篇一：精馏塔设计说明书
广州大学化学化工学院
《化工原理》课程设计
精馏塔设计
设计项目：甲醇—水混合溶液精馏塔设计
姓名：
班级：11精工
学号：1105200071
指导教师：林璟
设计日期：2014年1月6日～14日
目录
前言 ………………………………………………………………………5 课程设计任务书 …………………………………………………………6
第一章 设计方案的确定 …………………………………………………7
1.1 概述 …………………………………………………………………7
1.2基本原理………………………………………………………………7
1.3设计方案原则…………………………………………………………7
1.4 设计步骤………………………………………………………………7
1.5设计方案的内容………………………………………………………8
1.6操作压力………………………………………………………………8
1.7加热方式………………………………………………………………8
1.8进料状态………………………………………………………………8
1.9回流比…………………………………………………………………8
1.10热能利用 ……………………………………………………………8
第二章 精馏塔全塔物料衡算 ……………………………………………9
2.1精馏塔全塔物料衡算 …………………………………………………9
2.2塔板数的确定 …………………………………………………………10
第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算……………………16
3.1操作压力的计算 ………………………………………………………16
3.2操作温度的计算 ………………………………………………………16
3.3平均摩尔质量计算 ……………………………………………………16
3.4平均密度计算 …………………………………………………………17
3.5液体平均张力计算 ……………………………………………………19
3.6液体平均粘度计算 ……………………………………………………19
第四章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算………………………………………20
4.1 塔径 ……………………………………………………………………20
4.2精馏塔有效高度计算 …………………………………………………23
第五章 溢流装置的计算……………………………………………………24
5.1 溢流堰……………………………………………………………… …24
5.2受液盘………………………………………… ………………………25
5.3 弓形降液管的宽度和横截面积………………………………… ……26
5.4降液管底隙高度h0 …………………………………………… ……27
5.5塔板布置及浮阀数目与排列 …………………………………………28
第六章 塔板的流体力学计算 ……………………………………………32
6.1 精馏段流体力学验算 …………………………………………………32
6.2提馏段流体力学验算 …………………………………………………34
第七章 塔板负荷性能图…………………………………………………37
7.1 精馏段塔板负荷性能图………………………………………………37
7.2 提馏段塔板负荷性能图………………………………………………41
第八章 热量衡算 …………………………………………………………46
8.1加热介质的选择………………………………………………………46
8.2冷却剂的选择 ……………………………………………… ………46
8.3热量衡算 ……………………………………………………………46
第九章 精馏塔的结构设计 ………………………………………………51
9.1筒体与封头……………………………………………………………51
9.2 裙座……………………………………………………………………53
9.3人孔……………………………………………………………………55
9.4吊柱……………………………………………………………………55
9.5除沫器…………………………………………………………………56
9.6操作平台与梯子………………………………………………………58
9.7塔板结构………………………………………………………………58
9.8接管……………………………………………………………………59
9.9法兰的选择……………………………………………………………60
9.10冷凝器……………………………………………………………60
9.11 塔总体高度设计…………………………………………………… 61
第十章设计结果的讨论和说明……………………………………………73 参考文献……………………………………………………………………65 结束语………………………………………………………………………65 附录…………………………………………………………………………66
前 言
塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。
板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板；（2）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，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。
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，其中F－1型浮阀结构较简单、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（JB－1118－81）。一般采用重阀，因其操作稳定性好。浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低。
化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
本设计书对甲醇和甲醇的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图等。
篇二：塔设备设计说明书
目录
目录 ...................................................................................................................................................... 1
塔设备选型说明书 .............................................................................................................................. 1
1.1 塔型的选择原则 ....................................................................................................................... 1
1.2 填料塔和板式塔的比较 ........................................................................................................... 1
1.2.1 板式塔塔型选择的一般原则 ............................................................................................ 2
1.2.2 板式塔的塔盘类型与选择 ................................................................................................ 3
1.2.3 填料塔填料选择 ................................................................................................................ 4
1.3 塔型的结构与选择 ................................................................................................................... 4
1.3.1 与物性有关的因素 ............................................................................................................ 5
1.3.2 与操作条件有关的因素 .................................................................................................... 5
1.3.3 其他因素 ............................................................................................................................ 5
1.3.4 本厂实际情况的选择 ........................................................................................................ 6
1.4 塔的设计 ................................................................................................................................... 6
1.4.1 塔的主要工艺尺寸计算 .................................................................................................... 7
1.5 CupTower校核 ........................................................................................................................ 18
1.6 塔负荷性能优化数据 ............................................................................................................. 23
1.7 塔机械工程设计 ..................................................................................................................... 24
1.7.1 塔高的计算 ...................................................................................................................... 24
1.7.2 塔相关设计与校核参数 .................................................................................................. 26
1.7.3 SW6塔强度校核 .............................................................................................................. 26
附 塔设备一览表 .......................................................................................................................... 40
篇三：精馏塔设计说明书(最全)
引 言
塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。
设计方案的确定和流程说明
1. 塔板类型
精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。本设计采用浮阀塔板。 2. 加料方式
加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。故本设计采用泵直接加料。 3. 进料状况
进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。
对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段与提馏段塔径基本相等，制造方便。故本设计采用泡点进料。 4. 塔顶冷凝方式
苯与甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。 5. 回流方式
回流方式可分为重力回流和强制回流。
本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔
顶安装，故采用强制回流。 6. 加热方式
加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。故本设计采用间接蒸气加热方式。 7. 操作压力
苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
综上所述，本设计任务为分离苯-甲苯混合物，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，由于苯和甲苯属于易分离的体系，所以采用常压精馏。由于冷液进料加大提馏段的回流液流量，从而增大其负荷，所以设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经产品冷却后送至储罐。
第一章 精馏塔的工艺设计
第一节 精馏塔全塔物料衡算[1]
已知苯摩尔质量——78.11kg/kmol；甲苯摩尔质量——92.13kg/kmol
原料液组成xF（摩尔分数，下同）：
35/78.11
=0.3884=38.84%
35/78.11?65/92.1395.0/78.11
塔顶组成xD：xD==0.9573=95.73%
95/78.11?5/92.13
2.5/78.11
塔底组成xW：xW==0.0294=2.94%
2.5/78.11?97.5/92.13
xF=
原料液的平均摩尔质量M：
M=0.3884×78.11+(1-0.3884)×92.13=86.68kg/kmol
进料量F：F=6000kg/h=6000/86.68kmol/h=69.22 kmol/h
物料衡算式：F=D+W，FxF=DxD?WxW 其中D为塔顶产品流量，kmol/h;W为塔釜残液流量，kmol/h
联立解得：D=26.78kmol/h,W=42.44kmol/h
第二节 基本数据
1. 常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系
表1-1常压下甲苯-间甲苯酚气液平衡组成（摩尔）与温度关系[3] 苯的摩尔分数 液相
气相
温度/oC
苯的摩尔分数 液相（%）
475.35 23.4
气相（%）
86．0 419.25 87.0 88.5 90.9 95.1 95.8 97.2 98.2
418.35 415.35 410.75 400.95 398.95 393.95 390.15 温度/oC
（%） （%） 0.0 2.5 5.8 7.8 9.7
0.0
27.3 462.15 25.3 46.6 454.15 27.8 53.5 448.95 33.0 58.8 446.95 49.3
10.3 60．8 446.05 52.8 11.9 12.5
67.4 440.85 66.5 69.4 438.95 76.5
15.0 75.6 432.95 1.0 1.0 383.85 17.3
78.2 430.25
利用表中数据由拉格朗日插值法求得下列温度 ① t98.6?95.2
F：
30.0?39.7?tF?98.638.84?30.0
， tF=95.50oC
② t81.2?80.2
t?81.2D：
95.0?100.0?D95.73?95.0
，tD=81.05oC
③ t110.6?106.1tW?110.W：
0.0?8.8?6
2.94?0.0
， toW=109.10C
④ 精馏段平均温度：t95.50?81.05
1?
2
?88.3oC
⑤ 提馏段平均温度：t95.50?109.10
2?
2
?102.3oC ⑥ 气体温度：t82.3?81.2
DV：
95.7?97.9?tDV?81.295.73?97.9
，tDV=82.3oC；
t110.6?106.1WV：0.0?21.2?tWV?106.1
2.94?21.2
， tWV=110.0oC
2 密度
表(本文来自：WWw.DXF5.com 东 星 资 源 网:塔设计说明书)1-2 液态芳烃的密度（kg/m3）[4]
温度 40 60
80
100
120
140
苯
857.3 836.6 815.0 792.5 768.9 744.1
甲苯 848.2 829.3 810.0 790.3 770.0 748.8
已知：混合液密度：
1?aA
?aB
? [3] L?A?B
混合气密度：?V?
T0pM
22.4Tp 0
其中a为质量分率，M为平均相对分子质量。 (1) 精馏段：t1?88.3oC
① 求?苯，?甲苯
1.1）
1.2）
（（
100.0?80.088.3?80
， ?苯=805.7kg/m3 ?
792.5?815.0?苯?815.0
100.0?80.088.3?80.0
，?甲苯=801.8kg/m3 ?
790.3?810.0?甲苯?810.0
② 求平均组成
液相组成x1:
89.4?86.888.3?89.4
，x1=0.638 ?
59.2?70.0x1?59.289.4?86.888.3?89.4
，y1=0.816 ?
78.9?85.3y1?78.9
气相组成y1:
③ 求平均摩尔质量
ML1=MAx1+MB(1-x1)
=78.11×0.638＋92.13×(1－0.638)=83.2 kg/kmol
MV1=MAy1+MB(1-y1)
=78.11×0.816＋92.13×(1-0.816)=80.7 kg/kmol
④ 求aA
aA?
78.11?0.638
?0.599
78.11?0.638?92.13?(1?0.638)
⑤求?L1,?V1
1?
0.5991?0.599
，?L1?804.1kg/m3 ?
805.7801.8273.15?80.7
?2.7kg/m3
22.4?(273.15?88.3)
?L1
?V1?
(2) 提馏段：t2＝102.3oC
⑤ 求?苯，?甲苯
120.0?100.0102.3?100.0
? ，?苯?789.8kg/m3
768.9?792.5?苯?792.5120.0?100.0102.3?100.0
? ，?甲苯?788.0kg/m3
770.0?790.3?甲苯?790.3