吸收塔的工艺计算教程文件
吸收塔的工艺计算
第3章吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据
3.1.1液相物性数据
对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得, 的有关物性数据如下:
粘度为L 0.001 Pa s=3.6 kg/(m h)
表面张力为九72.6dyn/cm 940896kg / h2
3.1.2气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为
5
(!v18.1 10 pa s 0.065kg / (m
由手册查得，25C时氨在空气中的扩散系数为：
2 2
D v 0.236 cm / s 0.08496 m / h 20°C时水
密度为
998.2 km / m
查手册得20 ；C时氨在水中的扩散系数为9 2
D 1.761 10 m /s
M Vm y i M i0.05 17 0.95 29 28.40kg / kmol
混合气体的平均密度为
Vm 込J"325 28
?
4
1.161
RT 8.314 298
kg/m 3
25 C时混合气体流量:
298 15
2100 2292.2(m3/h)
273.15
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得259时空气的黏度为：
h)
3.1.3气相平衡数据
有手册查得氨气的溶解度系数为
H 0.725kmol/(kPa m3) 计算得亨利系数
L HM S
998.2
0.725 18.02
76.41kPa
相平衡常数为
E 76.41 m
P 101.3 0.7543 3.2物料衡算
进塔气相摩尔比为：丫
0.05
0.05263
1 0.05
出塔气相摩尔比为：丫2第(1 A) 0.05263 (1 0.94)0.003158对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：X2 0(清水)
2100
惰性气体流量：V (1 0.05) 89.06(kmol/h)
最小液气比：
Y丫2 丫1 丫2 X1X2￥/m X20.05263 0.003158
0.05263/0.7543 0
0.7090
取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为: L L
2( —)min 2 0.7090 1.4180
V V
L 1.4180 89.06 126.287(kmol / h)
X1 V^l
89
.°
6
(O.。
5263
°.
003158)
0.03876 L 113.6584
V――单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ---- 单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;
Y i、Y2――分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;
%、X2――分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;
3.3填料塔的工艺尺寸的计算
3.3.1塔径的计算
填料塔直径的计算采用式子D「V计算
计算塔径关键是确定空塔气速，采用泛点气速法确定空塔气速.泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速U f(m/s)的计算可以
采用EcKert通用关联图查图计算，但结果不准确，且不能用于计算机连续计算，因此可采用贝恩-霍根公式计算：
气体质量流量：
W V 2292.2 1.161 2661.2kg/h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:
W L 126.287 18.02 2275.69kg/h
2 1
皿生（=）（」）0.2] A K（W^25（」）8g L Wz L
式中g 9.81m / s2
2 3
t 114.2m2/m3
0.927
v1.161kg/m3
L 998.2 kg/m3
A 0.204 K 1.75
L
1.004mpa s
W L 2275.69kg / h W 2661.2 kg/h
代入以上数据解得泛点气速 U F 4.219m/S 取 u 0.8U F 3.352m / S
f 在50%-853之间,所以符合要求.
3.3.3填料规格校核
有D 500 10 8即符合要求. d 50
3.3.4液体喷淋密度校核
对于直径不超过75 mm 的散装填料塔，取最小润湿速率为:
L
w min
0.08m3/ m h
本设计中填料塔的喷淋密度为： U
2275.69
2
11.62m 3/(m 2 h)
0.785D 2
998.2 0.785 0.52
3
2
最小喷淋密度：U min (L w )min
t
0.08 114.2 9.136m /(m h)
则塔径D
4 2292.2 3600 3.14 3.352
0.492m
圆整后取 D 0.5m 500mm
3.3.2泛点率校核
2292.2/3600 0.785 0.52 3.244m/S
u
U F
硕
100
% 76.89%
U U m in
说明填料能获得良好的润湿效果? 经以上校核可知，填料塔直径选用 D=500mr 能较好地满足设计要求。
3.4填料塔填料高度计算 341传质单元高度计算
传质过程的影响因素十分复杂，对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状况与操作条 件，传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式
.目前,在进行设计时多选用一些
准数关联式或经验公式进行计算，其中应用较普遍的是修正的恩田（On de ）公式：
查5-13⑴得
C
33dyn/ cm
2
427680kg/ h
3
液体质量通量为
2275.69
998.2 940896 114.2
2
3
0.3482 t 39.76m /m
气膜吸收系数有下式计算: 气体质量通量为:
2292.2 1.161 “Lee ,c ,, 2 , x
U V 0.785 0.52 13560.
48kg/(m h)
0.785 0.5
1 exp
1.45 427680
940896 0.75 11595.872&
11595.8726 114.2 3.6
0.2
0.1
2 0.05
11595.872$ 114.2 998.22 1.27 108 0.3482
0.75
1 exp 1.45 C
U L
0.1
U L 2 t
2 L
g
0.05
02
U L 2
U L
11585.8726kg/
0.7
k c c -U V - t V V D V
0.237
13560.48 0.1577 114.2 0.065 kmol m 2 h 1
液膜吸收系数由下式计算: k L 0.0095
U L t D
V
RT
0.7
KPa
0.5
a
w L
0.065 114.2 0.08496 1.161
0.08496
8.314 293
L
g
0.0095 11595.8726 3.6 0.5 3.6 1.27
0.5614 由k G k G
39.76 3.6 1.1 ,查 5-14 1.45 则 k G k c 998.2 1.761 10 9 3600 998.2
1 1 1 1 3 0.1577 39.76 1.45 . 9.4359kmol / (m
h kPa)
0 4 0 4
k L k L w . 0.5614 39.76 1.45 . 25.8980/h
因为— U F
76.89% 50% ,所以必须对k c 和k L 进行校正，校正计算如下：
k c 1 9.5(巴 U
F
0.5)1.4 k c , k L 1 2.6(丄 0.5)2.2 k L 得 U F
9.5(0.7689 0.5)1.4 9.4359 23.6898kmol/(m 3 h kPa) k L
2.6(0.7689 0.5)2.2 25.8980 29.6420/ h
则气相总传质系数为：
k c
Hk L
1
23.6898 0.725 29.6420
11.2683kmol/(m 3 h kpa)
由H OG
V K c
89.06
11.2683 101.3 0.785 0.52
0.3976m
正戊烷精馏塔工艺计算
正戊烷精馏塔工艺计算 1全塔物料平衡计算 1.1 原始数据获取： 表3-1 原料各组分数据汇总 .1.2物料衡算 物料的年处理量= 77100001000/8000 1299/580.3720.35860.251000.1 kmol h ??=?+?+?+? 根据设计要求选择05n C -为轻关键组分，06n C -正己烷为重关键组分，0 4n C -为轻组分，07n C -为重组分，轻组分和清关键组分从塔顶流出，重组分和重关键组 分从塔釜流出。假定为清晰分割， 4,w x ≈0，7,D x ≈0,则根据物料衡算关系列出下表：
表3-2 各组分物料衡算关系 联立物料衡算式方程： 1383D W += 389.7454.650.050.05W D D +-+= 0.05324.750.05129.9W D W +-+= 表3-3 清晰分割物料衡算计算结果汇总 1.3用泡点方程计算塔底温度： 对于压力低于200kpa 和分子结构相似的组分所构成的系统可按理想物系处理，汽液平衡常数仅与系统的温度和压力有关，与溶液的组成无关。当已知压力和温度时，由P-T-K 图可以直接查得平衡常数。 初设w t =70℃，由K-P-T 图按P=101.3kpa 查得各组分的i k 值， 求得各组分相平衡常数值，计算结果如下表3-3：
表3-4 泡点方程计算塔底温度结果 在所设的72℃条件下，1 |1|0.0030.01c i iW i k X =-=<∑，符合要求。 1.4露点方程计算塔顶温度 ∴塔底温度为72℃。 因为本塔采用全凝气，所以塔顶温度就是塔顶产品的露点温度。 初设d t =30℃,由K-P-T 图按P=101.3kpa,查得t=30℃时各组分相平衡常数值，计算结果如下表3-4： 表3-5 露点方程计算塔顶温度结果 i 1 |(/)1|0.0050.01c D i i X k =-=<∑，符合要求。 ∴塔顶温度为28℃。
精馏塔的工艺标准计算
2 精馏塔的工艺计算 2.1精馏塔的物料衡算 2.1.1基础数据 （一）生产能力： 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成： 乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求： 馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 01.0=D HK x ，005.0=W LK x ， 表2.1 进料和各组分条件 由《分离工程》P65式3-23得： ,1 ,,1LK i LK W i HK D LK W z x D F x x =-=--∑ （式2. 1） 2434.13005 .001.01005 .0046875.0015625.08659.226=---+? =D Kmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100
5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表 2.2精馏塔工艺计算 2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度 纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）： C C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=- 表2-3 物性参数 注：压力单位0.1Mpa ，温度单位K 编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544 总计 226.8659 13.2434 213.6225 组份 相对分子质量 临界温度C T 临界压力C P 苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8 41.0 乙苯 106 617.2 36.0 名称 A B C D
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）
化工原理课程设计正戊烷和正己烷
课程设计说明书题目: 分离正戊烷-正己烷用筛板精馏塔设计
安徽理工大学课程设计（论文）任务书 机械工程学院过控教研室
目录 前言 (5) 1.概论 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2.流程简介................... 错误!未定义书签。 3.工艺计算 (7) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (9) 3.2.1由正戊烷-正己烷的汽液平衡数据绘出x-y图， (9) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (10) 3.2.4求最小回流比及操作回流比 (11) 3.2.5求精馏塔的气、液相负荷 (11) 3.2.6操作线方程 (12) 3.2.7逐板法求理论板 (11) 3.2.8实际板层数的求取 (13) 4.塔的结构计算 (13) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (13) 4.1.1平均温度t (13) m 4.1.2平均摩尔质量 (14) (15) 4.1.3平均压强p m 4.1.4平均密度 (15) 4.1.5液体的平均粘度 (17) 4.1.6液相平均表面张力 (18) 4.2塔高的计算 (18) 4.2.1最大空塔气速和空塔气速 (18) 4.2.2塔径 (19) 4.2.3 塔径的圆整 (21) (21) 4.2.4塔截面积A T 4.2.5实际空塔气速u (21) 4.3精馏塔有效高度的计算 (22)
5.塔板主要工艺尺寸的计算 (22) 5.1溢流装置计算 (22) 5.1.1堰长l w (22) 5.1.2溢流堰高度h w 溢流堰高度计算公式 (22) 5.1.3弓形降液管宽度W d 及截面积A f (23) 5.1.4降液管底隙高度h (24) 5.2塔板布置筛板数目与排列 (24) 5.2.1塔板的分块 (24) 5.2.2边缘区宽度确定 (25) 5.2.3开孔面积的计算 (25) 5.2.筛孔计算及其排列............................. 错误!未定义书签。 6.筛板的流体力学验算 (24) 6.1气相通过筛板塔板的压降...................... 错误!未定义书签。4 6.1.1干板电阻 hc .. (26) 6.1.2板上充气液层阻力h 1 (26) 6.2、液泛验算 (26) 6.2.1与气体通过塔板的压降相当的液柱高度h p (27) 6.2.2液体通过降液管的压头损失h D ， (27) 6.2.3板上液层高度，取h L =0.05m ................... 错误!未定义书签。 6.3液沫夹带 (27) 6.4漏液的验算 (27) 7.塔板负荷性能图 (27) 7.1漏液线 (27) 7.2液沫夹带线 (28) 7.3液相负荷下限线 (28) 7.4液相负荷上限 (28) 7.5液泛线 (29) 8.精馏塔的工艺设计结果总表 (32) 9.塔附件设计 (33) 9.1 接管—进料管 (331) 9.2 法兰 (34) 9.3筒体与封头 (34)
精馏塔工艺设计
一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书 （一）设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98.5%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。 （二）操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压） 2.进料热状况：饱和蒸汽进料 3.回流比：R=2R 4.单板压降不大于0.7kPa min （三）设计内容 设备形式：筛板塔 设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行 厂址：青藏高原大气压约为77.31kpa的远离城市的郊区 设计要求 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学验算 （3）塔板的负荷性能图绘制 （4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 4、塔的工艺计算结果汇总一览表 5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论 （四）基础数据
1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3 ） 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 4.液体粘度μ（mPa ?s ）
5.Antoine常数 二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分） （一）设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。 典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。 （二）全塔的物料衡算 1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol和112.6kg/kmol
2精馏塔的工艺计算
2精馏塔的工艺计算 2.1精馏塔的物料衡算 2.1.1基础数据 （一）生产能力: 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成: 乙苯 212.6868Kmol/h ;苯 3.5448 Kmol/h ;甲苯 10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求: 馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 由《分离工程》P65式3-23得: LK W Z — X LK ,W D = F ------------- 1 — X HK ,^ — X LK ,W 1-0.01-0.005 W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 表2.1 进料和各组分条件 编号 组分 f i /kmol/h f i /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100 HK ，D LK ，W X iK ， W/ = 0.0 0 5 X HK . D =0.01 （式 2. 1） D =226.865护 空遊8305 =13.2434Kmol/h
=2 1 36 2 2 50.0 0 5=1.06 8 Kmol/h 2, W
cb = f2 -?2 =10.6 34 31.0 6 8 19.5 6 6 Kmol/h d3 =D X3. D =13.2434X0.01 =0.132434 Kmol/h X3, D 03 = f s -d s =212.6868-0.132434 =212.5 54 Kmol/h 表2-2 物料衡算表 编号组分f i/kmol/h 馏出液d i 釜液⑷i 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯10.634 3 9.5662 1.0681 3 乙苯212.6868 0.132 4 212.5544 总计226.8659 13.2434 213.6225 2.2精馏塔工艺计算 2.2.1操作条件的确定 、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学P199）: ln(P S/P C) =(1 -x)」(Ax + Bx1.5 +Cx3 +D X6) X =1 -T/Tc 表2-3 物性参数
工艺专业塔器水力学计算设计导则
1 塔器设计概述 1.1 石油化工装置中塔器占有很大的比重。几乎每种工艺流程都存在蒸馏或吸收等分离单元过程，因此塔器设计至关重要。往往塔器设计的优劣，决定着装置的先进性和经济性，必须给予重视。 1.2 塔器设计与工艺流程设计有着非常密切的关系，亦即塔器的选型和水力学计算与工艺流程的设计计算是结合在一起的。有时塔器设计影响着分离流程和操作条件的选择。例如减小蒸馏塔的回流比，能降低能耗，但塔板数增加，对塔器讲就是减小塔径和增加塔高，其中必有一个最经济条件的选择。又如真空塔或对釜温有要求的蒸馏塔均对压降要求较严，需要选择压降低的板式塔或填料塔，在塔器水力学计算后，压降数据要返回工艺作釜温核算。 1.3 一般工艺流程基本确定后，进行塔器的选型、设计等工作。塔器设计涉及到工艺、化学工程、设备、仪表、配管等专业。化学工程专业的任务及与各专业间关系另有说明。见化学工程专业工作手册H-P0101-96、H-P0301-96。 1.4 随着石油化工和科技的迅猛发展，蒸馏塔从一般的一股进料、二股产品的常规塔发展为多股进料、多侧线，有中间换热的复杂塔。要求塔的生产能力大、效率高、塔板数多，即大塔径、多程数、高效、低压降等，对塔器设计提出了更高的要求，并推动了塔器设计工作的发展。 1.5 近年来电子计算机的普及和发展，为工艺与塔器设计提供了有力的工具。我们可应用PROCESS或PRO/Ⅱ等工艺流程模拟软件进行计算，得到塔的最大和最小汽液负荷、密度等数据，以便进行分段的塔的水力学计算，使工艺和塔的水力学计算能同步进行，并作多方案比较，求得最佳设计。 1.6 设计中主要考虑的问题 1.6.1 确定工艺流程（尤其是分离流程） 通过工艺流程模拟电算，选定最佳切割方案，其中包括多股进料、侧线采出、进料状态和位置等方面的选择。 1.6.2 塔压的设定
精馏塔再沸器工艺计算
目录 目录 (1) 精馏塔再沸器工艺课程设计 (2) 1.设计任务及设计条件 (2) 2.方案论证 (2) 3.估算设备尺寸 (3) 4.传热系数校核 (3) 5.循环流量校核 (7) 6.设计结果汇总 (12) 7.工艺流程图 (13) 8.带控制点的工艺流程图 (13)
精馏塔再沸器工艺设计 1.设计任务及设计条件 (1) 设计任务：精馏塔塔釜，设计一台再沸器 (2) 再沸器壳层和管层的设计条件： 潜热γ 0=812.24kJ/kg 热导率λ =0.023W/(m?K) 粘度=0.361mPa?s 密度ρ0=717.4kg/m3 管层流体83℃下的物性数据： 潜热γi=31227.56kJ/kg 液相热导率λi=0.112 W/(m?K) 液相粘度=0.41 mPa?s 液相密度=721 kg/m3 液相定压比热容=2.094kJ/(kg?K) 表面张力=1.841×10-2N/m 汽相粘度=0.0067 mPa?s 汽相密度=0.032 kg/m3 蒸汽压曲线斜率(Δt/Δp)s=2.35×10-3m2?K/kg 2.方案论证 立式热虹吸再沸器是利用塔底釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，使得釜液在精馏塔底与再沸器间流动循环。 立式热虹吸再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。由于结垢原因，壳层不能采用机械方法清洗，因此壳层不适宜用高黏度或较脏的加热介质，本设计中壳层介质为乙醇蒸汽，较易清洗。
3.估算设备尺寸 计算热流量Φ为 )(1038.33600/100024.81215005W q b m b ?=??==Φγ 计算传热温差m t ?为 (11583)(8583) 10.82()(11583)(8583) m t K Ln ---?= =-- 假设传热系数K=XX ，估算传热面积A p 为 拟用传热管规格230?φ，管长L=3000m ，计算总传热管数N T N T = 10063 03.014.334 .2840=??= L d A p π 若将传热管按正三角形排列，则可用N T =3a(a+1)+1，b=2a+1，D=t(b-1)+（2~3）d 0计算壳径D 为 D=32×(37-1)+3×30≈1400mm 取管程进口管径Di=250mm ，出口管直径D 0=600mm 。 4.传热系数校核 （1）显热段传热系数K CL 设传热管出口处汽化率xe ＝0.048，则可计算循环流量q mt ： )/(72.34048 .06000 s kg x q q e mb mt === ① 显热段管内表面传热系数 则计算传热管内质量流速G 为 )(534.01006026.04 14 .34 )]/([03.65534 .072.342222m N di Si s m kg S q G T i mt =??= = ?===π 雷诺数Re 为
精馏塔工艺工艺设计计算
精馏塔工艺工艺设计计算
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 。 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 1222s i n 1802π （3-11）
化工原理课程设计利用浮阀塔分离正戊烷与正己烷的工艺的设计副本
理工大学 课程设计说明书 设计题目：化工原理课程设计 学院、系：机械工程学院 专业班级：过程装配与控制工程 学生：王旦 指导教师：雪斌 成绩： 2013年12月27日 设计任务书
（一）设计题目: 利用浮阀塔分离正戊烷与正己烷的工艺设计分离要求：试设计一座正戊烷—正己烷连续精馏浮阀塔，要求年产纯度99%的正己烷4.5万吨，塔顶馏出液中含正己烷不得高于1%，原料液中含正己烷55%（以上均为质量分数）。（二）操作条件：塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：泡点进料 回流比：1.4Rmin 塔釜加热蒸汽压力：0.5MPa（表压） 单板的压降： 0.7kPa 全塔效率：52% （3）塔板类型：浮阀塔板（F1型) （4）工作日： 330天/年（一年中有一个月检修） （5）厂址：地区 （六）设计容 ①精馏塔的物料衡算 ②塔板数的确定 ③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ④塔体工艺条件尺寸 ⑤塔板负荷性能图 目录
第1章序言 (3) 第2章精馏塔的物料衡算 (6) 2.1. 物料衡算 (6) 2.2. 常压下正戊烷—正己烷气、液平衡组成与温度的关系 (7) 第3章塔板数的确定 (8) N的确定 (8) 3.1. 理论板数 T 3.2. 实际板数的确定 (9) 第4章精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (9) 4.1. 操作压力的计算 (9) 4.2. 密度的计算 (10) 4.3. 表面力的计算 (11) 4.4. 混合物的粘度 (12) 4.5. 相对挥发度 (12) 第5章塔体工艺条件尺寸 (13) 5.1. 气、液相体积流量计算 (13) 5.2. 塔径的初步设计 (14) 5.3. 溢流装置 (16) 5.4. 塔板布置及浮阀数目与排列 (17) 第6章塔板负荷性能图 (20) 6.1. 物沫夹带线 (20) 6.2. 液泛线 (21) 6.3. 液相负荷上限 (22) 6.4. 漏液线 (22) 6.5. 液相负荷下限 (23) 第7章结束语 (24)
塔体工艺尺寸计算
塔体工艺尺寸计算 1 精馏段塔径的计算 精馏段的气、液相体积流率计算为 3600Vm S Vm VM V ρ= ? （5.1） 3441.828.08 3.326/36003600 1.036 Vm S Vm VM V m s ρ?= ==?? 3600Lm Lm LM Ls ρ= （5.2） 3283.424.73 0.0019/36003600976.4 Lm Lm LM Ls m s ρ?= ==? 由： max μ= （5.3） 式中C 由上式计算，其中的20C 査取，图的横坐标为： 1/2 1/2 30.00193600976.40.018/3.3263600 1.036h L h V L m s V ρρ?????== ? ???? ?? 取板截距T H =450m m ，板上液层高度L h =80m m 则， 0.450.080.37T L H h m -=-= 由史密斯查图的， 20C =0.075 /m s max 2.585/m s μ=== 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max 0.60.6 2.585 1.55μμ==?= D = （5.4）
1.653D m = == 按标准塔径圆整后为：D=1.8m 塔截面积为： 2 4 T A D π= （5.5） 2221.8 2.54344 T A D m ππ = =?= 实际空塔气速为： S T V A μ= （5.6） 3.326 1.3082.543 S T V A μ= ==/m s 5.1.2 精馏塔的有效高度 (1)T Z N H =- （5.8） (1)(81)0.45 3.15T Z N H m =-=-?=精精 第5.2节 提馏段的计算 5.2.1 提馏段塔径的计算 提馏段的气、液相得体积流率为 '' '3' 441.822.62 3.2.61/360036000.8513Vm S Vm V M V m s ρ?===?? '''3' 844.319.30.004688/36003600965.5Lm s LM LM L m s ρ?===?
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书（精馏段部分） 化学与环境工程学院 化工与材料系 2004年5月27日
课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%（以上均为质量%）。 二、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力506kPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6.年工作日330天，每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明； 2.塔的工艺计算； 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算； 4.塔内流体力学性能的设计计算； 5.塔板负荷性能图的绘制； 6.塔的工艺计算结果汇总一览表； 7.辅助设备的选型与计算； 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制； 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p（mmHg）
2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01238.012??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。 附参考答案：苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）
正戊烷-正己烷混合液板式精馏塔设计
正戊烷－正己烷混合液板式精馏塔设计 08(2)班 08233214 缪建芸 [摘要]化工设计在化学工程项目建设的整个过程中，是一个极其重要的环节，是工程建设的灵魂。化工设计是一门综合性很强的专业知识，同时又是一项政策性很强的工作，需要设计工作者拥有坚实的化学知识及化工常识。本文设计了一个常压浮阀精馏塔，分离含正戊烷45％（以下皆为质量分数）的正戊烷—正己烷混合液，其中混合液进料量为12626kg/h，进料温度为35℃，要求获得99％的塔顶产品和小于2％的塔釜产品,再沸器用0.25Mpa(表压)的水蒸汽作为加热介质,塔顶全凝器采用20℃冷水为冷凝介质. 通过翻阅大量的资料进行物性数据处理、塔板计算、结构计算、流体力学计算、画负荷性能图以及计算接管壁厚对浮阀塔展开了全方面的设计。 [关键词]化工设计，常压浮阀塔，物性，塔板
目录 摘要 .................................................... 错误！未定义书签。第一章概论 .. (4) 1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位: (4) 1.2 塔设备的分类及一般构造 (4) 1.3 对塔设备的要求 (5) 1.4 塔设备的发展及现状: (5) 1.5 塔设备的用材 (5) 1.6 板式塔的常用塔型及其选用 (5) 1.6.1 泡罩塔 (5) 1.6.2 筛板塔 (6) 1.6.3 浮阀塔 (6) 1.7 塔型选择一般原则 (7) 1.7.1 与物性有关的因素 (7) 1.7.2 与操作条件有关的因素 (8) 1.7.3 其他因素 (8) 1.8 板式塔的强化 (8) 第二章塔板计算 (9) 2.1 设计任务与条件 (9) 2.2 设计计算 (10) 2.2.1 设计方案的确定 (10) 2.2.2 精馏塔的物料衡算 (10) 2.2.3 塔板数的确定 (11) 第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14) 3.1 操作压力 (14) 3.2 操作温度 (14) 3.3 平均摩尔质量.................................... 错误！未定义书签。4 3.4 平均密度......................................... 错误！未定义书签。 3.5 液相平均表面张力................................. 错误！未定义书签。 3.6 液相平均黏度 (19) 3.7物性数据总汇 (21) 第四章精馏塔的塔体、塔板工艺尺寸计算 ................... 错误！未定义书签。 4.1 塔径的计算....................................... 错误！未定义书签。 4.2 精馏塔高度的计算................................. 错误！未定义书签。 4.3 溢流装置计算..................................... 错误！未定义书签。 4.4 塔板布置及浮阀数目与排列 (26) 第五章塔板流体力学验算 (28) 5.1气相通过浮阀塔板的压降 (28) 5.2 淹塔 (28) 5.3 雾沫夹带 (29) 第六章负荷性能图 ....................................... 错误！未定义书签。 6.1雾沫夹带线 ....................................... 错误！未定义书签。 6.2液泛线 ........................................... 错误！未定义书签。 6.3 液相负荷上限线................................... 错误！未定义书签。
精馏塔的工艺计算
2 精馏塔的工艺计算 2、1精馏塔的物料衡算 2、1、1基础数据 (一)生产能力: 10万吨/年,工作日330天,每天按24小时计时。 (二)进料组成: 乙苯212、6868Kmol/h;苯3、5448 Kmol/h;甲苯10、6343Kmol/h 。 (三)分离要求: 馏出液中乙苯量不大于0、01,釜液中甲苯量不大于0、005。 2、1、2物料衡算(清晰分割) 以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。 01.0=D HK x ，005.0=W LK x ， 表2、1 进料与各组分条件 由《分离工程》P65式3-23得: ,1 ,,1LK i LK W i HK D LK W z x D F x x =-=--∑ (式2、 1) 2434.13005 .001.01005 .0046875.0015625.08659.226=---+? =D Kmol/h W=F-D=226、8659-13、2434=213、6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3、5448 1、5625 2 甲苯 10、6343 4、6875 3 乙苯 212、6868 93、7500 总计 226、8659 100
5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表 2、2精馏塔工艺计算 2、2、1操作条件的确定 一、塔顶温度 纯物质饱与蒸气压关联式(化工热力学 P199): C C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=- 表2-3 物性参数 注:压力单位0、1Mpa,温度单位K 编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3、5448 3、5448 0 2 甲苯 10、6343 9、5662 1、0681 3 乙苯 212、6868 0、1324 212、5544 总计 226、8659 13、2434 213、6225 组份 相对分子质量 临界温度C T 临界压力C P 苯 78 562、2 48、9 甲苯 92 591、8 41、0 乙苯 106 617、2 36、0 名称 A B C D
精馏塔的工艺计算
2 精馏塔的工艺计算 精馏塔的物料衡算 基础数据 （一）生产能力： 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成： 乙苯h ；苯 Kmol/h ；甲苯h 。 （三）分离要求： 馏出液中乙苯量不大于，釜液中甲苯量不大于。 物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 01.0=D HK x ， 005.0=W LK x ， 表 进料和各组分条件 由《分离工程》P65式3-23得： ,1 ,,1LK i LK W i HK D LK W z x D F x x =-=--∑ （式2. 1） 2434.13005 .001.01005 .0046875.0015625.08659.226=---+? =D Kmol/h W=F-D= 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h 5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 2 甲苯 3 乙苯 总计 100
132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表 精馏塔工艺计算 操作条件的确定 一、塔顶温度 纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）： C C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=- 表2-3 物性参数 注：压力单位，温度单位K 编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 0 2 甲苯 3 乙苯 总计 组份 相对分子质量 临界温度C T 临界压力C P 苯 78 甲苯 92 乙苯 106 名称 A B C D
工艺计算之塔径设计
. 2．3塔的设计 1、塔径的初选 查有机液体的相对密度共线图可得， 85.73℃时乙醇的密度ρ乙醇=738kg/m 3,水的密度ρ水=968.1kg/m 3 进料料液与塔顶气体的平均温度t=(85.73+78.29)÷2=82℃,查乙醇—水 平衡数据可知： 82℃时，乙醇—水的平均摩尔分率为x=0.2857,y=0.5672 计算得:乙醇—水的平均质量分率为w 乙醇=0.51,w 水=0.49 又查得82℃时乙醇的密度ρ 乙醇 =735kg/m 3,水的密度ρ水=970.5kg/m 3 气体平均的摩尔质量Mv=46.07×0.5672+18.02×(1-0.5672)=33.93kg/kmol 液体平均的摩尔质量M L =46×0.2857+18×(1-0.2857)=26.03kg/kmol 混合液的平均密度ρL =735×0.51+970.5×0.49=850.395 kg/m 3 由PV=nRT 可知ρ=PM/RT ，带入数据可得： 气体的平均密度ρv =PM/RT=1.163 kg/m 3 气体的平均质量流量 Wv=V G M V =121.52×33.93=4123.2kg/h 液体的平均质量流量 W L =V L M L =91.14×26.03=2372.4kg/h 液体平均体积流量3 2.790s L L h W m L ρ == 气体平均体积流量3 3545.31s h m V = 两相流动参数0.5 (/) L LV V L V W F W ρρ= ? =0.0213 设H T =0.45m ， 查筛 此时200.083f C = 则液泛流速5 ..02 ..020] /)[() 20/(V V L f f C u ρρρσ-==2.196(其中σ取18mN/m) 取泛点百分率为0.8，可求出设计气速u h 和所需气体流通面积A n u h =0.8×2.196=1.757m/s V s= 3600V W v ρ =0.985m 3/s A n =V S / u h =0.560 m 2 按表10-2选择单流型塔板，并取堰长lw=0.7D,由图10-40查得溢流管面积和塔板总 面积之比： 088.0) (=-= T n T T f A A A A A ，0.61510.088 T A n A = =-m 2 D=(4A T /π)0.5 =0.89m 根据设备系统化规格，将D 圆整到D=1.0m,作为初选塔径，对此初选塔径可以标出：
精馏塔的工艺计算
2 精馏塔得工艺计算 2、１精馏塔得物料衡算 2、1、1基础数据 （一)生产能力: 10万吨/年,工作日３30天,每天按２4小时计时。 (二）进料组成： 乙苯21２、6868Km ｏｌ/h;苯３、5448 Kmol/h;甲苯10、63４3Kmo ｌ/h 。 （三)分离要求: 馏出液中乙苯量不大于0、01，釜液中甲苯量不大于0、0０5。 2、1、2物料衡算(清晰分割） 以甲苯为轻关键组分,乙苯为重关键组分,苯为非轻关键组分。 表2、1 进料与各组分条件 由《分离工程》P6５式3-23得: ? Km ｏl ／ｈ Ｗ＝F-D ＝２26、865９-13、２434＝ 213、6225Ｋｍol/h Ｋm ｏl/h K ｍo ｌ/h K ｍｏl/ｈ Kmo ｌ／ｈ 表2-2 物料衡算表 2、２精馏塔工艺计算 2、2、１操作 编号 组分 /kmol/h /% 1 苯 ３、5448 １、5625 2 甲苯 10、６３43 4、6875 ３ 乙苯 2１2、6868 93、75０0 总计 2２6、86５9 100 编号 组分 /km ｏｌ/h 馏出液 釜液 １ 苯 3、5448 3、5４48 0 2 甲苯 10、6３43 9、５66２ 1、068１ 3 乙苯 212、６868 ０、13２4 21２、5544 总计 ２２6、86５9 13、2434 ２13、6２２5
条件得确定 一、塔顶温度 纯物质饱与蒸气压关联式（化工热力学 P19９): 表2-３ 物性参数 注:压力单位0、1Mp ａ,温度单位Ｋ 表２－3饱与蒸汽压关联式数据 以苯为例, . 033213.1434.098273.6()434.01()(1?+?-? -=-C S P P In 同理，可得 露点方程：,试差法求塔顶温度 表2-4 试差法结果统计 二、塔顶压力 塔顶压力 三、塔底温度 泡点方程: 试差法求塔底温度 组份 相对分子质量 临界温度 临界压力 苯 78 562、2 ４8、９ 甲苯 9２ 59１、8 4１、0 乙苯 106 ６17、2 3６、０ 名称 A Ｂ C D 苯 -6、9８273 1、33213 -2、628６３ -3、333９９ 甲苯 -7、28６07 1、3８09１ -２、８3433 -2、７91６８ 乙苯 -７、4８６45 1、454８8 -3、３7538 -2、2３0４ 8
吸收塔的工艺计算..
第3章 吸收塔的工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下： 密度为 3998.2/L km m ρ= 粘度为 001.0=L μs Pa ?=3.6 kg/(m ·h) 表面张力为 272.6/940896/L dyn cm kg h ==σ 查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=? 3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=?+?= 混合气体的平均密度为 3Vm PM 101.32528.4= 1.161 kg/m 8.314298 Vm RT ρ?==? 25C 时混合气体流量： )/(2.229215 .27315 .29821003h m =? 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为: 518.1100.065/()v pa s kg m h -=??=?μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为: 220.236/0.08496/v D cm s m h == 3.1.3气相平衡数据 有手册查得氨气的溶解度系数为
30.725/()H kmol kPa m =? 计算得亨利系数 998.2 76.410.72518.02 L S E kPa HM ρ= = =? 相平衡常数为 76.410.7543101.3E m P === 3.2物料衡算 进塔气相摩尔比为：05263.005 .0105 .01=-= Y 出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-?=-=A Y Y ? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4 .222100 h kmol V =-?= 最小液气比： 7090.007543.0/05263.0003158 .005263.0/)(21212121min =--=--=--=X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为： ) /(287.12606.894180.14180 .17090.02)(2min h kmol L V L V L =?==?== 03876.06584 .113) 003158.005263.0(06.89)(211=-?=-= L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s; Y 1、Y 2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol; X 1、X 2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;