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1、化工原理课程设计板式塔课程设计第1页，本讲稿共29页设计任务设计任务一、设计题目：年产一、设计题目：年产 A A 吨吨乙醇乙醇-水水板式精馏塔工艺设计。板式精馏塔工艺设计。二、已知条件：二、已知条件：1 1原料组成：含原料组成：含 B B%（质量）的粗乙醇溶液，其余为水。（质量）的粗乙醇溶液，其余为水。2 2产品要求：含量产品要求：含量 93.5 93.5%（质量）的（质量）的乙醇乙醇。3 3塔底残液要求：含塔底残液要求：含乙醇乙醇0.10.1%（质量）。（质量）。4 4加热剂：经压力调节后为加热剂：经压力调节后为0.2MPa0.2MPa（表压）的饱和水蒸气。（表压）的饱和水蒸气。5 5冷却剂
2、：冷却剂：3030的循环冷却水。的循环冷却水。6 6、进料状况：、进料状况：第2页，本讲稿共29页设计要求设计要求1、绘出物料流程图、塔板结构图、绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图塔体工艺图；2、给出各接口尺寸；、给出各接口尺寸；3、给出冷却剂、加热剂用量。、给出冷却剂、加热剂用量。4、选择附属设备（泵、换热器、流量计等）、选择附属设备（泵、换热器、流量计等）第3页，本讲稿共29页设计步骤设计步骤1、设计方案的选定、设计方案的选定2、工艺计算、工艺计算3、塔板结构设计、塔板结构设计4、塔体工艺尺寸设计、塔体工艺尺寸设计5、撰写设计说明书、撰写设计说明书物料流程图物料流程图实际塔板数、实际塔
3、板数、各接口尺寸、各接口尺寸、冷却剂、加热剂用量。冷却剂、加热剂用量。塔板结构图塔板结构图塔体工艺图塔体工艺图第4页，本讲稿共29页1 1、设计方案的选定、设计方案的选定 2.2.操作压力：操作压力：3.3.塔板形式：塔板形式：4.4.加热方式：加热方式：5.5.加料方式及进料热状况：加料方式及进料热状况：6.6.回流液温度：回流液温度：连续精馏连续精馏、间歇精馏、特殊精馏；、间歇精馏、特殊精馏；常压常压、加压、减压；、加压、减压；筛板塔板；筛板塔板；间接蒸汽加热间接蒸汽加热高位槽、加料泵；高位槽、加料泵；泡点回流泡点回流冷液回流冷液回流物物料料流流程程图图1.1.精馏方式：精馏方式：浮阀塔板
4、；浮阀塔板；第5页，本讲稿共29页第6页，本讲稿共29页2 2、工艺计算工艺计算（1）实际塔板数）实际塔板数图解法图解法回流比回流比R：R圆整圆整底部局部放大底部局部放大25倍倍理论板捷算法理论板捷算法计算计算Rmin,R=1.61.9Rmin顶部局部放大顶部局部放大5倍倍整张图整张图200200第7页，本讲稿共29页估算总板效率估算总板效率釜温釜温关联图关联图塔板压降核算塔板压降核算设设t根据经验设总板效率根据经验设总板效率Np校验校验ET设塔板压降设塔板压降270-540Pa计算塔釜压强计算塔釜压强塔釜温度塔釜温度计算计算、（以定性（以定性温度下、温度下、进进料料组组成成计计算）算）ET=
5、0.49()-0.245计算计算、（以定性（以定性温度下、温度下、进进料料组组成成计计算）算）ET=0.49()-0.245关联图关联图校验校验第8页，本讲稿共29页将工艺计算结果列表将工艺计算结果列表接管尺寸接管尺寸冷却剂用量冷却剂用量加热剂用量加热剂用量（3）冷却剂、加热剂用量）冷却剂、加热剂用量（2）各接口尺寸）各接口尺寸注意注意u的选择：根据第的选择：根据第1章流体流动选择合适的流速章流体流动选择合适的流速进料管：泵加料进料管：泵加料u=1-3m/s；高位槽进料；高位槽进料u=0.5-1m/s回流液管：泵回流回流液管：泵回流u=1.5-3m/s；重力回流；重力回流u=0.5-1m/s第
6、9页，本讲稿共29页3 3、塔板结构设计塔板结构设计选择设计板选择设计板板面布置板面布置结构参数设计结构参数设计塔板校核塔板校核精馏段第一块塔板精馏段第一块塔板提馏段第一块塔板提馏段第一块塔板选择降液管形式选择降液管形式塔板分区塔板分区做出负荷性能图做出负荷性能图第10页，本讲稿共29页板面布置板面布置AfAaWsWs50-100mmAfWc25-50mm筛孔、浮阀排列形筛孔、浮阀排列形式式板面分区板面分区塔径塔径D1m分块，至少分块，至少有一宽度为有一宽度为400mm第11页，本讲稿共29页F1型型阀孔直径阀孔直径d0=39mm，孔间距，孔间距t=(75mm、100、125、150）筛板塔筛
7、板塔：筛板塔孔径筛板塔孔径d0，孔间距孔间距t=(2.5-5)d0浮阀塔浮阀塔：Aa（鼓泡区）根据一定的公式计算，并计算出开孔数、或（鼓泡区）根据一定的公式计算，并计算出开孔数、或阀数阀数第12页，本讲稿共29页结构参数的设计结构参数的设计确定塔径确定塔径D初选初选计算计算计算计算计算计算D圆整圆整 1 1米以下米以下100100进制进制初选塔径初选塔径第13页，本讲稿共29页结构参数的设计结构参数的设计降液管、受液盘的结构及尺寸降液管、受液盘的结构及尺寸溢流强度溢流强度第14页，本讲稿共29页塔板校核（流体力学验算）塔板校核（流体力学验算）塔板压降塔板压降液沫夹带液沫夹带溢流液泛溢流液泛液体
8、在降液管内的停留时间液体在降液管内的停留时间漏液漏液常压常压绘出负荷性能图绘出负荷性能图k：稳定系数：稳定系数一般大塔一般大塔80-82%600mm；加料口板间距加大，设测试加料口板间距加大，设测试口；口；塔釜空间塔釜空间=1-3m，设人孔、测试口；，设人孔、测试口；裙座裙座=2m，设人孔两个。，设人孔两个。H=(N-NF-NP-1)HT+NFHF+NPHP+HD+HB+H第18页，本讲稿共29页绘图绘图物料流程图：物料流程图：塔板结构图：塔板结构图：塔体工艺图：塔体工艺图：只标设备名称，物料组成、流量。只标设备名称，物料组成、流量。总高、管口位置、板间距、管口方位、管总高、管口位置、板间距、
9、管口方位、管口表、技术特性表。口表、技术特性表。塔板分块、孔的排列、降液管的尺寸；塔板分块、孔的排列、降液管的尺寸；第19页，本讲稿共29页第20页，本讲稿共29页第21页，本讲稿共29页5 5、设计说明书内容、设计说明书内容1.1.设计任务书设计任务书2.2.目录目录3.3.符号表符号表4.4.精馏方案的选择精馏方案的选择5.5.工艺计算工艺计算6.6.精馏塔的工艺尺寸设计精馏塔的工艺尺寸设计7.7.参考文献参考文献 8.8.结束语：结束语：评价、感受评价、感受正文正文每项单独一页每项单独一页每项单独一页每项单独一页第22页，本讲稿共29页设计任务书设计任务书一、设计题目：年产一、设计题目：
10、年产 A A 吨吨乙醇乙醇板式精馏塔工艺设计。板式精馏塔工艺设计。二、已知条件：二、已知条件：1 1原料组成：含原料组成：含 B B%（质量）的粗乙醇溶液，其余为水。（质量）的粗乙醇溶液，其余为水。2 2产品要求：含量产品要求：含量 93.5 93.5%（质量）的（质量）的乙醇乙醇。3 3塔底残液要求：含塔底残液要求：含乙醇乙醇0.10.1%（质量）。（质量）。4 4加热剂：经压力调节后为加热剂：经压力调节后为0.2MPa0.2MPa（表压）的饱和水蒸气。（表压）的饱和水蒸气。5 5冷却剂：冷却剂：3030的循环冷却水。的循环冷却水。6 6、进料状况：、进料状况：第23页，本讲稿共29页三、设
11、计内容：三、设计内容：1 1、确定设计方案、确定设计方案(精馏装置流程设计与论证精馏装置流程设计与论证)。2 2、板式塔的工艺计算：、板式塔的工艺计算：(1).(1).确定塔顶，塔底产品的质量与流量；确定塔顶，塔底产品的质量与流量；(2).(2).确定塔顶，塔底控制温度；确定塔顶，塔底控制温度；(3).(3).求算最小回流比，确定操作回流比；求算最小回流比，确定操作回流比；(4).(4).求算理论板层数求算理论板层数 N N，确定加料位置；，确定加料位置；(5).(5).确定实际板层数，实际加料板位置；确定实际板层数，实际加料板位置；(6).(6).全塔热平衡，计算塔顶冷凝，冷却器热负荷及全塔
12、热平衡，计算塔顶冷凝，冷却器热负荷及冷却水消耗量；塔底再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量；冷却水消耗量；塔底再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量；第24页，本讲稿共29页3 3、板式塔主要工艺尺寸的确定：板式塔主要工艺尺寸的确定：(1)(1)、确定塔高、塔径；、确定塔高、塔径；(2)(2)、塔板设计，计算塔板各主要工艺尺寸，进行流塔板设计，计算塔板各主要工艺尺寸，进行流体力学的校核计算；塔板结构设计；并画出塔的操作性体力学的校核计算；塔板结构设计；并画出塔的操作性能图；能图；（3 3）绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图）绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图 (4)(4)、给出各接口尺寸；、给出各接口尺
13、寸；(5)(5)、撰写设计说明书和绘图。、撰写设计说明书和绘图。第25页，本讲稿共29页设计说明书封面格式设计说明书封面格式年产年产 吨吨乙醇乙醇板式精馏塔工板式精馏塔工艺设计说明书艺设计说明书 单单位位设设计计者者号号指导教师指导教师 日日期期第26页，本讲稿共29页主要参考资料主要参考资料1.1.化学工程手册化学工程手册物性数据物性数据2.2.化工制图化工制图制图标准制图标准3.3.化工过程及设备设计化工过程及设备设计设计过程设计过程4.4.化工原理（上，下册）化工原理（上，下册）5.5.化工原理实验化工原理实验6.6.材料与零部件材料与零部件管子规格管子规格第27页，本讲稿共29页其它要求其它要求统一用统一用A4A4复印纸书写，封皮打印，左侧装订；复印纸书写，封皮打印，左侧装订；1717周四周四 交交第28页，本讲稿共29页注意事项注意事项设计方法设计方法以一本书为主，不要混用以一本书为主，不要混用。说明书中的数据、公式要注明出处。说明书中的数据、公式要注明出处。课程设计的成绩组成：课程设计的成绩组成：说明书、图、平时印象、答辩。说明书、图、平时印象、答辩。第29页，本讲稿共29页