精馏塔计算方法

1、目录1设计任务书1.1设计题目 11.2已知条件1.3设计要求2精馏设计方案选疋 12.1择精馏方式选2.2操作压力的选择2.4加料方式和加热状态的选 择2.3塔板形式的选 择2.5再沸器、冷凝器等附属设备的安 排2.6精馏流程示意 图 3精馏塔工艺计算 23.1物料衡算 3.2精馏工艺条件计算 3.3热量衡算 4塔板工艺尺寸设计 44.1设计板参数4.2塔径4.3溢流装4.4塔板布置及浮阀数目与排 列 5流体力学验算 65.1气相通过塔板的压降 5.2淹塔5.3雾沫夹带 6塔板负荷性能图 76.1雾沫夹带线 6.2液泛线6.3液相负荷上限 线 6.4漏液线6.5液相负荷下限 线6.6负荷性能

2、 图 7塔的工艺尺寸设计 88釜温校核 99热量衡算 910接管尺寸设计符号说 10明参考文10献结束13语131.设计任务1 1设计题目：年产8000吨乙醇板式精馏塔工艺设计1. 2已知条件：1原料组成：含35%（w/w）乙醇的30度液体，其余为水。2 产品要求：含量93.4% （w/w）乙醇。3残液W 0.1% （w/w）乙醇。4冷却 水t入=32度，t出=45度1. 3设计要求（1）物料流程图，塔版图，塔体工艺图（2）各接口尺寸（3） 加热剂及冷却剂用量。2. 设计方案选定2. 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续 收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控

3、性好，产品质量稳定。由于所涉 浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。2. 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用 于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。2. 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔， 筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降教低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工 艺中有很好表现。2. 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定， 为减少操作成本采用30度原料冷液进料。2.5由于蒸汽质量不易保证，采用间接，蒸汽加热。2. 6再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶

4、蒸汽完全冷凝 后再冷却至65度回流入塔。冷凝冷却器安装在较低的框架上，通过回流比控制 期分流后，用回流泵打回塔内，馏出产品进入储罐。塔釜产品接近纯水，一部分 用来补充加热蒸汽，其余储槽备稀释其他工段污水排放。2. 7精馏流程简图3. 精馏塔工艺计算3. 1物料衡算：年产量8000吨(每年连续生产300天)，塔顶产品组成93.4%(w/w)乙醇。原料35% (w/w)乙醇水溶液，30度。釜残液含乙醇0.1% (w/w) 的水溶液。分子量 M水=18; M乙醇=46物料衡算汇总|摩尔流量 摩尔组质量流量质量组成%平均分子kmol/h成%kg/h量 g/mol原料F133304222.87乙醇23.

5、1417.4106535水109.8682.6197765釜液W107.37193418.01乙醇0.42040.039151.9340.1水107.3399.96193299.9馏出液D26.6311114.172乙醇22.5684.7103893.4水4.07415.373.336.6将质量组成转换为摩尔组成,。计算平均分子量：，。由方程组，因为解得得物料衡算汇总表3. 2精馏工艺条件计算。(1) 确定回流比R图解法确定 Rnin由图知 X ( R+1) =0.93得Rnin=1.89图解Nnin在图上由点（Xd, X）在平衡线和对角线间向点（Xw, X）作梯级，由梯级个数确定最小理论板层

6、数。NU=10 （不包括再沸器）N-R图，已知Rnin和NU，由吉利兰图可确定一系列 N-R相关数据，绘出N-R关联 图。适宜回流比，取图上曲线由急剧下降向平缓过渡阶段所对应的R值作为操作回流比，得R=3.6回流液热状况 由塔顶产品组成Xd=0.8047查得塔顶温度1为Ts=78.23度塔顶 采用冷液回流，回流液温度为 Ts=65度 则T定=（Ts+Ts） /2=71.62度 由参考 资料3附录查得78.23度下r水=2400kJ/kg , r 乙醇 =826kJ/kg。 71.62度条件下，G水=4.17kJ/ （ kg&S226;K）G乙醇=3.08kJ/ （kg&S226;K）回流热状态

7、参数参考下式计算，由塔内回流比R=3.6=R&S226;ql，塔外回流比 R=3.6/1.045=3.445（2）确定理论板层数。结果见图，得理论板层数17（不包括再沸器），精馏段13,提馏段4 （不包括再沸器）（3）确定实际板层数。假设塔釜温度=107度，则塔顶与塔底平均温度度 在96.62度下查得x=3.3%,y=26.2%把x,y代入公式,再92.62度下查得。由精馏塔效率关联曲线查得全塔效率=0.343其中精馏段有38,提馏段12。得精馏塔工艺参数汇总表精馏塔工艺参数汇总NpN1N2ETNTRRmin5038120.343173.61.894. 塔板工艺尺寸设计选择精馏段第一块塔板为设

8、计板。4. 1设计板参数在78.23度下由参考资料3查得表面张力计算，由参考资料4由y=0.8470查平衡数据x=0.8371，换算为质量浓度0.9292。0.9292的乙醇在25度时表面张力为.解得4. 2塔径取塔板间距HT=0.5m取板上液层高度hL=0.06m HT-hL=0.5-0.06=0.44m。查筛板塔泛点关联图 因。需校正,。取安全系数为0.7，则空塔气速为 u=0.7 u ma=1.264m/s.，圆整为1000mm塔截面积，空塔气速4. 3溢流装置选用单液流弓形降液管，不设进口堰(1) 堰长 lw,取 I w=0.55D=0.55m(2) 出口堰高hw,采用平直堰，堰上液层

9、高度，由和I w/D=0.55在液流收缩系数图上查得E=1.05.,圆整为 0.047m,=0.0605m.(3) 弓形降液管宽度 W和面积A 0 Iw/D=0.55查参考资料2图得=0.085m,=0.0314m(4)验算液体在降液管中滞留时间停留时间 5s故降液管尺寸可用(5)降液管底隙高度ho,取降液管处液体流速u=0.07m/s.圆整为h0=0.038m,为便于加工，选用平型受液盘。4. 4塔板布置(1) 破沫区宽度 Ws因D 1.5不会发生漏液。筛板稳定系数5. 5液面落差，因板上没有气液接触元件，流动阻力较小，故忽略液面落差影 响。6. 负荷性能图6. 1雾沫夹带线取。板上鼓泡层高

10、度则整理得，绘入图中得雾沫夹带线。6. 2液泛线(1) 关系,(2) 关系，(3) 关系，(4) 关系，绘入图中得液泛线取极限值5s，得整理得6. 3液相负荷上限线6. 4漏液线，因所以，即6. 5液相负荷下限线,取hw极限值0.006m，贝U整理得 Ls=0.000436m/s6. 6操作线,根据操作时气液负荷Vs和Ls确定操作点P,该点与原点相连即得操作线，P点坐标为 Vs=0.9811m/s，Ls=1.475x10 -3m/s6. 7操作弹性(1) P在操作区内适中位置(2) 上限由雾沫夹带线控制，下限由漏液线控制(3) 查出上限下限弹性7. 塔的工艺尺寸设计塔顶空间取为im顶部设置除沫

11、器，全塔共50块塔板(不包括再沸器)，其中精溜段38,提馏段12 (不包括再沸器)进料口放在从顶数第 39块塔板，全塔共 设置人孔5个，分别在1，19, 40层板上方，塔釜内和裙座上。板间距设计为0,5m，进料口和人孔处塔版间距调整为 0.6m板间距为0.6m的塔段分别在第19,39, 40板上方塔有效段高度 30.6+ (50-1-3 )0.5=24.8m塔釜空间高度3m裙座高度2m全塔总高31m其中进料口第39板，高度10.8m回流液加到第1块板上，高度30m8. 釜温校核气体通过单板压降622.3Pa塔釜压力为由于其中基本是水，查得塔釜压力下水的沸点t w=107.5度误差，所以塔釜温度

12、107度合理9. 热量衡算(1) 原料液温度30度到基准温度的比热平均比热,原料液带入热量为(2) 塔顶冷凝冷却量塔顶蒸汽冷凝后再冷却至65度回流，塔顶温度78.23度，与回流液平均温度71.62度，塔顶温度下气化潜热，平均比热平均温度71.62度下的比热，塔外蒸汽量，采用32度的水作为冷却剂，冷却水出口温度升至45度，平均温度，冷却水循环量，塔顶产品温度为65度，到基准温度的比平均比热，塔顶产品带出热量为(3) 再沸器再沸器加入热量按全塔热量衡算计算，加入热量有再沸器加热量Q,料液带入热量。移出热量有冷凝冷却热量Q,产品带出热量，塔釜塔体热损失Q,釜残液温度107度到基准温度比热，平均比热釜

13、液带出热量，依热量平衡关系，解得 Q6156 X 106(4) 热量衡算结果 加入热量和移出热量平衡热量衡算汇总单位：kJ/h加热量移出热量6.47186.4718原料再沸器冷凝冷却器产品热量热损耗釜液热量0.31586.1564.0820.2350.61560.86410. 管路计算各管在进出口时管内流体流量必须满足要求：原料液釜液回流馏出其中流速u液体选2m/s,气体6m/s所以mmm英文字母A 塔板鼓泡区面积，m2A 降液管截面积，m2Ao筛孔面积，m2At 塔截面积，m2c 负荷系数，无因次；C2o20dyn/cm时的负荷系数，无因次C 泛点负荷系数，无因次；Cp比热，kJ/kg &S

14、226;K;do 筛孔直径，md 塔径，mD塔顶产品流量，kmol/h或kg/h ;ev 雾沫夹带量，kg（液）/kg（气）；E 液流收缩系数，无因次；Et 总板效率或全塔效率，无因次；F原料流量，kmol/h或kg/h ；g重力加速度，m/s2；hd干板压降，mhd液体通过降液管的压降，mht气相通过塔板的压降，mhf 板上鼓泡层高度，mhl 板上液层的有效阻力，mhL板上液层咼度，mh 降液管底隙高度，mh0w堰上液层高度，mhp 与单板压降相当的液柱高度，mhW 溢流堰高度，mh.与克服表面张力的压强降相当的液柱高度，mh降液管内清液层高度，mHr 塔板间距，mI 物质的焓，kJ/kg

15、；K 稳定系数，无因次；I w 堰长，mLs 塔内液体流量，m3/s；M分子量；n筛孔总数；Nr 理论板数；N实际板数；P 操作压强，Pa； P单板压强，Pa； Pp 通过一层塔板的压强降，Pa/层；q进料热状况参数，无因次；Q热负荷，kJ/h ；Q 再沸器热负荷，kJ/h ；Q全凝器热负荷，kJ/h ；Q热负荷损失，kJ/h ；r汽化潜热，kJ/kg ；R 气体常数，8314J/kmol &S226; K；R 回流比，无因次；t 温度，C或K；t 孔心距，mr 温度，c或K；Ts 塔顶温度，C或K；Ts 回流液温度，C或 K；u 空塔气速，m/s；m/s；ua 按板上层液上方有效流通面积计的

16、气速,Umax 极限空塔气速，m/s；uo筛孔气速，m/s ；UOM漏液点气速，m/s；u o降液管底隙处液体流速，m/sV精馏段上升蒸气量，kmol/h ；Vh塔内气相流量，m3/h；Vs塔内气相流量，m3/s；V提馏段上升蒸气量，kmol/h ；W釜残液流量，kmol/h或kg/h ；冷却水量，kg/hW加热蒸气量，kg/h ；W边缘区宽度，mW-弓形降液管的宽度，mW破沫区宽度，mx液相组成，摩尔分率；y气相组成，摩尔分率；Z 塔的有效高度，m希腊字母a-相对挥发度，无因次； 0板上液层充气系数，无因次；T-液体在降液管内停留时间，无因次;L粘度，mP&S226;s；p密度，kg/m3；

17、液体的表面张力，N/m；-校正系数，无因次。参考文献1化工过程及设备设计，华南化工学院化工原理教研组,华南化工学院出版社，19862化工原理陈敏恒，从德兹，方图南齐鸣斋编，化学工业出版社,北京20003化工原理下册。陈敏恒，从德兹，方图南齐鸣斋编，化学工业出版社,北京20004华工原理实验，尤小祥，于奕峰，袁中凯编，天津科学技术出版办公室卫生管理制度一、主要内容与适用范围1 本制度规定了办公室卫生管理的工作内容和要求及检查与考核。2 此管理制度适用于本公司所有办公室卫生的管理二、定义 1 公共区域：包括办公室走道、会议室、卫生间，每天由行政文员进行清扫；2个人区域：包括个人办公桌及办公区域由各

18、部门工作人员每天自行清扫。1. 公共区域环境卫生应做到以下几点：1) 保持公共区域及个人区域地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2) 保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明 3) 保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。4 )保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。5) 保持卫生间、洗手池内无污垢，经常保持清洁，毛巾放在固定(或隐蔽)的地方。6) 保持卫生工具用后及时清洁整理，保持清洁、摆放整齐。7)垃圾篓摆放紧靠卫生间并及时清理，无溢满现象。2. 办公用品的卫生管理应做到以下几点：1) 办公桌面：办公桌面只能摆放必需物品，其它物品应放在个人抽屉，暂不需要的物品就摆回柜子里，不用的物品要及时清理掉。2) 办公文件、票据：办公文件、票据等应分类放进文件夹、文件盒中，并整齐的摆放至办公桌左上角上。3)办公小用品如笔、尺、橡皮檫、订书机、启丁器等，应放在办公桌一侧，要从哪取使用完后放到原位。4)电脑：电脑键盘要保持干净，下班或是离开公司前电脑要关机。5)报刊：报刊应摆放到报刊架上，要定时清理过期报刊。6)饮食水机、灯具、打印机、传真机、文具柜等摆放要整齐，保持表面无污垢，无灰尘，蜘蛛网等，办公室内电器线走向要美观，规范，并用护钉固定不可乱搭接临时线。7)新进设备的包装和报