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1、甲苯精馏塔设计一 原始数据年产量：2.55.0万吨料液初温：2535料液浓度：40%（苯质量分率）塔顶产品浓度： 98%（苯质量分率）塔底釜液含甲苯量不低于 97% (以质量计)每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压）冷却水温度：30饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压)设备型式：筛板(浮阀)塔厂址：沈阳地区（基本风压：q0=45/，地质：地震烈度7级，土质为类场地土，气温：-2040）三. 设计任务完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，塔板结构简图，编制设计说明书。四. 设计内容第一部分 工艺计算 1、全塔物料衡算： 2、
2、确定最小回流比 一般是先求出最小回流比，然后根据 ,确定回流比 是根据汽液相平衡方程 q线方程 联立求得交点.，然后代入方程其中利用txy关系，并借助二次样条插入的方法，求得塔顶塔底的温度，进而求取全塔的平均温度，从而可以根据全塔平均温度求取全塔平均相对挥发度。式中： 回流 最小回流比 全塔平均相对挥发度3.理论板数和实际板数的确定（1）逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： (利用操作线方程) (利用相平衡关系) （2）塔顶冷凝器（全凝器） 当塔顶为全凝器时, 则自第一块塔板下降的液相组成X1与Y1成相平衡，故可应用相平衡方程由Y1计算出X
3、1，自第二块塔板上升蒸汽组成Y2与X1满足操作线方程，由操作线方程以X1计算得出Y2.（3）加料板位置的确定求出精馏段操作线和提馏段操作线的交点，并以为分界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到时，就以第n块板为进料板。（4）实际板数的确定 板效率：利用奥康奈尔的经验公式 实际理论板数 4、塔的气液负荷计算 (1)、精馏段气液负荷计算 V塔内气体摩尔流量 kmol/h Vs塔内气体体积流量 、分别为精馏段气相平均分子量、液相平均分子量 分别为精馏段气相平均密度、液相平均密度 (2)、提馏段气液负荷计算(同上)5、热量衡算 总热量衡算 式中：分别是塔顶蒸汽带出的热量、塔底产品带出的热
4、量、塔设备的热损失、塔釜加热量、进料带入的热量、回流带入热量、 其中：塔设备的热损失 再沸器热负荷 冷凝器热负荷 分别为塔顶冷凝器带走热量、塔顶产品带走热量二塔和塔板主要工艺尺寸的设计1、板间距的初估 2、塔径D的初估与圆整 根据流量公式计算塔径，即 (值可由Smith关联图求取) 3、液流型式的选择 4、溢流堰（出口堰）的设计(1).堰长(2).堰上液层高度：(3).堰高 堰高与板上液层高度及堰上液层高度的关系： 5、降液管的设计（1）、降液管的宽度与截面积（2）.降液管底隙高度 6、塔板设计 (1).塔板布置 i.开孔区面积 ii 溢流区 溢流区面积及分别为降液管和受液盘所占面积. iii
5、 安定区 其宽度()指堰与它最近一排孔中心之间的距离。 iv 无效区（2）、筛板的筛孔和开孔率 i 筛孔孔径d0ii 筛孔厚度iii 孔心距t 开孔率j 筛孔数n 7、塔板的流体力学验算塔板流体力学验算目的是为了检验以上初算塔径及各项工艺尺寸的计算是否合理，塔板能否正常操作。(1) 气体通过塔板的压强降:,m液柱 i.干板压降 ii.板上液层阻力 iii.液体表面张力的阻力 气体通过塔板的压降（Pp=hpgL）应低于设计允许值。 （3）雾沫夹带 为了保证板式塔能维持正常的操作效果，应使每千克气体夹带到上一层塔板的液体量不超过0.1kg，即控制雾沫夹带量0.1kg(液)/kg(气)。 （4）漏液
6、点气速uOW为使筛板具有足够的操作弹性，应保持稳定性系数K:若稳定性系数偏低，可适当减小开孔率或降低堰高，前者影响较大。8、塔板的负荷性能图三浮阀塔的辅助设备1.配管(1)塔顶蒸汽管dp(2)回流管dR(3)进料管dF(4) 塔釜出料管dw（5）再沸器返塔蒸汽管dv 取uv=15m/S2. 辅助设备（1）冷凝器a.热负荷QC = V rb.冷却水用量W 取冷却水的进口温度为30，出口温度为45，水的比热为4.18kJ/kg 则 W=Q/(CPDt)c.换热平均温差Dtm (泡点回流) d.换热系数K 查资料e.换热面积SS=Q/(KDtm) 可查表选设备。（2）再沸器a. 热负荷QB = V
7、r 由塔底压强组成确定塔底温度表。b.加热蒸汽用量GG=QB/rc.换热平均温差Dtm Dtm=T蒸汽-t釜温 d. 换热系数Ke.换热面积SS=Q/(KDtm) 查表选设备。四、塔体结构1 塔顶空间HD塔顶空间HD的作用是供安装塔板和开人孔的需要，也使气体中的液滴自由沉降，一般取11.5m。2 塔底空间HB塔底空间HB具有中间贮槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有1015分钟的储量，以保证塔釜料液不致排完。若塔的进料设有缓冲时间的容量，塔底容量可取为35分钟的储量。3 人孔一般每隔68层塔板设一人孔（安装、检修用），人孔处板间距600mm，人孔直径一般为450500mm,其伸出塔体的筒体长为20
8、0250mm,人孔中心距操作平台约8001200mm。4 塔高H(不包括封头、裙坐)第二部分 强度及稳定性计算塔各种载荷作用下各危险截面的强度及稳定性计算工艺计算书及强度计算书应包括以下的内容1） 计算所需的图形及尺寸2） 计算公式3） 计算公式中符号的意义及所取的数值4） 计算结果的数值5） 最后采取的数值第三部分 设计说明书包括 1. 设备性能介绍2. 设备结构的说明 塔性的选择 重要元件选择3. 设备安装和试车要求4. 设备使用，调整和操作的说明5. 设备维护和修整注意事项的说明6. 其它尚需说明的问题参考书目1. 塔设备设计 上海科技出版社 19882. 轻碳氢化合物第五设计院1971 上下册3. 金属设备上海人民出版社19754. 材料与零部件上册 中心站5. 基础化学工程中册 上海科技出版社 19796. 钢制压力容器GB 15098学苑出版社19987. 钢制塔式容器JB4710928. 化工设备图样技术要求 全国化工设备设计技术中心9. 影印合订本10. 形状和位置公差 国家技术监督局11. HG 2151421535-95碳素刚、低合金钢制人孔和手孔中华人民共和国化学工业部 12. HG 2058020585199813. 钢制化工容器材料选用规定 钢制化工容器设计基础规定钢制化工容器强度计算规定钢制化工容器结构设计规定钢制化工容器制造技术要求基本有机化学工程