化工原理课程设 设计题目:筛板式精馏塔设计 第一部分:化工原理课程设计任务书 第二部分:设计方法 第三部分:化工塔器CAD设计软件介绍 第四部分:设计示例 2021/2/23
2021/2/23 设计题目:筛板式精馏塔设计 化工原理课程设计 第一部分：化工原理课程设计任务书 第二部分：设计方法 第四部分：设计示例 第三部分：化工塔器CAD设计软件介绍
化工原理课程设计任务肀 设计题目:苯——甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计 二.原始数据 年产量:250003000035000400004500050000吨 料液初温:25~35℃ 料液浓度:40%45%50%55%60%(苯质量分率) 塔顶产品浓度:97.5%98%98.5%(苯质量分率) 塔底釜液含甲苯量不低于97%98%(以质量计) 每年实际生产天数:330天(一年中有一个月检修) 精馏塔塔顶压强:4kpa(表压) 冷却水温度:30℃ 饱和水蒸汽压力:2.5 kgf/cm(表压) 设备型式:筛板(浮阀)塔 厂址:常州地区 2021/2/23
2021/2/23 化工原理课程设计任务书 一． 设计题目：苯——甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计 二． 原始数据 年产量：25000 30000 35000 40000 45000 50000 吨 料液初温：25~35℃ 料液浓度：40% 45% 50% 55% 60%（苯质量分率） 塔顶产品浓度：97.5% 98% 98.5%（苯质量分率） 塔底釜液含甲苯量不低于 97% 98%(以质量计) 每年实际生产天数：330 天（一年中有一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压） 冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2 (表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址：常州地区
年生进料组成(质量 产量 45%50%55%60% /吨 学号 25000 15 25 30000 21 28 24 35000 30 40000 29 26 45000 22 50000 18 12 三.设计任务 完成精馏塔工艺设计,精馏设备设计,有关附 属设备的设计和选用,绘制带控制点工艺流程图, 塔板结构简图,编制设计说明书。 2021/2/23
2021/2/23 进料组成（质量 %） 年 生 产量 /吨 学号 40% 45% 50% 55% 60% 25000 1 20 11 15 25 30000 21 2 28 24 10 35000 16 30 3 9 14 40000 29 17 8 4 26 45000 19 7 22 27 5 50000 6 18 12 23 13 三. 设计任务 完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附 属设备的设计和选用，绘制带控制点工艺流程图， 塔板结构简图，编制设计说明书
四.设计内容 1.工艺设计 (1)选择工艺流程和工艺条件 a.加料方式 b.加料状态 c.塔顶蒸汽冷凝方式 d.塔釜加热方式 e.塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温 (2)精馏工艺计算 物料衡算确定各物料流量和组成。 b.经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原 则,尽量使用计算机进行最优化计算,确定适宜回流 比 2021/2/23
2021/2/23 四. 设计内容 1. 工艺设计 （1） 选择工艺流程和工艺条件 a． 加料方式 b. 加料状态 c. 塔顶蒸汽冷凝方式 d. 塔釜加热方式 e. 塔顶塔底产品的出料状态 塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 （2） 精馏工艺计算： a. 物料衡算确定各物料流量和组成。 b. 经济核算确定适宜的回流比 根据生产经常费和设备投资费综合核算最经济原 则，尽量使用计算机进行最优化计算，确定适宜回流 比
(a).生产经常费 包括再沸器水蒸汽费,塔顶冷凝器,产品冷却器 冷却水费 a1.水蒸汽费用C 采用饱和水蒸汽压力:2.5 kgf/cm(表压) 按1吨煤可获得6吨水蒸汽计 1吨煤单价250元 a2.冷却水费用Cw 冷却水单价按2元/吨而定 换热器中冷却水温升一般取10~20℃。 (b).设备投资费 bl精馏塔投资费Cb 成本:200002元/实际塔板 D:精馏塔内径m b2年折旧率为15% 全塔成本:200002N×15%元/年 N:实际塔板数 2021/2/23
2021/2/23 (a). 生产经常费 包括再沸器水蒸汽费，塔顶冷凝器，产品冷却器 冷却水费。 a1. 水蒸汽费用 CS 采用饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2 (表压) 按 1 吨煤可获得 6 吨水蒸汽计。 1 吨煤单价 250 元。 a2. 冷却水费用 CW 冷却水单价按 2 元/吨而定。 换热器中冷却水温升一般取 10~20℃。 (b).设备投资费 b1.精馏塔投资费 CD 成本：20000D1.2元/实际塔板 D：精馏塔内径 m b2.年折旧率为 15% 全塔成本：20000D1.2Ne×15% 元/年 Ne：实际塔板数
b3精馏塔塔径 按塔顶第一块塔板计算 板间距H1=0.30~0.45m b4最小回流比Rmin b精馏塔理论塔板数N 采用逐板计算法在计算机上求得。 b精馏塔实际塔板数Ne 全塔效率采用 O'connel关联式计算。 (c).总费用和适宜回流比 总费用CrCD+C+Cw元/年 总费用最低所对应的回流比作为最佳回流比, 然后四舍五入近似到小数点后一位,作为适宜回流 比。回流比的参考搜索范围:(1.1~2.0)R 在用计算机计算的同时,应有一组手算结果 a.精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计 算得到全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的 理论塔板数。 然后根据全塔效率F,求得全塔、精馏段、提 馏段的实际塔板数,确定加料板位置。 2021/2/23
2021/2/23 b3.精馏塔塔径 按塔顶第一块塔板计算 板间距 HT= 0.30~0.45m b4.最小回流比 Rmin b5 .精馏塔理论塔板数 N 采用逐板计算法在计算机上求得。 b6 .精馏塔实际塔板数 Ne 全塔效率采用 O'connell 关联式计算。 (c).总费用和适宜回流比 总费用 CT=CD+CS+CW 元/年 总费用最低所对应的回流比作为最佳回流比， 然后四舍五入近似到小数点后一位，作为适宜回流 比。回流比的参考搜索范围：（1.1~2.0）Rmin。 在用计算机计算的同时，应有一组手算结果。 a. 精馏塔实际塔板数 用近似后的适宜回流比在计算机上通过逐板计 算得到全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的 理论塔板数。 然后根据全塔效率 ET，求得全塔、精馏段、提 馏段的实际塔板数，确定加料板位置
2.精馏塔设备设计 (1)选择塔型和板型 采用板式塔,板型为筛板(浮阀)塔 (2)塔板结构设计和流体力学计算 按塔顶或塔底状态设计一~二块板,其中精馏段和提馏段 各段的塔板结构尽可能一致 注:以上的塔板设计可在手算优化一块塔板的基础上,使用“化 工塔器CAD设计软件”进行其余塔板的优化设计 (3)绘制塔板负荷性能图 分别画出精馏段和提馏段的负荷性能图 (4)有关具体机械结构和塔体附件的选定 ①接管规格: 根据流量和流体的性质,选取经验流速,选择标准管道。 ②仝塔高度: 包括上、下封头,裙座高度 2021/2/23
2021/2/23 2.精馏塔设备设计 (1) 选择塔型和板型 采用板式塔，板型为筛板(浮阀)塔。 (2) 塔板结构设计和流体力学计算 按塔顶或塔底状态设计一~二块板，其中精馏段和提馏段 各段的塔板结构尽可能一致。 注：以上的塔板设计可在手算优化一块塔板的基础上，使用“化 工塔器 CAD 设计软件”进行其余塔板的优化设计。 (3) 绘制塔板负荷性能图 分别画出精馏段和提馏段的负荷性能图。 (4) 有关具体机械结构和塔体附件的选定 ①接管规格： 根据流量和流体的性质，选取经验流速，选择标准管道。 ②全塔高度： 包括上、下封头，裙座高度
3.附属设备设计和选用 (1)加料泵选型,加料管规格选型 加料泵以每天工作3小时计(每班打1小时)。 大致估计一下加料管路上的管件和阀门 (2)高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积 贮槽容积按加满一次可生产10天计算确定 (3)换热器选型 对原料预热器,塔底再沸器,塔顶产品冷却器等进行选 型 (4)塔顶冷凝器设计选型 根据换热量,回流管内流速,冷凝器高度,对塔顶冷凝 器进行选型设计。 2021/2/23
2021/2/23 3.附属设备设计和选用 (1) 加料泵选型，加料管规格选型 加料泵以每天工作 3 小时计（每班打 1 小时）。 大致估计一下加料管路上的管件和阀门。 (2) 高位槽、贮槽容量和位置 高位槽以一次加满再加一定裕量来确定其容积。 贮槽容积按加满一次可生产 10 天计算确定。 (3) 换热器选型 对原料预热器，塔底再沸器，塔顶产品冷却器等进行选 型。 (4) 塔顶冷凝器设计选型 根据换热量，回流管内流速，冷凝器高度，对塔顶冷凝 器进行选型设计
4编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点,列出设 计主要技术数据,对有关工艺流程和设备选型作出技术上和 经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结 果;对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来 历 设计说明书应附有带控制点工艺流程图,塔板结构简图 和计算机程序框图和原程序。 5注意事项: 1写出详细计算步骤并注明选用数据的来源; 2每项设计结束后,列出计算结果明细表; 3.设计说明书要求字迹工整,装订成册上交; 2021/2/23
2021/2/23 4.编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设 计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和 经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结 果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来 历。 设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图 和计算机程序框图和原程序。 5.注意事项: 1.写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源; 2.每项设计结束后,列出计算结果明细表; 3.设计说明书要求字迹工整,装订成册上交;
筛板式精馏塔设计方法 工艺计算 设备计算 三.辅助设备计算 四.塔体结构 五.带控制点工艺流程图 2021/2/23
2021/2/23 筛板式精馏塔设计方法 一. 工艺计算 二. 设备计算 三. 辅助设备计算 四. 塔体结构 五. 带控制点工艺流程图