板式塔(筛板塔)设计ppt课件.ppt

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1、板式塔（筛板塔）设计精馏方案选定相平衡关系工艺计算塔和塔板主要尺寸的设计塔体总高及辅助装置1.精馏方案选定方案选定是指确定整个精馏设备的流程、主要设备的结构型式和主要操作条件。所选方案必须：（1）满足工艺要求；（2）操作平稳、易于调节；（3）经济合理；（4）生产安全。1.1操作压力精馏可在常压、加压或减压下进行。沸点低、常压下为气态的物料必须选用加压精馏；热敏性、高沸点物料常用减压精馏。1.2进料状态一般将料液预热到泡点或接近泡点后送入塔内。这样可使：(1)塔的操作比较容易控制；(2)精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近，塔径相似，设计制造比

2、较方便。1.3加热方式（1）间接蒸汽加热（2）直接蒸汽加热适用场合：待分离物系为某轻组分和水的混合物。优点：可省去再沸器；并可利用压力较低的蒸汽进行加热。操作费用和设备费用均可降低。2.相平衡关系2.1图查取操作压力下的气相摩尔分率和相应的液相摩尔分率，标绘图。2.2相对挥发度对于理想物系饱和蒸汽压可直接由手册查取，或由Antoine方程计算。全塔平均相对挥发度——分别为塔顶、加料、塔底组成的相对挥发度。汽液相平衡关系：3.工艺计算3.1物料衡算物料衡算的任务（1）由设计任务所给定的F、求D、W（2）在q和R选定后，计算（3）写出精馏段

3、和提馏段的操作线方程精馏段：提馏段：3.2回流比的选定选择原则：使塔的设备费用和操作费用的总和最低，同时应考虑到操作时的调节弹性。选择方法：（1）参考生产现场所提供的回流比数据；（2）回流比取最小回流比Rmin的1.2～2倍；（3）先求最少理论板数Nmin,以理论板数为Nmin的两倍求取回流比R；（4）作出回流比R和理论板数N的曲线图，在曲线图上确定合适的回流比R。3.3理论板数的确定（1）若物系符合恒摩尔流假定，可用逐板计算法或图解法求取理论板数NT及理论加料板位置。（2）对于非恒摩尔流物系，应在焓—浓度图上图解求取理论板数。3.4实

4、际塔板数的确定3.4.1实际塔板数及实际加料板位置的确定塔釜为一块理论板式中N—塔内实际板数NT—理论板数ET—全塔总效率式中Nm——实际加料板位置NR——精馏段理论板数由于在计算中引用了诸多简化假定，Nm与实际情况有一定偏差。所以在设计时可在Nm的上下各多设一个加料口，待开车调试时再确定最佳实际加料板位置。3.4.2塔板效率的估计塔板效率与物系性质、塔板结构及操作条件等众多因素有关，尚无精确的计算方法。常用的估计方法有：（1）参考生产现场同类型的塔板、物系性质相同（或相近）的塔板效率数据。（2）（3）朱汝瑾公式（4）VanWinkle

5、关联（5）A·I·Ch·E法O’connell关联图ET——全塔效率——塔顶、塔底平均温度下的相对挥发度——液体平均粘度，mN·s/m2;温度以塔顶、塔底平均温度计；组成以进料组成计。图1精馏塔全塔效率关联图3.5热量衡算目的：确定再沸器的热负荷和冷凝器的冷却负荷。塔顶蒸汽带出热量Qv=VIv(I—焓，kJ/kg)塔底产品带出热量Qw=WIw进料带入热量QF=FIF回流带入热量QL=LIL塔釜加热量QB设备热损失Qn≈0.1QB总热量衡算Qv+Qw+Qn=QL+QF+QB∴QB=1.1(Qv+Qw-QL-QF)塔顶冷凝器带走的热量QC塔

6、顶产品带走的热量QD=DID冷凝器热量衡算QV=QC+QD+QL塔顶冷凝器冷却负荷QC=QV-QD-QL若为恒摩尔流，塔顶全凝，泡点回流且热损失很小，则可化简计算：QBQC=Vrc式中rc—组成为的混合液的平均气化热rb—组成为的混合液的平均气化热。4.塔和塔板主要尺寸的设计4.1塔和塔板设计的主要依据进行塔和塔板设计时，所依据的主要参数是：汽相流量VS(m³/s),密度ρV(kg/m³)液相流量LS(m³/s),密度ρL(kg/m³)表面张力σ（mN/m）注意：由于各块塔板的组成和温度不同，所以各块塔板上的上述参数均不同，设计时应取平

7、均值。具体方法如下：(1)若V、L变化不大，可以精馏段或提馏段的平均值为代表进行设计.(2)若V、L变化较大，应分段处理，各段分别取平均值进行设计。4.2塔板的设计参数筛板塔设计必须确定的主要结构参数有（参阅）：（1）塔板直径D；（2）板间距HT；（3）溢流堰的型式，长度和高度hw；（4）降液管型式、降液管底部与塔板间的距离ho；（5）液体进、出口安定区的宽度Ws’、Ws,边缘区宽度Wc；（6）筛孔直径do,孔间距t。图2图2筛板的板面布置及主要尺寸4.3筛孔塔板的设计程序塔板设计的基本程序是：（1）选择板间距和初步确定塔径；（2）根据

8、初选塔径，对筛板进行具体结构的设计；（3）对所设计的塔板进行流体力学校核，如有必要，需对某些结构参数加以调整。4.3.1板间距的选择和塔径的初步确定一、板间距的选择HT的大小与液泛和雾沫夹带有密切关系理论上