1、板式塔课程设计板式塔课程设计整合知识整合知识提高能力提高能力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（质量）的粗乙醇溶液，其余为水。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（表压）的饱和水蒸气。水蒸气。5
2、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：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）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、实际塔板数、各接口尺寸、各接口尺寸、冷却剂
3、、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；浮阀塔板；比 例共 设 计 制 图 批 准 审 核河北科
4、技大学物料流程图乙 醇 车 间材 料图 号页第数 量重 量页11T101浮阀塔H101冷凝器V101回流分配器H102冷却器循环水3258一次水1832产品去下一工段B102产品泵V102产品储罐H103再沸器原料来自粗馏塔B101原料泵0.2Mpa饱和水蒸气来自蒸汽站合计乙醇水进 料塔釜产品水乙醇合计塔顶产品合计乙醇水残液排地沟2 2、工艺计算工艺计算（1）实际塔板数）实际塔板数TPENN 图解法图解法N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R吉利兰NR图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20020
5、0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（以定性温度下、进料性温度下、进料组成计算）组成计算）ET=0.49()-0.245 计算计算、（以定（以定性温度下、进料性温度下、进料组成计算）组成计算）ET=0.49()-0.245 关联图关联图校验校验将工艺计算结果列表将工艺计算结果列表4,2duLVWF 12ttCWVrQpccc CCt0024540 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蒸汽蒸汽
6、蒸汽蒸汽rWrVQBB （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/s3 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0,dtWWWh
7、hlHDcssoWWT做出负荷性能图做出负荷性能图板面布置板面布置AfAaWsWs50-100mmAfWc 25-50mm筛孔、浮阀排列筛孔、浮阀排列形式形式板面分区板面分区塔径塔径D1m 分块，至分块，至少有一宽度为少有一宽度为400mm200)(907.0=tdAAa开孔率：开孔率：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、（鼓泡区）根据一定的公式计算，并计算出开孔数、或阀数或阀数结构参数的设计结构参
8、数的设计tdWWWhhlHDocssowwT,确定塔径确定塔径D7 70 05 50 0.=Dlw选选24DAT fnuu 泛点百分率泛点百分率%8575TH初选初选fu计算计算nsnAVu nu计算计算计算计算nAfTAA 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2.0205.0)20()(CCCuvvlf 结构参数的设计结构参数的设计tdWWWhhocssow,mmhw5020 wohmmh 2520nhwhowh降液管、受液盘的结构及尺寸降液管、受液盘的结构及尺寸mmWWss10050 mmWc5025 owLwhhh-60mmhL=溢流强度溢流强度5 54 4
9、5 53 3.WhLLi=OWh计算计算塔板校核（流体力学验算）塔板校核（流体力学验算）PaPa540540270270hf干气干气液体液体筛板塔筛板塔kgkgeV1.0 wTdhHH sLHATf53=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允允许许值值 ldfhhh常压常压0.25.1=kuuown绘出负荷性能图绘出负荷性能图k：稳定系数：稳定系数F浮浮阀阀塔塔计计算算泛泛点点率率一般大塔一般大塔 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
10、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、总高、管口位置、板间距、管口方位、管口表、技术特性表。管口表、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；河北科技大学精馏塔塔板工艺条件图1:10比 例数 量页第材 料图 号 批 准 审 核 制 图 设 计页共重 量111216171834353637383946abp
11、tcktkkddggkkdpbtctmggdddpttfm管口方位图1:30技术特性表名 称塔 底塔 顶1234工作压力 MPa操作温度 C容 积 物 料 名 称3m0.10.11310680水乙醇水41.3序号指 标DN32 PN1.0MPapDN500 PN1.0MPaDN20 PN1.6MPaDN20 PN1.6MPa平面GB9119.7-88DN20 PN1.6MPa压力计接口平面GB9119.7-88液位计接口平面GB9119.7-88塔底液体出口管平面GB9119.7-88人 孔平面GB9119.7-88kmg接 管 表塔顶蒸汽管热电阻接口进料管回流管排空管平面平面平面平面GB91
12、19.7-88GB9119.7-88GB9119.7-88GB9119.7-88DN125 PN1.0MPaDN200 PN1.0MPaDN65 PN1.0MPaDN20 PN1.0MPaDN250 PN1.0MPaGB9119.7-88平面用 途1-2tfdcba密封面形 式标准号序号规 格1-3 审 核数 量共图 号 批 准页第页1:50比 例工艺条件图浮阀精馏塔河北科技大学 设 计 制 图材 料重 量塔底蒸进口管1-21-5111-45 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
13、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设计任务书设计任务书一、设计题目：年产一、设计题目：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（质量）的粗乙醇溶液，其余为水。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
14、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（表压）的饱和水蒸气。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：三、设计内容：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)
15、.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，冷却器热负荷全塔热平衡，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及冷却水消耗量；塔底再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量；量；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，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；并画进行流体力学的校核计算；塔
16、板结构设计；并画出塔的操作性能图；出塔的操作性能图；（3 3）绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工）绘出物料流程图、塔板结构图、塔体工艺图艺图 (4)(4)、给出各接口尺寸；、给出各接口尺寸；(5)(5)、撰写设计说明书和绘图。、撰写设计说明书和绘图。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板式精馏塔工艺设计说明书工艺设计说明书 单单 位位 设设 计计 者者 号号 指导教师指导教师 日日 期期 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。
