精馏塔负荷调整原理

6.9.8 塔负荷性图

目标：了解塔水力学性能，提出改进措施

（1） 塔板负荷性能图

从前面介绍的内容可知，为避免塔板发生异常流动，要求设计必须满足一定的约束条件。将表示满足各约束条件的适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。该图可以

气相流量为纵坐标，液相流量Lh 为横坐标

绘制。当塔板结构尺寸初步确定之后，在对几个主要水力学参数进行校核，论证其结构是否合理，然后通过绘制负荷性能图，对塔板结构进一步确认。

① 过量液沫夹带线，或气相上限线 过量液沫夹带量

，故取

（6.9.23）

将式中操作气速u 表示为：

由以上分程整理可得：

（6.9.24）

由式（6.9.24）绘制曲线①

图 6.9.26 负荷性能图

② 液相下限线 当堰上液头高

＝6mm ，

塔板效率急剧下降，则不宜再减了，是平直堰最小溢流强度，即液相流量的下限。

（6.9.25）

由上式解得

所以，液相下限线为一垂直线，如图中②所示。

③ 气相下限线

当气相流量降到一定程度时，塔将产生严重漏液，由漏液点气速

，

中含有，故关联不同工况下漏液的气、液两相

流量关系

（6.9.26）

如曲线③所示。

目标：了解塔水力学性能，提出改进措施

（1） 负荷性能图（续）

④液相的上限线

当液体在降液管中停留时间低于5s 时，液相中所含气体释放不净，导致返混，影响塔板效率。此时，液相流量不宜再增大，故称该流量为液相流量上限线。

如图6.9.26中垂线④所示。

⑤降液管内液泛线

当降液管内泡沫层高度达到上层塔板，使液流不畅时即开始发生液泛，根

据液体流动的能量衡算所得关系，则：

（6.9.27）

式中较小，一般可略去，将，，表达关系代入，则关联降液管液泛时，其气、液两相流量的关系：

（6.9.28） 如图6.9.26中曲线⑤所示。

⑥操作线

根据设计条件给定流量

、

，即可在图6.9.26确定设计点

，过o ，

p 作操作线交③于a ，⑤于b 点。

a 点所示的气相流量为该塔板的最小气体流量

b 点所示的气相流量为该塔板的最大气体流量

、 为该塔板操作负荷的上、下限。两者之比为塔的操作弹性：

（6.9.29）

塔板操作弹性并非恒定不变，而与操作条件有关。

当操作的即回流比R 发生变化时，其操作弹性随之改变，其控制线也有所不同，如图6.9.27所示。a 、b 、c 三种操作工况的气相上、下限、均有所不同，故其操作弹性也不相同，各操作控制线不相同。 a 工况受液相下限及液沫夹带线控制。

b 工况则受漏液限及降液管液泛

线控制。

c 工况则受漏液线及液相上限控制。如图9.6.27所示。

①、②、③、④、⑤线是5个约

束条件作出的曲线，所组成的图即负

荷性能图所围的区域，即塔板的适宜操作范围。

图 6.9.27 塔板气相上、下限

与操作条件的关系

精馏塔的设计及选型

精馏塔的设计及选型 目录 精馏塔的设计及选型 (1) 目录 (1) 1设计概述 0 1.1工艺条件 0 1.2设计方案的确定 0 2塔体设计计算 (1) 2.1有关物性数据 (1) 2.2物料衡算 (3) 2.3塔板数的确定 (4) 2.4精馏塔的工艺条件及相关物性数据 (8) 2.5塔体工艺尺寸的设计计算 (11) 2.6塔板工艺尺寸的设计计算 (14) 2.7塔板流体力学验算 (18) 2.8负荷性能图 (22) 2.9精馏塔接管尺寸计算 (27) 3精馏塔辅助设备的设计和选型 (31) 3.1原料预热器的设计 (32) 3.2回流冷凝器的设计和选型 (34) 3.3釜塔再沸器的设计和选型 (38) 3.4泵的选择 (40) 3.5筒体与封头 (41)

1设计概述 1.1工艺条件 （1）生产能力：2836.1kg/d（料液） （2）工作日：250天，每天4小时连续运行 （3）原料组成：35.12%丙酮,64.52%水,杂质0.35%，由于杂质含量较小且不会和丙酮一起蒸馏出去，所以可以忽略。所以此母液可以视为仅含丙酮和水两种成分，其质量组成为：35.12%丙酮，水64.88%（下同） （4）产品组成：馏出液99%丙酮溶液，回收率为90%，由此可知塔釜残液中丙酮含量不得高于5.16% 即每天生产99%的丙酮905.54kg。 （5）进料温度：泡点 （6）加热方式：间接蒸汽加热 （7）塔顶压力：常压 （8）进料热状态：泡点 （9）回流比：自选 （10）加热蒸气压力：0.5MPa（表压） （11）单板压降≤0.7kPa 1.2设计方案的确定 （1）、精馏方式及流程： 在本设计中所涉及的浓度范围内，丙酮和水的挥发度相差比较大，容易分离，且丙酮和水在操作条件下均为非热敏性物质，因此选用常压精馏，并采取连续精馏方式。母液经过换热器由塔底采出液预热到泡点，在连续进入精馏塔内，塔顶蒸汽经过塔顶冷凝器冷凝后，大部分连续采出，采出部分经冷却器后进入储罐内备用，少部分进行回流；塔底液一部分经过塔釜再沸器气化后回到塔底，一部分连续采出，采出部分可用于给原料液预热。塔顶装有全凝器，塔釜设有再沸器，进料输送采用离心泵，回流液采用高位槽输送。 （2）、进料状态：泡点进料。 （3）、加热方式：间接蒸汽加热。 （4）、加热及冷却方式：原料用塔釜液预热至泡点，再沸器采用间接蒸汽加热，塔顶全凝器采用自来水作为冷却剂。优点是成本低，腐蚀性小，黏度小，比热容

精馏塔设计流程

在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况自选； 回流比自选； 单板压降≤0.7kPa； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 M=46.07kg/kmol 乙醇的摩尔质量 A M=18.02kg/kmol 水的摩尔质量 B

F x =18.002 .1864.007.4636.007.4636.0=+= D x =64.002 .1818.007.4682.007.4682.0=+= W x =024.002.1894.007.4606.007.4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =0.18×46.07+(1-0.18)×18.02=23.07kg/kmol D M =0.64×46.07+(1-0.64)×18.02=35.97kg/kmol W M =0.024×46.07+(1-0.024)×18.02=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.2310002000=???kmol/h 总物料衡算 28.90=W D + 水物料衡算 28.90×0.18=0.64D+0.024W 联立解得 D =7.32kmol/h W =21.58kmol/h （三）塔板数的确定 1. 理论板层数T N 的求取水—乙醇属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由手册查得水—乙醇物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，如图。 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.18 , 0.18)作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 q y =0.52 q x =0.18 故最小回流比为 min R =q q q D x y y x --=35.018 .0-52.052.0-64.0=3 取操作回流比为 R =min R =1.5×0.353=0.53 ③求精馏塔的气、液相负荷 L =RD =17.532.753.0=?=kmol/h V =D R )1(+=（0.53+1）20.1132.7=?kmol/h

精馏塔工艺工艺设计方案计算

第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。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。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3

V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）

化工原理-精馏

1. 已知精馏塔塔顶第一层理论板上的液相泡点温度为t1，与之平衡的气相露点温度为t2，而该塔塔底某理论板上的液相泡点温度为t3，与之平衡的气相露点温度为t4，则这四个温的大小顺序是______ ①t1 >t2 >t3＞t４②t1 < t2 < t3< t4 ③t1 =t2 >t3=t４④t1 =t2 < t3=t4 2．设计精馏塔时，若Ｆ、x f、x D、x W均为定值，将进料热状况从q=1变为q>1，但回流比取值相同，则所需理论塔板数将_______，塔顶冷凝器热负荷______ ，塔釜再沸器热负荷______。 ①变大，②变小，③不变，④不一定 3．连续精馏塔操作时，若减少塔釜加热蒸汽量，而保持馏出量Ｄ和进料状况（F, x f, q）不变时，则L/V______ ，L′/V′______，x D______ ，x W______ 。 ①变大，②变小，③不变，④不一定 4．精馏塔操作时，若Ｆ、x f、q，加料板位置、Ｄ和Ｒ不变，而使操作压力减小，则x D______，x w______。 ①变大，②变小，③不变，④不一定 5．操作中的精馏塔，保持F，x f，q，D不变，若采用的回流比R< R min，则x D ______，x w______。 ①变大，②变小，③不变，④不一定 6．用精馏方法将Ａ、Ｂ分离，N T=∞，当x f=0.4时，塔顶产品是_____，塔底是_____ 。当x f=0.8时，塔顶产品是_____。塔底是_____。（Ａ或Ｂ或ＡＢ） 7．某精馏塔,进料量为100kmol/h，x f=0.6，要求得到塔顶x D不小于0.9，则塔顶最大产量为________。 （塔高不受限制） ① 60kmol/h; ②66.7kmol/h; ③90kmol/h;④不能定 8. 精馏塔操作时,若操作从最佳位置上移二块,则 x D------------_。x w_-------------_。(↑、↓、=、不确定) X D↓，X w↑。 9. 某连续精馏塔，进料状态q=1,D/F=0.5,x f=0.4，回流比R=2，且知，提馏段操作线方程的截距为零。则提馏段操作线斜率L′/V′= _______ ；馏出液组成x D=______。 10．精馏塔操作时，保持F，x f，q，R不变，增加塔底排液量W，则x D_______ ，L/V_______ ，L′/V′_______ ，x w _______ 。（1）变小（2）变大（3）不变（4）不确定 11．某操作中的精馏塔，维持F、q 、X D、、V′不变，但X f增大，则D________ ，R ________ 。 （1）变小; (2 )变大; (3)不变; (4)不确定 12．全回流时，y-x图上精馏段操作线的位置_______D_______。 A.在对角线之上 B.在对角线与平衡线之间 C.在对角线之下 D.与对角线重合 填空题 1．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是____________________________________，简单蒸馏与间歇精馏的主要区别是 ____________________________________ 。2. 某泡点进料的连续精馏塔，已知其操作线方程分别为y=0.80x+0.172和y=1.2x-0.017, 则回流比R=_______,馏出液组成x D =_________,釜液组成x W =_________。 3. 若某精馏塔的回流比为R，塔顶轻组分的摩尔分率为x D，则该塔的精馏段操作线方程为 4. 精馏过程的操作线为直线，主要基于_____________________假设。 5. 在精馏操作中，已知回流比为R，塔顶、塔底产品浓度分别为x D、x w原料组成为x f，泡点进料，试作出精馏段和提馏段的操作线。

精馏基本原理.pdf

精馏基本原理 一、精馏的基本原理是什么？ 精馏操作就是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同 的性质，在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝，使各组分得以完全分离的过程。 二、什么是挥发度？简述挥发度与沸点之间的关系。 挥发度就是表示物质挥发的难易程度。 在液体混合物中，挥发度大的物质沸点低，我们称之为易挥发组份（轻组份）；挥发度小的们称之为难挥发组份（重组份）。 例：VAC的沸点为73o C,HAC的沸点为118o C，VAC比HAC的挥发度打，在其混合液中，我们称VAC为易挥发组份，HAC为难挥发组份。 三、蒸馏的方法有哪几种？ 蒸馏有简单蒸馏、精馏、特殊精馏三种。 简单蒸馏就是在蒸馏釜中装入一定量的混合液，在一定压力下， 利用间接饱和水蒸气加热到沸腾，使混合液的易挥发组分得以部分汽化的过程。简单蒸馏只能使混合液部分分离，在工业生产中一般用于混合液的初步分离（粗分离），或用来除去混合液中不挥发的物质。如E055727、E055729就属于简单蒸馏。

采用简单蒸馏分离混合液，只能使混合液得到部分分离，若要求得到高纯度的产品，则必须采用多次部分汽化和多次部分冷凝，即精馏方法。 特殊精馏方法包括恒沸精馏和萃取精馏。 四、什么情况下需采用特殊精馏方法？ 一种情况是当溶液中待分离的两个组份挥发度相差很小，若采用一般精馏方法需要很多塔板，在经济上不合算；另一种情况是待分离的溶液为具有恒沸物的溶液，不能采用一般精馏方法进行分离。 五、什么是恒沸精馏？ 在被分离的恒沸液中加入第三组份，该组份与原料液中的一个或两个组份形成新的恒沸液，从而使原混合液能够利用一般精馏方法进行分离。 六、恒沸精馏中分离剂的选择原则是什么？ 1、选择的分离剂与元混合液中某些组份所形成的新的恒沸物的 沸点，与其他组份的沸点相差愈大愈利于分离； 2、要求分离剂无毒、无腐蚀，易于分离回收，并廉价易得。 七、什么是萃取精馏？ 在被分离的混合液中加入第三组份萃取剂，使之与混合液中的某一组份形成沸点较高的溶液，从而加大了被分离组份间的相对挥发 度，使混合液易于用一般精馏方法分离。 八、萃取剂的选择原则是什么？ 1、选择的萃取剂要能改变被分离组份的相对挥发度；

精馏塔的计算

4.3 塔设备设计 4.3.1 概述 在化工、石油化工及炼油中，由于炼油工艺和化工生产工艺过程的不同，以及操作条件的不同，塔设备内部结构形式和材料也不同。塔设备的工艺性能，对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及“三废”处理和环境保护等各个方面，都用重大的影响。 在石油炼厂和化工生产装置中，塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的25.93%。塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多，例如在年产250万吨常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%，在年产60-120万吨催化裂化装置中占48.9%。因此，塔设备的设计和研究，对石油、化工等工业的发展起着重要的作用。本项目以正丁醇精馏塔的为例进行设计。 4.3.2 塔型的选择 塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。 a．板式塔。塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化。 b．填料塔。塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。 4.3.2.1 填料塔与板式塔的比较： 表4-2 填料塔与板式塔的比较

4.3.2.2 塔型选择一般原则： 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 （1）下列情况优先选用填料塔： a.在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度； b.对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔； c.具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等； d.容易发泡的物料，宜选用填料塔。 （2）下列情况优先选用板式塔：

精馏塔计算方法

目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 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 (2) 3.1 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 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

精馏塔的设计详解-共21页

目录 一.前言 (3) 二.塔设备任务书 (4) 三.塔设备已知条件 (5) 四.塔设备设计计算 (6) 1、选择塔体和裙座的材料 (6) 2、塔体和封头壁厚的计算 (6) 3、设备质量载荷计算 (7) 4、风载荷与风弯距计算 (9) 5、地震载荷与地震弯距计算 (12) 6、偏心载荷与偏心弯距计算 (13) 7、最大弯距计算 (14) 8、塔体危险截面强度和稳定性校核 (14) 9、裙座强度和稳定性校核 (16) 10、塔设备压力试验时的应力校核 (18) 11、基础环设计 (18) 12、地脚螺栓设计 (19) 五.塔设备结构设计 (20) 六.参考文献 (21) 七.结束语 (21)

前言 苯(C6H6)在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示为PhH。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。 甲苯是有机化合物，属芳香烃，分子式为C6H5CH3。在常温下呈液体状，无色、易燃。它的沸点为110．8℃，凝固点为－95℃，密度为0．866克／厘米3。甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。 苯和甲苯都是重要的基本有机化工原料。工业上常用精馏方法将他们分离。精馏是分离液体混合物最早实现工业化的典型单元操作，广泛应用于化工，石油，医药，冶金及环境保护等领域。它是通过加热造成汽液两相体系，利用混合物中各组分挥发度的差别实现组分的分离与提纯的目的。 实现精馏操作的主要设备是精馏塔。精馏塔主要有板式塔和填料塔。板式塔的核心部件为塔板，其功能是使气液两相保持密切而又充分的接触。塔板的结构主要由气体通道、溢流堰和降液管。本设计主要是对板式塔的设计。

精馏塔操作基本知识

精馏操作基本知识 1、何为相和相平衡： 答：相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。系统中相数的多少与物质的数量无关。如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。 在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。 2、何为饱和蒸汽压？ 答：在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，气相压力

最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。 应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。 3、何为精馏，精馏的原理是什么？ 答：把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。 为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？对于一次汽化，冷凝来说，由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了气液两相的组成。当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而为冷凝气中低沸点物的浓度比冷凝液中要高。这样经过一次部分汽化和部分冷凝，使混合液通过各组分浓度的改变得到了初步分离。如果多次的这样进行下去，将最终在液相中留下的基本上是高沸点的组分，在气相中留下的基本上是低沸点的组分。由此可见，多次部分汽化和多次部分冷凝同时进行，就可以将混合物分离为纯或比较纯的组分。 液体气化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。为了合理的利用热量，我

精馏塔负荷调整原理

6.9.8 塔负荷性图 目标：了解塔水力学性能，提出改进措施 （1） 塔板负荷性能图 从前面介绍的内容可知，为避免塔板发生异常流动，要求设计必须满足一定的约束条件。将表示满足各约束条件的适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。该图可以 气相流量为纵坐标，液相流量Lh 为横坐标 绘制。当塔板结构尺寸初步确定之后，在对几个主要水力学参数进行校核，论证其结构是否合理，然后通过绘制负荷性能图，对塔板结构进一步确认。 ① 过量液沫夹带线，或气相上限线 过量液沫夹带量 ，故取 （6.9.23） 将式中操作气速u 表示为： 由以上分程整理可得： （6.9.24） 由式（6.9.24）绘制曲线① 图 6.9.26 负荷性能图 ② 液相下限线 当堰上液头高 ＝6mm ， 塔板效率急剧下降，则不宜再减了，是平直堰最小溢流强度，即液相流量的下限。 （6.9.25） 由上式解得 所以，液相下限线为一垂直线，如图中②所示。 ③ 气相下限线 当气相流量降到一定程度时，塔将产生严重漏液，由漏液点气速 ， 中含有，故关联不同工况下漏液的气、液两相 流量关系 （6.9.26） 如曲线③所示。

目标：了解塔水力学性能，提出改进措施 （1） 负荷性能图（续） ④液相的上限线 当液体在降液管中停留时间低于5s 时，液相中所含气体释放不净，导致返混，影响塔板效率。此时，液相流量不宜再增大，故称该流量为液相流量上限线。 如图6.9.26中垂线④所示。 ⑤降液管内液泛线 当降液管内泡沫层高度达到上层塔板，使液流不畅时即开始发生液泛，根 据液体流动的能量衡算所得关系，则： （6.9.27） 式中较小，一般可略去，将，，表达关系代入，则关联降液管液泛时，其气、液两相流量的关系： （6.9.28） 如图6.9.26中曲线⑤所示。 ⑥操作线 根据设计条件给定流量 、 ，即可在图6.9.26确定设计点 ，过o ， p 作操作线交③于a ，⑤于b 点。 a 点所示的气相流量为该塔板的最小气体流量 b 点所示的气相流量为该塔板的最大气体流量 、 为该塔板操作负荷的上、下限。两者之比为塔的操作弹性： （6.9.29） 塔板操作弹性并非恒定不变，而与操作条件有关。 当操作的即回流比R 发生变化时，其操作弹性随之改变，其控制线也有所不同，如图6.9.27所示。a 、b 、c 三种操作工况的气相上、下限、均有所不同，故其操作弹性也不相同，各操作控制线不相同。 a 工况受液相下限及液沫夹带线控制。 b 工况则受漏液限及降液管液泛 线控制。 c 工况则受漏液线及液相上限控制。如图9.6.27所示。 ①、②、③、④、⑤线是5个约 束条件作出的曲线，所组成的图即负 荷性能图所围的区域，即塔板的适宜操作范围。 图 6.9.27 塔板气相上、下限 与操作条件的关系

精馏塔1

1.工艺流程与设计思路（选型） 前期的工作中我们对于整个流程进行了模拟和优化，得到了较高质量的产品物流。在这一部分中，我们将对本流程中分离的核心部分——分离精馏塔进行相关的设备设计。 所要设计的精馏塔结构如上图所示。L012为在第20块板进料，L009为在第30块板进料，L018出料为质量分数0.995的丙烯产品，L009主要为丙烷，进入循环。 通过前期的比选，考虑到泡罩塔的塔板结构复杂，造价高，产生的压降大；常用的筛板塔操作弹性小，筛孔小易堵塞，不适合处理易结焦、黏度大的物料；而浮阀塔生产能力大，比泡罩塔高20~40%，与筛板塔相近，操作弹性大，比泡罩塔和筛板塔的操作范围都要宽，塔板效率高，比泡罩塔高10%，持液量相对较大，因而是最佳的反应精馏塔塔板选型。 以下的设计中，我们首先将对设计将要采用的物性数据进行求解，其次对精馏塔进行设备设计，继而进行相关的附件设计并在最后简单概述精馏塔的自动控制系统组成。 2. 精馏塔的工艺条件、物性数据的计算与物流模拟计算结果 2.1 精馏塔的工艺条件 反应精馏塔的工艺条件主要参考了相关文献，主要的工艺条件包括塔顶温度、进料板温度、塔底温度及塔顶压力、塔釜压力和塔板压降。经过软件模拟与前期对于回流比及其他操作条件的优化，得到了结果如下所示。 精馏塔不同位置温度 塔顶上部进料板下部进料板塔底 因而可以认为精馏段平均温度为 反应段的平均温度 提馏段的平均温度 精馏塔不同位置的压强 我们设定全塔压力

2.2物性数据计算 丙烷的摩尔分子质量 丙烯的摩尔分子质量 我们采用线性加和的方法计算混合物的平均摩尔分子质量即 以下求算各物流的密度 对气相物流，根据理想气体状态方程求得其密度即 此处并不求得其具体数值，在接下来的计算气相负荷时会进一步简化。 对液相物流，由 通过计算294K（精馏段平均温度）下，气相丙烷的密度为18.92kg/m3，丙烯的密度为18.06 kg/m3，通过查手册液相丙烷的密度为500kg/m3，丙烯的密度为517 kg/m3 可知对塔顶物流，液相的平均密度为 在299K（提馏段的平均温度）下，且塔底产出几乎纯的丙烷，故物流的密度查手册可知 为 2.3反应精馏塔的工艺计算结果 Aspen计算结果如下

精馏原理与精馏塔基本知识

精馏工艺操作基本知识 1、何为相和相平衡？ 相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。系统中相数的多少与物质的数量无关。如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。 在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。 2、何为饱和蒸汽压？ 在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，气相压力最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。 应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。 3、何为精馏，精馏的原理是什么？ 把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。 为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？对于一次汽化，冷凝来说，由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点

精馏塔原理

精馏塔原理/精馏塔技术 精馏在生产，实验和科学研究中均占着很重要的位置。无论是原料的制备或产物的精制分离，都需要精馏。化学工程需要探讨精馏过程的规律，以指导精馏生产中的工程问题。 1.精馏塔的类型 精馏塔一般分为两大类：填料塔和板式塔。板式塔又有筛板塔，浮阀塔，泡罩塔等多种型式。但实验室的精馏塔多用玻璃或金属制成。其中最常用的是玻璃精馏塔。其中最常用的是玻璃精馏塔。玻璃精馏塔主要由塔釜、玻璃精馏柱、玻璃精馏头和冷凝器所组成。 2.精馏柱 精馏塔的塔身称为精馏柱。若采用填料塔，柱内堆着不规则的填料，使气液两相达到良好传质。填料层的高度即为精馏柱的有效分离长度。为了消除避流和沟通现象，可能将填料层分作多段，而将每一柱段的回流液加以收集，再重新分布到柱的中心。 需要绝热精馏的过程，可将填料柱制成真空夹套以便保温。根据处理的物料量及所要求的分离效率来确定精馏柱的尺寸。实验常用精馏柱有直径为700MM、1000MM和1300MM。柱的高度限制在500MM 和1500MM之间。 影响分离能力的因素很多，其中以柱内装填的填料影响尤其重要。在一定的填料层高度内，填料的总表面积与填料的型式，规格，材质以及填料的装填方法均有关，其影响到液膜的厚度，压降和分离效率。一般规定填料尺寸应小于柱径的1／10，并以柱

径与填料尺寸之比保持在10：1到12：1为宜。现已有很多高效填料品种，如不锈钢θ环填料和不锈钢三角螺旋填料，所选填料应能保持适当的持液量，使液体能完全润湿填料，以保证汽液充分接触进行质的交换，这与填料的比表面及填料可润湿性有关。填料的分离效率常用等板高度表示。 3.塔釜和馏分收集器 实验室的精馏塔塔釜可以采用平底烧瓶或圆底烧瓶，通常使用标准化的带有磨口接头的圆底烧瓶，且以短颈的三颈烧瓶为最好。 它的两根支颈与瓶中心的颈的轴线在瓶底相交，这两根带有磨口的支颈是装温度计，加料或出料，气体或蒸气引入管以及取样管使用的，颈上最好带有能供夹持弹簧拉拉的小钩，以免压力过大而松脱。瓶中放置待分离的物质，其装料量最多为容积的三分之二，而真空精馏时，则不超过二分之一。 塔釜液可以直接使用电加热，也可以间接地用热载体加热，用电加热有容易调节和控制的优点。 4.精馏头/分馏头 分馏头是精馏柱和冷凝器之间的连接件，带有调节和测量回流比的装置。根据塔顶回流的方式不同，精馏头有部分冷凝和全冷凝精馏头之分。当内回流控制时，即是塔顶产物以气态取出时，通常采用分凝形式。工业上常加入一个分凝器来产生回流，而把取出的馏出物在一个产物冷凝器中加以冷凝。但是采用分凝器时，要控制一定的回流比是蒸气组分和量发生很大变化。所以实验室中最常用的和最可靠的方法

精馏塔塔设计及相关计算

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 精馏塔塔设计及相关计算 2011板式精馏塔设计任务书板式精馏塔的设计选型及相关计算设计计算满足生产要求的板式精馏塔，包括参数选定、塔主题设计、配套设计及相关设计图Administrator 09 级化工 2 班xx2011/12/1 1/ 27

目录板式精馏塔设计任务....................................... 3一．设计题目. (3) 二．操作条件 (3) 三．塔板类型 (3) 四．相关物性参数 ................................................ 3 五．设计内容 .................................................... 3设计方案 ...................................错误！未定义书签。 一．设计方案的思考 .............................................. 6 二．工艺流程 . (6) 板式精馏塔的工艺计算书 ................................... 7一．设计方案的确定及工艺流程的说明............................... 二．全塔的物料衡算 ............................................... 三．塔板数的确定 ................................................. 四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算................... 五．精馏段的汽液负荷计

精馏原理与精馏塔基本知识(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 精馏工艺操作基本知识 1、何为相和相平衡？ 相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分，不同相之间往往有一个相界面，把不同的相分别开。系统中相数的多少与物质的数量无关。如水和冰混合在一起，水为液相，冰为固相。一般情况下，物料在精馏塔内是气、液两相。 在一定的温度和压力下，如果物料系统中存在两个或两个以上的相，物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化，我们称系统处于平衡状态。平衡时，物质还是在不停地运动，但是，各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化，当条件改变时，将建立起新的相平衡，因此相平衡是运动的、相对的，而不是静止的、绝对的。比如：在精馏系统中，精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时，要进行传热、传质，其结果是气体部分冷凝，形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。塔板上的液体部分气化，形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。但是这个传热、传质过程并不是无止境的，当气液两相达到平衡时，其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。 2、何为饱和蒸汽压？ 在一定的温度下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压，它随温度的升高而增加。

众所周知，放在杯子里的水，会因不断蒸发变得愈来愈少。如果把纯水放在一个密闭容器里，并抽走上方的空气，当水不断蒸发时，水面上方气相的压力，即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。但是，当温度一定时，气相压力最中将稳定在一个固定的数值上，这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。 应当注意的是，当气相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值是，液相的水分子仍然不断地气化，气相中的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，气体和液体达到平衡状态。所以，液态纯物质蒸汽所具有的压力为其饱和蒸汽压时，气液两相即达到了相平衡。 3、何为精馏，精馏的原理是什么？ 把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程称为精馏。 为什么把液体混合物进行多次部分汽化同时又多次部分冷凝，就能分离为纯或比较纯的组分呢？对于一次汽化，冷凝来说，由于液体混合物中所含的组分的沸点不同，当其在一定温度下部分汽化时，因低沸点物易于气化，故它在气相中的浓度较液相高，而液相中高沸点物的浓度较气相高。这就改变了气液两相的组成。当对部分汽化所得蒸汽进行部分冷凝时，因高沸点物易于冷凝，使冷凝液中高沸点物的浓度较气相高，而为冷凝气中低沸点

板式精馏塔设计方案

板式精馏塔设计方案

目录 1.设计任务.......................................... 错误!未定义书签。 2.工艺流程图........................................ 错误!未定义书签。 3.设计方案.......................................... 错误!未定义书签。实验方案的说明...................................... 错误!未定义书签。 4、板式塔的工艺计算................................. 错误!未定义书签。 5、塔体和塔板的工艺尺寸计算......................... 错误!未定义书签。 6、辅助设备的计算与选型............................. 错误!未定义书签。 7、经济横算......................................... 错误!未定义书签。8心得体会.......................................... 错误!未定义书签。

符号说明： 英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 Af---- 降液管的截面积, m2 Ao---- 筛孔区面积, m2 A T ----塔的截面积 m2△P P ----气体通过每层筛板的压 降 C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距 C 20 ----表面张力为20mN/m的负荷因子 do----筛孔直径u’ o ----液体通过降液管底隙的速度 D----塔径 m Wc----边缘无效区宽度 e v ----液沫夹带量 kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度 E T ----总板效率Ws----破沫区宽度 R----回流比 Rmin----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m ----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2Z----板式塔的有效高度 Fo----筛孔气相动能因子 kg1/2/2) hl----进口堰与降液管间的水平距离 m θ----液体在降液管内停留时间 h c ----与干板压降相当的液柱高度 mυ----粘度 hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度 m ρ----密度 hf----塔板上鼓层高度 m σ----表面张力 h L ----板上清液层高度 mΨ----液体密度校正系数 h 1 ----与板上液层阻力相当的液注高度 m 下标 ho----降液管的义底隙高度 m max----最大的 h ow ----堰上液层高度 m min----最小的 h W ----出口堰高度 m L----液相的 h’ W ----进口堰高度 m V----气相的 h σ ----与克服表面张力的压降相当的液注高度 m H----板式塔高度 m H B ----塔底空间高度 m Hd----降液管内清液层高度 m H D ----塔顶空间高度 m H F ----进料板处塔板间距 m H P ----人孔处塔板间距 m H T ----塔板间距 m H 1 ----封头高度 m H 2 ----裙座高度 m K----稳定系数

塔板式精馏塔设计(图文表)

（一）设计方案的确定 本设计任务为乙醇-水混合物。设计条件为塔顶常压操作，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只是很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。 本次设计的精馏塔用板式塔，内部装有塔板、降液管、各种物料的进出口及附属结构（如全凝器等）。此外，在塔板上有时还焊有保温材料的支撑圈，为了方便检修，在塔顶还装有可转动的吊柱。 塔板是板式塔的主要构件，本设计所用的塔板为筛板塔板。筛板塔的突出优点是结构简单造价低，合理的设计和适当的操作能使筛板塔满足要求的操作弹性，而且效率高，并且采用筛板可解决堵塞问题，还能适当控制漏液。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人精馏塔内。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。该物系属不易分离物系，最小回流比较小，采用其倍。设计中采用图解法求理论塔板数，在溢流装置选择方面选择单溢流弓形降液管。塔釜采用间接蒸汽加热，

塔顶产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 M 乙醇=46kg/kmol 纯水的摩尔质量 M 水 =18kg/kmol x F =18/65.046/35.046 /35.0+= x D =18/1.046/9.046 /9.0+= x W =46/995.018/005.018 /005.0+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =×46＋18×= kg/kmol M D =×46＋18×= kg/kmol M W =×46＋18×= kg/kmol 3.物料衡算 D=30024812.3948000000 ??= kmol/h F=D+W F ·x F =D ·x D +W ·x W 解得 F= kmol/h W= kmol/h ｛