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筛板精馏塔的设计

一、概述

1、精馏塔的设计要求

1）生产能力大，即气、液处理量大

2）操作弹性大，分离效率高

3）流体流动阻力小，操作费用低

4）结构简单，造价低，制造、安装、维修方便

2、筛板塔的特点

1）结构简单，易于加工，造价低

2）生产能力大

3）板效率较高

4）操作压力低

5）操作弹性相对较小，安装水平度要求较高，筛孔易堵。

3、设计步骤和内容

1）确定设计方案和操作流程

2）进行工艺计算

3）塔板设计：主要包括计算塔板主要工艺尺寸、进行流体

力学校核。

4）板式塔的结构设计

5）管路和辅助设备的计算和选型

6）绘制图纸

7）编制设计说明书

二、设计方案的确定

设计方案指精馏装置的流程、设备的结构类型和操作参数等。确定的

设计方案应该满足工艺和操作的要求、满足经济性要求和满足安全生

产的要求。设计方案主要包括以下主要内容：

1、操作压力

塔内的操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底

温度的选择有关。其选择原则是：对热敏性的物料可采用减压操

作；对于常态下呈气态的物料，可在加压下进行精馏；对于一般

物料可采用常压精馏。

2、进料热状态

进料有五种状态，分别为过冷进料（q＞1）；泡点进料（q=1）；气、

液混合物进料（0＜q＜1＝；饱和蒸汽进料（q=0）；过热蒸汽进

料（q＜0）；泡点进料时操作比较容易控制，且不受季节气温的影

响。此外，泡点进料时精馏段和提馏段塔经相等，设计和制造比

较方便。

3、加热方式

通常，蒸馏釜的加热方式多采用间接蒸汽加热，但在塔底产物基

本是水，且在低浓度时的相对挥发度较大的体系，也可以采用直

接蒸汽加热。直接蒸汽加热可利用压力较低的蒸汽加热，不必设

置庞大的传热面，塔釜只需安装鼓泡管，故可节省设备费和操作

费用。

4、冷却方式

塔顶冷凝器的冷却剂常采用水，若所需冷却温度较低，可采用冷

却盐水。

5、回流比的选择

回流比的大小不仅影响到所需的理论板数，而且影响到加热蒸汽

和冷却剂的消耗量，以及塔板、塔径、蒸馏釜和冷凝器的结构尺

寸的选择。因此，适宜的回流比的选择是一个很重要的问题。作

为目前的课程设计，可先求出最小回流比R，再根据经验公式

min

R=（1.1~2）R确定操作回流比。

min

也可以在一定的范围内，选择五种以上的回流比，并计算出相应

的理论板数，作出回流比与理论板数的曲线。当R=R时，塔板

min

数为∞；当R＞R后，塔板数由无限多降至有限数；R继续增

min

加，塔板数虽然可以减少，但是减少速率变得缓慢。因此可以在

曲线的斜线部分区域选择一合适的回流比。

三、精馏工艺计算

本课程设计仅考虑二元物系的精馏分离，并假定恒摩尔流的假设成

立。

1、物料衡算和操作线

1）全塔物料衡算

Q=Q+Q

FDW

Q•x=Q•x+Q•x

FFDDWW

2）精馏段操作线方程