Rm=
8、4.16为适宜回流比，此时最小理论板数Nmin=23块，则实际板数N实际=33块七、塔径、塔高的计算及板间距的确定在精馏塔的设计中，对精馏段和提馏段分别进行设计。精馏段根据塔顶第一块板的条件进行设计，提馏段根据塔底条件进行设计。1.汽液相流率（1）精馏段V=(R+1)D=(4.16+1) 40.87=210.89kmol/hL=RD=4.16 40.87=170.0kmol/h(2)提镏段V=V+(q-1)F=210.89+(1.09-1) 85.25=218.56kmol/hL=V+W=218.56+44.38=262.94Kmol/h2.将上述求得的流率转换成体积流率先求塔顶，塔底混合物的
9、密度。纯物质密度可查得：塔顶（55.4）AV=0.88/m3 BV=0.58/m3 A.L =759/m3 BL =774/m3 塔底（63） AV=1.18/m3 BV=0.75/m3 AL=753kg/m3 BL=768.2kg/m3 汽相密度由式=计算，式中Z由以下两式迭代得出Z=-h=计算结果如下表所示塔顶CH3OHC3H7OH塔底CH3OHC3H7OHV（kg/m3）1.231.471.47V（kg/m3）1.292.432.37L（kg/m3）759774762.3L（kg/m3）753768.2767.44体积流量（1）精馏段V=210.89/=210.89=5482.2m3/h
10、L=170=8.52m3/h(2)提馏段V=218.56=5413m3/h L=262.94=8.52m3/h3.塔径的计算用史密斯泛点关联法计算塔径最大汽速（泛点汽速）（1）精馏段Umax=c先确定c 设Ht=0.45m hL=60mm根据 =0.02814 HT- hL=0.39m查得C20=0.87查得塔顶表面张力=18.7dyn/cm =20.5dyn/cm=18.70.7820.50.22=19.1 dyn/cmC= C20 =0.87 =0.862umax=c =0.862 =1.96m/s设计汽速u=0.6umax=0.61.96=1.18m/s塔径D=1.28m（2）提馏段最大
11、汽速先确定c 设HT=0.4m hL=0.05m根据=0.066 HT- hL=0.35m查得C20=0.08 查得塔底表面张力=18.2dyn/cm =19.9dyn/cm所以=18.20.05+19.90.95=19.82C= C20=0.08=0.0799umax=c = =1.44设计汽速u=0.81.44=1.152m/s塔径D=1.29m圆整取D=1.34.塔截面积AT=D2=0.7851.32=1.334.塔高的确定板式塔的高度为气液接触有效塔高与塔径。塔底空间高度三部分之和。其中有效的高度：式中N为实际塔板数，NF为进料板数，HT为板间距，HF为进料版处板间距，NP为人孔数，一
12、般每隔68层塔板设一人孔，需经常清洗时每隔3-4块塔板处 设一人孔，人孔直径一般为450-500mm。HP人孔处的板间距，一般取等于或大于600mm。HD塔顶空间（不包括头盖部分），通常取1.21.5m。HB塔底空间。指最后一块塔板到塔底部的距离。液体自离开最后一块塔板至流出塔外，需要10到15分钟的停留时间，据此再由釜液流量和塔径即可求出此段高度。HB可由公式：，算得。八.堰及降液管的设计由于塔径1.3m2m所以应采用单溢流1.塔堰长弓形：lW=0.7D=0.71.33=0.91m2.取堰宽及降液管面积弓形；lW/=0.7时查图得 3.停留时间（1）精馏段（2）提馏段4.堰高（1）精馏段堰上
13、液层高度h0w=2.84E10-3 =2.8410-3 =0.0079m取hL=0.06m 则hw=hL-h0w=0.052m(2)提馏段H0w=2.8410-3m=0.014m取hL=0.05m hw-h0w=0.05-0.014=0.036m5.降液管底端与塔板之间的距离，即降液管底隙 (1)精馏段(2)提馏段九.塔板布置极其筛板塔的主要结构参数1.筛板布置Wc=0.05m 安定区=0.05m2.筛孔直径d0，孔中心距离，板厚 d0=5mm t=35=15mm =3.5mm（碳钢）3.开孔率式中Aa为开孔区面积，单位m2 A0为筛孔面积，单位也为m24.孔数十.水力学计算1.塔板阻力 hp=hc+hL 式中hc-干板阻力，m液柱 hl-板上清液层阻力，可根据图查得（1）精馏段hphc 查图 h
