精馏塔设计前言

精馏塔设计前言（精选6篇）

篇1：精馏塔设计前言

广西大学化学化工学院

化工原理课程设计任务书（1）-林化2011

专业：

班级：

姓名：

学号：

设计时间：

设计题目：

设计条件：

3.40 4 5 6

设计任务： 1.****年**月**日

至

****年**月**日 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒精生产现场）1.常压操作，P=1 atm（绝压）。

2.原料来至上游的粗馏塔，为95—96℃的饱和蒸汽。因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃，汽液混合物进料。

塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 吨/日。

．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。

．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝 器，泡点回流。

．操作回流比R=（1.1—2.0）Rmin。完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计

算和选型。

2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡图，塔板负

荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。

3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己

设计的评价。指导教师：

刘

琨

设计的基本内容及要求

1．设计目的及要求

对板式塔进行工艺尺寸的设计计算，包括塔高，塔径及塔板上气液接触元件的主要尺寸。力求设计出生产上经济合理，技术上可行的塔；为检测工艺设计的合理性，需要进行流体力学验算；为了了解所设计塔的操作性能好坏，还需要画出塔板的操作负荷性能图。

与任何化工装置的设计相同，精馏装置必须同时满足下列要求：（1）产品的数量及质量指标。

（2）经济性：除了在个别情况下建设生产装置是从产品的社会效益出发外，一般装置不仅应有利润，而且其技术经济指标亦应有竞争性，即要求最经济地使用资金，原材料，公用工程和人力。为达到这一目标，必须进行流程优化和参数优化的工作。

（3）安全性：化工生产中有的是易燃，易爆或有毒性，腐蚀性的物品。因此，设计时必须充分考虑各种明显的和潜在的危险，确保生产人员的健康和安全。

（4）符合国家和各级地方政府制定的环境保护法规，对排放的废气，废水，废渣进行有效处理。（5）整个系统必须可操作和可控制。

2．设计步骤：

（1）设计方案的确定。

（2）确定进料情况和分离要求，掌握相平衡数据和物性数据（进料量，进料组成，塔顶及塔底产品的组成或分离度的大小等；t—x—y关系或相对挥发度，密度，粘度，表面张力，汽化潜热等）

（3）精馏系统工艺计算（塔顶，塔底产品产量及组成，塔板数及进料位

置的确定等）。

（4）塔板主要工艺尺寸计算（塔径，塔高及塔板结构尺寸）。

流体力学验算，绘制塔板负荷性能图

（5）辅助设备的计算及选型（冷凝器，冷却器，再沸器，原料预热器，输送设备及除沫器等）。

（6）编写设计说明书，绘制工艺示意流程图及主体设备工艺条件图。工艺流程示意图包括主要设备及辅助设备外形、主要物流及热流并较准确地标注出物流和热流进出设备的位置及物流和热流方向、标注出主要控制阀门及仪表位置等；工艺条件图包括：设备高度、直径及塔壁厚度、塔板间距、塔板布置、接管位置及尺寸、封头及支座、材料、密封要求、试水压要求、加工及焊缝要求等，所有尺寸应该按实际比例绘制。做图格式、所有线条粗细、阀门及仪表外形、尺寸标注方式等，一律按照化工设备设计规范要求。设计说明书的格式按照技术说明书的编写要求完成。

a)精馏塔设计方案的确定包括以下内容：

（1）塔型的确定：一般可选择的塔型有浮阀塔，筛孔塔，泡罩塔等，说明选择的原因（参看有关资料）。

（2）操作压力的选择：根据物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。例如，热敏性物料宜采取真空精馏，；低沸，常压下呈气态的物系宜采取加压精馏。对于一般物系，稍稍高于常压操作有利于提高塔的处理能力。

（3）进料热状况参数q值的大小直接影响到理论塔板数，塔顶产品产量，回流比及热负荷(当q值增大时，冷凝器热负荷减小而再沸器热负荷增加)的大小。一般将料液预热至泡点或接近泡点，则操作易控制，不易受季节的影响，且泡点进料时，精，提馏段的塔径相等，制造安装方便。

（4）塔底加热方式的选择：多数情况下由于塔底组分不宜与水直接接触而采取间接蒸汽加热；若塔底组分是水或可与水接触的组分，宜采取直接蒸汽加热，利用低压蒸汽，塔釜内只安装鼓泡装置，操作费用和设备费用均可节省，但由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，则塔板数有所增加。对乙醇-水系统，塔板数增加不多，采用直接蒸汽加热是合理的。（5）工艺流程的确定。

3．设计原则：

（1）技术经济评价指标的种类和数值：这是具体方案比较的依据，例如投资回收期应小于六年，投资利润率大于15%等。

（2）要求生产的可靠程度：例如最低的小时（日）生产能力不低于公称设计能力的95%等，由此决定设计欲量。

（3）生产能力波动的适应范围：例如要求最低操作负荷为正常操作负荷的50%，根据这一要求决定透平机的防振措施以及塔板流体力学计算下限等。

（4）材质的使用原则：以耐腐蚀材料为例，在通常情况下耐腐蚀性能愈好的材料价格愈高。

（5）自动化水平：自动化水平的高低取决于装置的安全要求，生产要求以及控制的投资和得益。如果建厂条件是劳动力富裕而资金短缺，则不应盲目追求高的自动化水平。（6）转动设备和易磨损，易腐蚀或易结焦设备的备用原则。设备是否备用可根据设备的平均故障间工作时间，平均修复时间，全装置的连续运转时间和利润等数据，用可靠性理论得出定量的结论。当没有可靠的数据时，应根据经验对全装置的动设备作出统一的规定。（7）是否要考虑发展规划。有的设计项目因投资，市场需求和各配套装置的建设进度等原因需分期建设。若分期建设的间隔时间不长，则在第一期设计时应考虑后期建设的需要，例如在设备平面布置，单系列设备的能力和主要管道的管径等方面应留有余地，以减少总投资和减少改造的工作量。

参考书目

1．化工容器及设备简明设计手册 2．石油化工基础数据手册 3．石油化工设计手册 4．物理化学手册 5．化工装置工程手册 6．化工设备标准手册 7．化工管路手册

8.钢制压力容器，GB（国标）1998-10-01实施 9.钢制压力塔器。JB（行业标准）2005-11-01实施

上交的材料要求

所有材料装入“广西大学课程设计说明书文件袋”内，按要求填写袋面内容并注明个人的工作，设计说明应装订成册，购买封面、封底及内页纸，设计说明书要求手写；附件包括工艺流程示意图、按比例绘制的塔板布置图和精馏塔工艺条件图等。

篇2：精馏塔设计前言

1、本设备按GB150-1998《钢制压力容器》和HG20652-95《钢制化工容器制造技术要求》进行制造、试验和验收，并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》的监督；

2、焊条采用电弧焊，焊条牌号E4301；

3、焊接接头型式及尺寸，除图中标明外，按HG20583-1998规定，角焊缝的焊接尺寸按较薄板厚度，法兰焊接按相应法兰中的规定；gh21222019cb2324di1825m1-7j4bcdj2n4、容器上A、B类焊缝采用探伤检查，探伤长度20%；

5、设备制造完毕后，卧立以0.2MPa进行水压试验；

6、塔体直线允许度误差是H/1000，每米不得超过3mm，塔体安装垂直度允差是最大30mm；

7、裙座螺栓孔中心圆直径允差以及相邻两孔或任意两弦长允差为2mm；

8、塔盘制造安装按JB1205《塔盘技术条件》进行；

9、管口及支座方位见接管方位图。Ⅵ技术特性表序号项 目设计压力 MPa设计温度 ℃工作压力 MPa工作温度 ℃工作介质主要受压元件许用应力 MPa焊缝接头系数腐蚀裕量 mm全容积 m3容器类别筒体、封头、法兰1700.58157.9327指 标0.11500.027102afkj11232617m727284整体示意图Ⅵ1：25678951e101150m7515049平台一管口表Ⅴ1：5符号公称尺寸bcdefgh***2020402045040连接尺寸标准HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG20594-97HG21515-95HG20594-97紧密面型式用途或名称凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹凹温度计口气相出口压力计口回流口进料口液面计口液面计口温度计口排气管口至再沸器口出料口人孔再沸器返回口***333161532m5293042m6414039383736ij1-4klⅣ1：5B向Bm1-7nⅤf3***m5313029平台二A41A向4039383736JB/ZQ4363-86HG20652-1998JB4710-92JB4710-92GB/T3092-93HG20594-97HJ97403224-7JB/T4734-95HG20594-97GB/T3092-93HJ97403224-3HG21515-95JB/T4736-95HG20594-97GB/T3092-93GB/T3092-93GB704-88HG20594-97GB/T3092-93HG20594-97HG8162-87HG20594-97GB/T3092-93JB/T4737-95HG5-1373-80HG20594-97GB/T3092-93JB4710-92地脚螺栓M42×4.5排净孔检查孔引出孔 φ133×4引出管 DN20法兰 PN1.0，DN20裙座筒体下封头DN1600×16法兰 PN1.0，DN20接管 DN20，L=250塔盘人孔 DN450补强圈 DN450×8法兰 PN1.0，DN45回流管 DN45气体出口挡板扁钢 8×16法兰 PN1.0，DN20接管 DN20，L=250法兰 PN1.0，DN600出气管 DN600法兰 PN1.0，DN20接管 DN20，L=250上封头DN1600×16吊柱法兰 PN1.0，DN32进料管 DN32筒体 φ1600×16塔釜隔板液封盘HG20594-97GB/T3092-93JB4710-92HG20594-97GB/T3092-93JB4710-92法兰 PN1.0，DN20接管 DN20，L=250排气管 φ80法兰 PN1.0，DN40引出管 DN40引出孔 φ159×4.5静电接地板垫板盖板筋板基础环图号或标准号名称2421111111******1112424481数量Q235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-A16MnRQ235-AQ235-A组合件Q235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-A〃F45Q235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-A16MnR组合件Q235-AQ235-A16MnRQ235-A〃FQ235-A〃FQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-AQ235-A材料Q235-A总质量：27685 Kg***2542.542.242.611.033802370.71.030.41572901424m42322Ⅲ1：5353433323***2532120191844.3310.116.9118.32.360.9674.150.61.81.030.4148.182.321.030.41370.73802.020.691812137621.91.030.411.174.672.365.382.97δ=81321716m3121Ⅳg3233***091110Ⅱ1：5242322212019***3in9h834m2765435Ⅲ876j1321m1j3Ⅱlk363738Ⅰ1：***4340214154321件号1.5574.193.9394.236.72322.7140.6单件总重重量（Kg）备注Ⅰ∠1∶１０职务设计制图校核审核审定批准姓名日期设计项目设计阶段毕业设计施工图精馏塔比例1∶20图幅A1版次

LMCWE-103代 号PTTTF图 例名 称低压蒸汽冷却水(入)冷却水(出)冷凝水截止阀调节阀疏水器名 称放空压力温度流量液位产品釜液LMCWE-105FPTFLDLWLCWRSCA-106

篇3：精馏塔自动控制系统设计与应用

工业生产中常常要求将混合物中各组分进行分离,其方法是利用混合物中各组分的挥发度不同,将它们进行分离,并达到规定的纯度要求。精馏过程的实质就是利用混合物各组分具有不同的挥发度,使液相中的轻组分转移到气相中,而气相中的重组分转移到液相中,从而实现分离的目的。完成这一过程的工艺设备是精馏塔。

精馏塔的组成示意图如图1所示。精馏塔进料入口以下至塔底部分称为提馏段,进料口以上至塔顶称为精馏段。塔内有若干层塔板,每块塔板上有适当高度的液层,回流液经溢流管由上一级塔板流到下一级塔板,蒸汽则由底部上升,通过塔板上的小孔由下一塔板进入上一塔板,与塔板上的液体接触。在每一块塔板上同时发生上升蒸汽部分冷凝和回流液体部分汽化的转热过程,更重要的是还同时发生易挥发组分不断汽化,从液相转入汽相,难挥发组分不断冷凝,由汽相转入液相的传质过程。整个塔内,易挥发组分浓度由下而上逐渐增加,而难挥发组分浓度则由上而下逐渐增加。适当控制好塔内的温度和压力,则可在塔顶或塔底获取人们所期望的物质成分。

在精馏塔的过程控制中,控制方案非常多,整个精馏塔的被控变量较多,可选用的操纵变量较多,各变量之间相互关系也很多。对象的控制通道复杂,反应缓慢,内在机理复杂,扰动因素很多。尽管有许多不利于控制的因素存在,对精馏塔的控制与操作的要求却较高,这就给精馏塔的控制与操作带来一定的难度。

因此,生产过程中只有深入分析工艺特性、对象特性,结合具体情况,才能制定出切实可行的控制方案。下面从三个方面简要介绍精馏塔的过程控制。

2 精馏塔的控制要求

2.1 质量指标

混合物分离的纯度是精馏塔控制的主要指标。在精馏塔的正常操作中,一般应保证在塔底或塔顶产品中至少有一种组分的纯度达到规定的要求,其他组分也应保持在规定的范围内,为此,应当取塔底或塔顶产品的纯度作为被控变量。但由于在线实时检测产品纯度有一定困难,因此,大多数情况下是用精馏塔内的“温度和压力”来间接反映产品纯度。

2.2 平稳操作

为了保证精馏塔的平稳操作,首先必须把进塔之前的主要可控扰动尽可能克服掉,同时尽可能缓和一些不可控的主要扰动,例如,对进塔物料的温度进行控制、进料量的均匀控制、加热剂和冷却剂的压力控制等。再就是塔的进出物料必须维持平衡,即塔顶馏出物与塔底采出物之和应等于进料量,并且两个采出量的变化要缓慢,以保证塔的平稳操作。此外,控制塔内的压力稳定,也是塔平衡操作的必要条件之一。

2.3 约束条件

为了保证塔的正常、平稳操作,必须规定某些变量的约束条件。例如,对塔内气体流速的限制,塔内气体流速过高易产生液泛,流速过低会降低塔板效率;再沸器的加热温差不能超过临界值的限制等。

3 精馏塔的主要扰动

精馏塔的操作过程非常复杂,影响精馏的因素众多。下面介绍其主要扰动。

3.1 进料流量、成分和温度的变化

进料流量、成分和温度的变化对进料流量的波动通常是难免的,因为精馏塔的进料往往是由上一工段提供的,进料成分也是由上一工段的出料或原料情况决定的,所以,对于塔系统而言,进料成分属于不可控扰动。至于进料的温度,则可以通过控制使其稳定。

3.2 塔压的波动

塔压的波动会影响到塔内的气液平衡和物料平衡,进而影响操作的稳定和产品的质量。

3.3 再沸器加热剂热量的变化

当加热剂是蒸汽时,加入热量的变化往往是由蒸汽压力变化引起的,这种热量变化会导致塔内温度变化,直接影响到产品的纯度。

3.4 冷却剂吸收热量的变化

该热量的变化会影响到回流量或回流温度,其变化主要是由冷却剂的压力或温度变化引起的。

3.5 环境温度的变化

在一般情况下,环境温度的变化影响较小,但如果采用风冷器作为冷凝器时,气温的骤变与昼夜温差,对塔的操作影响较大,它会使回流量或回流温度发生变化。在上述的一系列扰动中,以进料流量和进料成分的变化影响最大。

4 精馏塔提馏段的温度控制

采用以提馏段温度作为衡量质量指标的间接变量,以改变加热量作为控制手段的方案,就称为提馏段温度控制。

图2所示是精馏塔提馏段温度控制方案之一,该方案以提馏段塔板温度为被控变量,以再沸器的加热蒸汽汽量为操纵变量,进行温度的定值控制。除了这一主要控制系统外,还有5个辅助控制回路,下面对它们进行分别介绍。

(1)塔釜的液位控制回路:通过改变塔底采出量的流量,实现塔釜的液位定值控制。

(2)回流罐的液位控制回路:通过改变塔顶镏出物的流量,实现回流罐液位的定值控制。

(3)塔顶压力控制回路:通过控制冷凝器的冷剂量维持塔压恒定。

(4)回流量控制回路:对塔顶的回流量进行定值控制,设计时应使回流量足够大,即使在塔的负荷最大时,也能使塔顶产品的质量符合要求。

(5)进料量控制回路:对进塔物料的流量进行定值控制,若进料量不可控,可采用均匀控制系统。

上述的提馏段温度控制方案,由于采用提馏段的温度作为间接质量指标,因此,它主要反映的是提馏段的产品情况。将提馏段的温度恒定后,就能较好地保证塔底产品的质量,所以这种控制方案常用于以塔底采出物为主要产品,对塔釜成分比塔顶馏出物成分要求高的场合。另外,由于采用大回流量,也可保证塔顶流出物的品质。

提馏段温度控制还有一个优点,那就是在液相进料时,控制及时、动态过程较快,因为进料量变化或进料成分变化的扰动,首先进入提馏段,采用这种控制方案,就能够及时有效地克服干扰的影响。

5 精馏塔的精馏段温度控制

采用以精馏段温度作为衡量质量指标的间接变量,以改变回流量作为控制手段的方案,就称为精馏段温度控制。图3所示为常见的精馏段温控方案之一。它以精馏段塔板温度为被控变量,以回流量为操纵变量,实现精馏段温度的定值控制。除了这一主要控制系统外,该方案还有5个辅助控制回路。对进料量、塔压、塔底采出量与塔顶馏出液的4个控制方案和提馏段温控方案基本相同;不同的是对再沸器加热蒸汽流量进行了定值控制,且要求有足够的蒸汽量供应,以使精馏塔在最大负荷时仍能保证塔顶产品符合规定的质量指标。

上述的精馏段温控系统,由于采用了精馏段温度作为间接质量指标,它直接影响了精馏段产品的质量状况。因此,当塔顶产品的纯度要求比塔底产品更为严格时,精馏段温控无疑是最佳选择。另外,精馏段温控对于气相进料引入的扰动控制及时,过渡过程短,可以获得较为满意的控制质量。

提馏段和精馏段温控方案,在精密精馏时,由于对产品的纯度要求非常高,往往难以满足产品质量要求,这时常常采用温差控制。温差控制是以某两块塔板上的温度差作为衡量质量指标的间接变量,其目的是为了消除塔压波动对产品质量的影响。

6 结语

由于计算机控制技术特别是集散控制系统(DCS)的迅速发展,且在工业生产过程中应用日趋广泛,计算机控制技术在精馏塔的控制也不断成熟和发展,。不少大、中型企业,特别是石油化工、医药化工、炼油等工业生产中精馏塔相继采用计算机控制,使得在精馏过程中,新的控制方案层出不穷,如精馏过程的内回流、热焓控制、解耦控制、推断控制、节能控制、最优控制等。控制系统的品质越来越高,使精馏塔的操作收到了明显的经济效益。

摘要：精馏塔是石油化工、医药等领域常见的生产过程装备,是较为典型的单元生产过程,精馏塔的过程变量多,各变量之间关系复杂,本文通过对精馏塔工艺、生产过程中主要的扰动变量进行分析,引出提馏段温度控制方案、精馏段温度控制方案,为工程技术人员设计精馏塔过程控制系统提供参考。

关键词：精馏塔,精馏塔过程控制,提镏段温度控制,精馏段温度控制

参考文献

[1]王爱广.过程控制技术[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]王春艳,等.专家PID在精馏塔控制中的应用[J].济南大学学报自然科学版,2006,(6):238-241.

[3]史继森.精馏塔的控制[J].自动化博览,2008,(8):86-89.

篇4：浅析影响精馏塔精馏操作的因素

[摘要]在化工生产领域精馏塔常被用来分离甲醇一水，通过连续精馏可以获得浓度更高的甲醇，精馏塔在生产运行过程中有各种因素精馏操作，为了提高获得更好的分离甲醇一水，获得更高浓度的甲醇，需要我们在运行中分析影响精馏操作的各种因素，对物料平衡、塔顶回流、塔釜温度、操作压力等进行控制，使精馏塔更好的进行精馏工作。

[关键词]精馏塔、甲醇、分离、因素

[中图分类号]TE624 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0156-01

前言

精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸馏的基本原理是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝，利用其中各组份挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。

一、精馏与塔设备简介

塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。塔设备就是使气液成两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。

蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。由于甲醇的沸点比水低，则甲醇的挥发度比水高，所以甲醇易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将甲醇和水分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。

二、影响精馏塔精馏操作的因素

精馏塔的工作原理是甲醇水通过两塔蒸馏后，甲醇浓度还需要进一步提高，杂质还需进一步排除，精馏塔的蒸馏目的就是通过加热蒸发、冷凝、回流，获得更高浓度的成品合格甲醇。影响精馏塔精馏操作的主要因素有以下几种。

1、物料平衡的影响和制约

根据精馏塔的总物料衡算可知，对于一定的原料液流量F和组成XF，只要确定了分离程度xD和xW，馏出液流量D和釜残液流量W也就被确定了。采出率D/F：D/F=（xF-xW）/（xD-xW）不能任意增减，否则进、出塔的两个组分的量不平衡，必然导致塔内组成变化，操作波动，使操作不能达到预期的分离要求。

在精馏塔的操作中，需维持塔顶和塔底产品的稳定，保持精馏装置的物料平衡是精馏塔稳态操作的必要条件。通常由塔底液位来控制精馏塔的物料平衡。

2、塔顶回流的影响

回流比是影响精馏塔分离效果的主要因素，生产中经常用回流比来调节、控制产品的质量。当回流比增大时，精馏产品质量提高；当回流比减小时，xD减小而xW增大，使分离效果变差。回流比增加，使塔内上升蒸汽量及下降液体量均增加，若塔内汽液负荷超过允许值，则可能引起塔板效率下降，此时应减小原料液流量。

调节回流比的方法可有如下几种：（1）减少塔顶采出量以增大回流比。（2）塔顶冷凝器为分凝器时，可增加塔顶冷剂的用量，以提高凝液量，增大回流比。（3）有回流液中间贮槽的强制回流，可暂时加大回流量，以提高回流比，但不得将回流贮槽抽空。

必须注意，在馏出液采出率D/F规定的条件下，籍增加回流比R以提高xD的方法并非总是有效。加大操作回流比意味着加大蒸发量与冷凝量，这些数值还将受到塔釜及冷凝器的传热面的限制。

3、进料热状况的影响

当进料状况发生变化时，应适当改变进料位置，并及时调节回流比R。一般精馏塔常设几个进料位置，以适应生产中进料状况，保证在精馏塔的适宜位置进料。如进料状况改变而进料位置不变，必然引起馏出液和釜残液组成的变化。进料情况对精馏操作有着重要意义。常见的进料状况有五种，不同的进料状况，都显著地直接影响提馏段的回流量和塔内的汽液平衡。精馏塔较为理想的进料状况是泡点进料，它较为经济和最为常用。

4、塔釜温度的影响

釜温是由釜压和物料组成决定的。精馏过程中，只有保持规定的釜温，才能确保产品质量。因此釜温是精馏操作中重要的控制指标之一。

提高塔釜温度时，则使塔内液相中易挥发组分减少，同时，并使上升蒸汽的速度增大，有利于提高传质效率。如果由塔顶得到产品，则塔釜排出难挥发物中，易挥发组分减少，损失减少；如果塔釜排出物为产品，则可提高产品质量，但塔顶排出的易挥发组分中夹带的难挥发组分增多，从而增大损失。在提高温度的时候，既要考虑到产品的质量，又要考虑到工艺损失。

一般情况下，操作习惯于用温度来提高产品质量，降低工艺损失。当釜温变化时，通常是用改变蒸发釜的加热蒸汽量，将釜温调节至正常。当釜温低于规定值时，应加大蒸汽用量，以提高釜液的汽化量，使釜液中重组分的含量相对增加，泡点提高，釜温提高。

当釜温高于规定值时，应减少蒸汽用量，以减少釜液的汽化量，使釜液中轻组分的含量相对增加，泡点降低，釜温降低。此外还有与液位串级调节的方法等。

5、操作压力的影响

塔的压力是精馏塔主要的控制指标之一。在精馏操作中，常常规定了操作压力的调节范围。塔压波动过大，就会破坏全塔的气液平衡和物料平衡，使产品达不到所要求的质量。

提高操作压力，可以相应地提高塔的生产能力，操作稳定。但在塔釜难挥发产品中，易挥发组分含量增加。如果从塔顶得到产品，则可提高产品的质量和易挥发组分的浓度。

影响塔压变化的因素：塔顶温度，塔釜温度、进料组成、进料流量、回流量、冷剂量、冷剂压力等的变化以及仪表故障、设备和管道的冻堵等。

对于常压塔的压力控制，主要有以下三种方法。（1）对塔顶压力在稳定性要求不高的情况下，无需安装压力控制系统，应当在精馏设备（冷凝器或回流罐）上设置一个通大气的管道，以保证塔内压力接近于大气压。（2）对塔顶压力的稳定性要求较高或被分离的物料不能和空气接触时，若塔顶冷凝器为全凝器时，塔压多是靠冷剂量的大小来调节。（3）用调节塔釜加热蒸汽量的方法来调节塔釜的气相压力。

在生产中，当塔压变化时，控制塔压的调节机构就会自动动作，使塔压恢复正常。当塔压发生变化时，首先要判断引起变化的原因，而不要简单地只从调节上使塔压恢复正常，要从根本上消除变化的原因，才能不破坏塔的正常操作。

结束语

从对影响精馏操作的因素着手，对物料平衡、塔顶回流、塔釜温度、操作压力等进行分析，可以更好的提高产品的质量，使精馏塔在甲醇水分离过程中发挥出应有的作用，获得更高的甲醇浓度，提高甲醇产品的合格率。

参考文献

[1]吴昌祥，板式精馏塔的操作[J]，化学工程师，2007，09

[2]吴俊生，邵惠鹤，精馏设计、操作和控制[M]，中国石化出版社

篇5：板式精馏塔设计软件说明书

板式精馏塔的设计是高等院校化工类专业在进行课程设计时的一项必要的、综合的技能训练内容，是培养学生综合运用有关课程的理论和专业知识解决实际问题，按照科学的研究方法，建立正确的设计思想，对于培养学生理论联系实际的能力和分析问题解决问题的能力，活跃思维、开阔思路、提高创新能力起着积极的作用。所以课程设计环节质量的高低，直接影响到学生创新思维和综合能力的培养。为适应社会的发展，培养高素质的人才，全国各高校都在进行教学改革尝试，加强教学实践环节。

然而在设计过程中，繁杂的公式计算、大量的资料收集，庞大的数据处理占据了学生大部分时间，严重的制约了学生的思维、创作能力，使其在有限的课时内仅做了大量的基础计算，而不是完成应具有的创造性设计。随着计算机技术的迅猛发展，多媒体教学已成为主要的教学手段。它不仅使传统的课堂变成为不受时间和空间限制的虚拟教室，使以讲解和板书为主的教学模式变成为文本、图像、动画、音频和视频等多种媒体共存的新型教学模式；而且也使学生从被动接受转为主动学习，从呆板、单

一、顺序的教学内容安排转变为生动、多彩、跳跃式的教学内容安排。因此，为结合实际教学、提高教学质量，我们选择了BORLAND公司的RAD工具C++BUILDER，同时还涉及一些多媒体创作工具，如Dreamweaver

4、Photoshop6.0、Flash5.0,开发了“板式精馏塔课程设计软件”。这套软件把板式精馏塔的整个工艺设计过程在计算机上实现，通过友好的交互性能，帮助使用者轻松完成设计任务。它把学生设计期间需要掌握的专业知识、技术参数、理论公式以及要用到的图表、物性参数等进行了归纳总结，减轻了学生查找资料的负担，为学生进行进一步的思考提供了机会，使得设计变得更加有意义。有了这套软件，学生可以随时检验自己设计结果的合理性，为学生在设计过程中进行参数的优选及多设计方案的比较提供了强有力的工具。这对培养学生的思维能力、分析判断能力和设计能力起到了良好的促进作用，为以后专业课的课程设计和毕业设计打下了良好的基础。

一、系统的主要功能特点:（1）查阅板式精馏塔的设计知识。课程设计内容、要求、步骤及计算方法等知识，制作成网页格式，层次清晰，查找方便，学生在设计过程中，可随时查阅有关的内容。（2）动态进行二元物系精馏塔设计计算。系统运用可视化程序设计语言，采用窗口化管理，界面友好，通过人机交互方式进行操作，操作者只要按照提示，输入有关的数据，用鼠标按动“计算”、“上一步”、“下一步”等按钮，引导学生完成整个设计计算。（3）对不同设计方案进行比较。选择不同的方案，不同的参数进行设计，比较各参数之间的相互影响，有助于对整体内容的理解。

（4）理论塔板数的精确计算。

（5）以文本格式保存设计结果，退出系统，也可查看或打印结果。

二、软件的组成部分

本系统主要由四部分组成：设计计算、设计教程、设备装配图和设计结果。设计计算部分是本软件的核心，用户根据屏幕提示输入相应的数值，系统一步步进行设计计算,动态完成计算任务；设计教程部分向用户提供设计要求、计算方法及所使用的公式，内容包括概述、设计方案、工艺设计、塔的结构、附属设备、附录等；设备装配图部分是系统提供设计图例；设计结果部分列出主要的设计结果。这四部分之间的关系如图所示：

软件操作说明

（一）启动

方式一：双击桌面上快捷图标，即可启动。

方式二：从“开始”菜单中启动。单击“开始”按钮，将鼠标指针移动到“程序”命令，在“化工基础实验仿真与工程设计”子菜单中选择“化工工程设计”—“板式精馏塔的工艺设计”，点击“板式精馏塔”，首先出现如图所示的窗口。

显示本软件的名称、版本号及制作发行单位等相关信息，随即进入板式精馏塔设计软件主界面，如图所示。

在主界面的中心区有反映学校特色的图片在随机切换，在主界面窗口中有四个圆形按钮分别为：“教程”、“计算”、“样图”和“退出”。点击不同的按钮分别执行不同的任务。

（二）教程部分

一、板式精馏塔设计教程主要内容

板式精馏塔的工艺设计教程向设计者提供设计计算过程中所涉及到的专业知识、技术参数、理论公式以及所需的图表、物性参数等内容，以文本、图像、动画的形式生动地展现出来。考虑到学生的使用方便和便于更新维护，“教程”部分我们选用Macromedia 公司的 Dreamweaver 4.0工具制作成图文并茂的网页文件，配之以生动形象的动画，利用网页的交互性来实现学生对所需要知识内容的快捷查找。

根据塔设备设计的要求和内容，我们经过归纳整理，把精馏塔设计过程中所涉及到的有关内容分为六部分：

① 概述，简要介绍精馏操作对塔设备的要求、板式塔的类型、精馏装置的设计内容。② 设计方案，主要包括流程和操作条件（温度、压力、进料状态和加热方式）的确定。③ 工艺设计，是整个教程中的重点内容，主要包括：物料衡算与操作线方程的确定；理论塔板数的求取；塔主要部位的压力和温度的确定；实际塔板数的确定；塔的有效高度和板间距的初选；塔径的计算；液流型式的选择及溢流装置的设计；塔板布置；塔板流体力学验算；塔板负荷性能图等计算内容。

④ 塔的结构，主要包括：板式塔的总体结构；塔体总高度计算；塔板结构；接管结构。⑤ 附属设备，包括全凝器、再沸器的计算及选型，以及接管尺寸的计算。⑥ 附录，包括工艺设计过程中所涉及的参数查取所需的参数表。

二、板式精馏塔设计教程操作说明

1、在板式精馏塔软件主界面，点击左侧“教程”按钮，进入如图所示的教程主界面

在教程界面中，右上方有四个绿色圆按钮，分别为“后退”、“前进”、“计算”和“返回”，用鼠标左键点击“后退”或“前进”按钮，可在教程中向后返一页或向前返一页，如点击“计算”按钮，则进入到计算界面，点击“返回”按钮，则返回到精馏塔设计软件主界面。中心区图下方的“概述”、“设计方案”、“工艺设计”、“塔的结构”、“附属设备”、“附录”，是教程的六个部分，点击每一部分，可进入相应的内容。每一部分又分成若干子项目。

2、点击“概述”，进入如图所示的界面，右上方的四个绿色圆按钮“后退”、“前进”、“计算”和“返回”，与教程主界面上面的功能一样。在中心区最上方，有六个可操作的命令按钮，连接教程的不同内容，左边“概述”的背景颜色与中心区的一致，表示中心区所列子项目属于概述部分，其余按钮为紫色，如用鼠标点击，可进入其它部分的内容。

3、中间所列内容为概述的三个子项目，将鼠标移动到每一子项目时，字体的颜色变为红色，点击鼠标即可进入每一子项目的详细内容，如图所示。

在中心区下方，深蓝色一行为该页面的状态栏，左边

表示中心区内容所在位置，右边

有三个可操作的命令按钮，“上一页”“下一页”向前返一页或向后返一页，点击“回主页”按钮，返回到教程主界面。

4、如果子项目下的有些内容需要专门介绍或用动画显示的，还可点击相应的链接查看更详细的内容。如进入“概述”的“板式塔类型”看到如图所示的界面。

5、将鼠标移到“浮阀塔”上时，鼠标箭头变为手型，表示有与浮阀塔相关的内容，点 击，进入如图的界面，可查阅到与浮阀塔相关的内容。

6、其中“F-1型(V-1型)浮阀”为红色，点击可进入与之相关的结构图，如图所示，点击右下角“返回”按钮，返回到上一层内容的界面。

7、如将鼠标移到中心区的图片上时，出现“点击可放大”的说明，点击图片，出现放大图，如图所示。

再次点击放大图，可返回上一层内容。点击“筛板塔”，出现与筛板塔相关的内容。点击动画按钮，出现如图所示界面，演示筛板塔的动画效果。

（三）计算部分

一、板式精馏塔设计主要内容

精馏是气（汽）、液两相之间的传质，精馏塔是精馏的主要设备之一。气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。本次设计的内容是板式塔。板式塔的种类很多，每种类型的塔在处理量和各项性能上都有自己的特点。目前，使用最多的浮阀塔和筛板塔。精馏塔的设计的内容主要分为：

① 确定设计方案。设计方案包括对所有初始状态的设计和选型，以及整个工艺流程的设计。

② 精馏塔的工艺计算。由任务书给定的工艺条件，进行物料衡算，计算塔的液相流量和汽相流量等工艺参数，求出实际塔板数，确定整个塔的基本结构。

③ 塔板和塔主要工艺尺寸的设计。塔板和塔的工艺尺寸是设计的核心部分，具体计算每块塔板的各项参数。

④ 结构设计。结构设计在塔板各项尺寸已定的情况下，考虑塔的安装、维修、制造等因素，设计出塔的具体结构。

⑤ 辅助设备设计。辅助设备设计包括冷凝器、再沸器和加热蒸汽鼓泡管等附属设备的设计。

二、板式精馏塔设计计算操作说明

1、在板式精馏塔软件主界面，点击左侧“计算”按钮，进入如图所示的设计计算主界面

2、在左上侧，有一个输入框图，要求用户根据设计内容，输入相应的数据后，点击“下一步”，给出计算结果，进入如图所示的界面，为计算输出的相关项目。

3、再点击“下一步”，出现如图界面。

4、在上方输入框中，第一行为下拉列表框，可选择不同的进料状态，并根据相应的进料状态选择适当的q值，如果选择的进料与q值不匹配，则出现如图界面。

5、直到用户输入正确的参数后，点击“计算”按钮，出现如图所示界面。

6、在输入框中，需要给出最小回流比的系数，其范围已经给出，用户只需根据所给范围输入一个数据即可，再点击“计算”按钮，执行计算操作，给出计算结果。点击“下一步”按钮，根据用户给出的参数进行计算，如果输入的数据有误，点击“上一步”按钮，返回前一页面，用户可修改输入的参数。总之，在计算部分，输入的数据有以下三种：一是根据任务书中的给定条件输入，如产品组成，大气压等参数。这一类数据输入时需要用户认真对待，因为输入这类参数时，不给出提示信息；二是在某一数值范围中选择一适宜的数值，这类数据输入后，计算机首先进行判断，看其是否合乎要求；三是在下拉列表框中选择一种。用户只要按要求输入正确的参数，点击“计算”或“下一步”按钮，就会一步一步往下计算，如需修改数据，点击“上一步”。

7、当计算到流体力学验算时，还可查看负荷性能图。如图所示。

8、点击“负荷性能图”按钮，出现如图所示的界面，自动绘制出负荷性能图。

9、如需保存负荷性能图，点击“保存”按钮，出现如图所示的界面，用户可选择路径，以.BMP格式保存文件,供以后查阅或打印。点击“关闭”，回到计算界面。

10、在附属设备计算过程中，需要对全凝器、预热器、再沸器的公称直径、管程数、管子数、换热管长度、换热面积等参数进行选择。

11、此时用户只要点击图中的“选择参数”按钮，就会打开程序内部所附的数据库，出现供用户选择的系列参数。如图所示，用户用鼠标指针点击相应的参数时，白色背景变为兰色，同时对应栏下端显示所选参数的数值。全部参数选择完成以后，点击“确定”，返回到原来窗口，各参数栏显示刚才所选参数值。点击“取消”，返回到原来窗口，各参数栏显示原来参数值。

12、对全凝器、预热器、再沸器的各参数选择完以后，需要计算接管尺寸，出现如图所示界面。

13、输入流速，计算出管子的直径，点击“选择参数”，出现如图所示的界面，根据计算值选择适宜的管子参数。

14、当把塔顶蒸汽管、回流管、进料管、釜液排除管等接管的各参数全部计算完成以后，出现设计结果汇总界面，如图所示。点击“保存”按钮，即以*.txt格式保存设计结果。

（四）样图部分

1、在板式精馏塔软件主界面，点击左侧“样图”按钮，进入如图所示的样图主界面。

2、在样图主界面上，右上侧有三个按钮，分别为“计算”、“教程”、和“返回”，点击“计算”按钮，连接到设计计算部分，点击“教程”，连接到教程部分的内容，点击“返回”回到软件主界面。在样图主界面中心区，左侧为板式精馏塔的装配图，右侧为“技术要求”、“技术特性表”“接管表”等内容，中间为塔设备的七处局部放大图。其中，装配图和局部放大图可以放大，将鼠标置于其上，点击即可弹出局部放大图，再点击恢复原状。如图所示。

（五）软件的退出

篇6：精馏塔设计前言

知识目标：理解轻、重关键组分的概念，理解回流比的概念，理解严格精馏的操作条件的合理组合，理解灵敏度分析的概念，理解精馏从简捷设计到严格模拟，再到尺寸设计的过程。

技能目标：掌握简捷精馏设计中对轻、重关键组分的设定，掌握严格精馏的操作条件的设定，使用灵敏度分析来优化严格精馏的设计，能使用CHEMCAD进行精馏的简捷设计、严格模拟和尺寸设计。

一、采用ChemCAD进行精馏塔简捷设计计算

精馏设计采用芬斯克－恩特伍德－吉利兰－Kirkbride公式（Fenske-Underwood-Gillila-nd-Kirkbride），芬斯克公式求解精馏塔的最少理论塔板数；恩特伍德公式求解最小回流比；吉利兰计算实际回流比及其对应的塔板数；Kirkbride公式计算适宜的进料板位置，芬斯克公式也可以求解适宜的进料板位置。

例5-1-1 使用简捷法设计一个脱乙烷塔，从含有6个轻烃的混合物中回收乙烷，进料组成mol%：甲烷 5，乙烷 35，丙烯 15，丙烷 20，异丁烷 10，正丁烷 15；进料状态为饱和液相，压力为2.736MPa。对产物分离要求见设计条件表。①求该塔的最小回流比，所需最少理论板数；②当实际回流比为最小回流比的1.25倍即R/Rm=1.25时，该塔的实际塔板数和进料位置。

表5-1-1 脱乙烷塔的设计条件

设计的分离要求 馏出液中C2H6的回收率 馏出液中C3H6的回收率

0.915 0.063 解题步骤：

步骤1：新建文件名“简捷设计”； 步骤2：建立流程图，精馏塔用简捷精馏塔（shortcut column）的图标；流程如图5-1-1。步骤3：选择流程的单位：点击“格式及单位制”菜单按钮，在其下拉菜单中选择“工程单位…”命令，以国际单位制为主，选择符合题意的单位（mol，K，MPa）。

步骤4：点击菜单按纽“热力学及物化性质”，在其下拉菜单中点击“选择组分…”命令，然后依次将组分甲烷（Methane或CH4）选中加入，将组分乙烷（Ethane或C2H6）选中加入，将组分丙烯（propene 或C3H6）丙烷（Propane和C3H8）选中加入，将组分异丁烷（i-butane或i-C4H10）选中加入，将组分正丁烷（n-butane或n-C4H10）选中加入。“OK”，软件弹出建议的K值与H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系统提示的K值方法；

步骤5：双击“物料 1”，在弹出的编辑物料信息窗口（如图5-1-2所示）的“压力 MPa”文本框中填入压力值2.736，在“气相分率”文本框填入数值0；各组分摩尔流量按题意填入即可，点击该窗口左上方的按钮“闪蒸”，软件算出温度和焓，点击“确定”；

121简捷精馏塔3

图5-1-1 简捷精馏塔流程图

图5-1-

2进料信息编辑窗口

步骤6：双击流程图中单元设备精馏塔的图标或设备号①，弹出简捷精馏塔输入信息框；根据题目要求填写和选择如图5-1-3所示。

图5-1-3 简捷精馏塔的信息编辑窗口

步骤7：点击“R”按钮，运行流程的模拟计算。

步骤8：查看设备1——简捷精馏塔的计算结果和相关信息。如图5-1-4所示，点击菜单命令“结果报表／单元设备／选择单元设备…”，弹出“选择单元设备”窗口，用鼠标点击设备1或在窗口中输入数字1，“OK”；

图5-1-4 设备结果信息查看的菜单命令

部分结果如下：

塔板数 最少塔板数 进料板位置

冷凝器换热量

MJ/h 再沸器换热量

MJ/h 最小回流比Rmin 回流比计算值

17.756 8.4369 9.8332-1.112 1.4334 1.4583 1.8229

二、精馏过程严格计算

精馏塔的简捷设计常用于精馏塔的初步设计和经验估算，适用于非极性和弱极性的物质体系。这样的的结果往往比较粗糙，还需要用精馏塔的严格模型进行校验，结合灵敏度分析工具，优化精馏的操作条件，如进料板的最佳位置，最佳回流比，塔板数等。

ChemCAD中精馏的严格模型按照塔板上的MESH方程联立，模型塔的示意如图5-1-5所示。

图5-1-5 精馏塔的模型结构

该模型塔有N块理论板，包括一个塔顶冷凝器和一个再沸器。理论板的顺序是从塔顶向塔釜数，冷凝器为第一块板，再沸器为第N块板，除冷凝器与再沸器外每一块板都有一个进料F；气相侧线出料G；液相侧线出料S和热量输入或输出，若计算的塔不包括其中的某些项目，则设该参数为零，并假定每块板为一块理论板。数学模型—MESH方程组

在平衡级的严格计算中，必须同时满足MESH方程，它描述多级分离过程每一级达汽液平衡时的数学模型。

①物料平衡式（每一级有C个，共NC个，其中C为组分数），即M方程；

Lj1xi,j1(VjGj)yij(LjUj)xijVj1yi,j1Fjzij

②相平衡关系式（每一级有C个，共NC个），即E方程；

yijkijxij

（5-1-1）

③摩尔分率加和式（每一级有一个，共有N个），即S方程；

xij1或yij1

（5-1-2）

④热量平衡式（每一级有一个，共有N个），即H方程；

Lj1hj1(VjGj)Hj(LjUj)hjVj1Hj1FjHFjQj（5-1-3）除MESH模型方程组外，平衡常数和焓的关联式必须知道

kijkij(Tj,pj,xij,yij)

hjhj(Tj,pj,xij)

HjHj(Tj,pj,yij)

NC个 N个 N个

（5-1-4）（5-1-5）（5-1-6）

将上述N个平衡级按逆流方式串联起来，有Ncu=N(2C+3)个方程和Nvu=[N(3C+9)–1]个变量。

设计变量总数Niu=NC+6N–1个，固定N(C+3)，可调3N–1 如：1）各级Fij，zij，TFj，pFj，N(C+2)个

2）各级pj，N个

3）各级Gj(j=2,„,N)和Sj(j=1,„,N–1)，2(N–1)个 4）各级Qj，N个 5）各级N，1个

在N(2C3)个MESH方程中，未知数为xij,yij,Lj,Vj,Tj，其总数也是N(2C3)个,故联立方程组的解是唯一的。

精馏的MESH方程是一个庞大的方程组，求解方法比较复杂。根据求解方法，ChemCAD提供两类严格的精馏求解模型：内-外环法（inside-out）和联立校正法（simultaneous）。

本节介绍如何应用ChemCAD中精馏塔的严格模型SCDS，对精馏过程进行物料衡算和精馏塔温度分布计算。

例5-1-

2已知塔的进料条件和操作要求如图5-1-6所示，求塔的温度分布和物料的各组分分布。

图5-1-6 例5-1-2的进料条件和操作要求

本题思路：普通精馏塔的流程是一进两出，需要知道进料信息和塔的操作信息。塔的操作信息主要有：①塔板总数，在CHEMCAD中不把冷凝器和再沸器纳入塔板数，那么本题的塔板总数是11；②进料板的位置应为7－1＝6；③塔的操作压力或压力降，本题的塔压是2.76MPa；④如果精馏塔有一个冷凝器，就至少再需要一个有关馏出液（汽）的操作条件，本题给出了两个，只需要用其中一个即可；⑤如果精馏塔有一个再沸器，就至少再需要一个有关釜液的操作条件，本题给出了两个，只需要用其中一个即可；

解题步骤：

步骤1：建新文件名为“精馏”；

步骤2：建立流程图如图5-1-6所示，精馏塔使用SCDS图标； 步骤3：选择流程的单位：点击菜单“格式及单位制”“工程单位...”，选择符合题意的单位（mol，K，MPa）。

步骤4．点击菜单按纽“热力学及物化性质” “选择组分...”，依次将组分甲烷（Methane或CH4）选中加入，将组分乙烷（Ethane或C2H6）选中加入，丙烷（Propane和C3H8）选中加入，将组分正丁烷（n-butane或n-C4H10）选中加入，将组分正戊烷（n-pentane或n-C5H12）选中加入。“OK”，弹出软件建议的K值与H值的方法（K=SRK，H=SRK），就采用系统提示的K值方法；

步骤5．双击“物料1”，弹出“编辑物料信息”窗口，如图5-1-7所示，在“温度 K”文本框中键入温度值313.7； 在“压力 MPa”文本框中键入压力值2.76，各组分摩尔流量按题意填入即可，点击该窗口左上方的按钮“闪蒸”，点击“确定”；

步骤6．双击流程图中单元设备精馏塔的图标或设备号①，弹出精馏塔输入信息框；根据题目要求,“精馏概况”页面填写如图5-1-8。

图5-1-7 例5-1-2的进料信息编辑窗口

图5-1-8 CHEMCAD中精馏塔的设备信息

步骤7．点击精馏塔输入信息窗口的“Specifications”活页，选择和填写如图5-1-9所示：

图5-1-9 例5-1-2的精馏塔的分离要求组合1

根据题目要求也可以用C2、C3回收率来确定两个条件代替，如图5-1-10所示：

图5-1-10 例5-1-2的精馏塔的分离要求组合2

当然根据已知条件还有多种选择。

步骤8．点击菜单“运行”，如图5-1-11所示，点击其下拉菜单中的“收敛…”，在弹出的“－收敛参数－”窗口左下方选上“显示跟踪窗口”，表示显示计算收敛过程，“OK”如图5-1-12所示；

运行按钮

图5-1-11 流程的运行命令菜单

图5-1-12 流程的运行命令菜单

步骤9：点击工具栏中的运行按钮“R”，（在图5-1-11中已经标出），弹出消息窗口，显示CHEMCAD对程序的检查结果，“CHEMCAD Message Box”窗口中显示该题输入数据的错误为零，随后点击窗口下方的按钮“Yes”。

步骤10：点击“CHEMCAD Trace Window －”窗口中的 “Go”按钮，执行运算，计算完成后，“CHEMCAD Trace Window －”窗口显示收敛完成，运行结束。

步骤11：关闭上述窗口。然后我们再产生一个这次流程模拟的结果文件：点击“结果报表”命令菜单，在弹出的下拉菜单中选择最下方的“统一完整的报表…”菜单命令，弹出“统一完整的报表”命令按钮窗口，点击第二个按纽“计算并给出结果”，CHEMCAD弹出结果文件，包含了所有物料和设备的信息。

步骤12：绘制温度分布图：点击“绘图”菜单命令，选择“单元设备信息绘图” “精馏塔信息随塔板分布图”子命令；

图5-1-13 绘图的运行命令菜单

步骤13：弹出“选择单元设备”窗口，让用户用鼠标选择设备。

步骤14：弹出绘制塔内各种变量分布图的选择窗口，选择如图5-1-14所示：

图5-1-14 绘图信息选择窗口

步骤15．点击图5-1-14中窗口中 “OK”按纽，弹出塔板温度分布图如图5-1-15所示：

图5-1-15 塔板温度分布图

步骤16．同理绘制的塔板上汽相分布图和液相组分分布图如图5-1-16和图5-1-17所示：

图5-1-16 塔板上汽相分布图

图5-1-17 塔板上液相分布图

采用灵敏度分析对该塔的进料板位置进行确定。在不改变分离质量的情况下，合适的进料板位置对应的回流比最小，能耗也最低。因此进料板位置可以通过分析回流比随进料板位置的变化，找出最小点，确定进料板位置。

步骤1．点击“运行”菜单按钮，选择子菜单命令灵敏度分析 > 新建灵敏度分析，如图5-1-18所示，弹出“新的灵敏度分析”消息窗口，如图5-1-19所示；

图5-1-18 “运行”菜单按钮下的命令“新建灵敏度分析”

图5-1-19 为新建灵敏度分析命名的消息窗口

步骤2．在图5-1-19输入名称，如在文本框中输入“确定进料板位置”，表明本次灵敏度分析的作用，点击“OK”按钮，此时子菜单命令“编辑灵敏度分析”激活，如图5-1-20所示；

图5-1-20 “编辑灵敏度分析”的菜单命令

步骤3．点击“编辑灵敏度分析”命令，弹出变量编辑窗口，确定变量类型和变化范围，如图5-1-21A和图5-1-21B所示；

图5-21A 自变量编辑窗口

图5-1-21B 因变量编辑窗口

步骤4．点击“灵敏度分析”菜单下的运行 > 运行所有，如图5-1-22所示，运行灵敏度分析。

图5-1-22 灵敏度分析菜单下的“运行全部”命令

步骤5．点击灵敏度作图命令“绘制结果图”，如图5-1-23所示；

图5-1-23 灵敏度分析菜单下的绘图命令

步骤6．在弹出的“Sensitivity Plot”窗口，如图5-1-24所示，对作图的X轴和Y轴进行选择，输入Y轴的标题名。点击“OK”，弹出回流比随进料板位置的变化图，如图5-1-25所示；通过该图，合适的进料板位置是5。

图5-1-24 绘图选项窗口

图5-1-25 回流比与塔板数的灵敏度分析结果图

三、精馏设备的设计

精馏塔设备结构主要有两大类：填料塔和板式塔。本节主要介绍使用ChemCAD进行无规整填料（如拉西环，鲍尔环等）精馏塔的尺寸设计。

步骤1．对于任意一个已经完成的SCDS精馏模拟的题目，点击“尺寸设计”菜单按钮，选择子菜单“精馏” “填料…”命令，如图5-1-26所示。

图5-1-26 精馏塔设备尺寸设计命令

步骤2．弹出的“填料”窗口，输入段数“1”，选择“用于无规填料的Sherwood-Eckert法”，如图5-1-27所示。

图5-1-27 填料设计的相关选项

步骤3．弹出的填料参数窗口，如图5-1-28所示。大部分参数软件已经给好，主要做如下选择和输入：本题选择确定压力降；之后输入压力降的设计值，本题给出压力降的最大值是0.2MPa；最后给出理论板当量高度，本题给的值是0.3m；设计压力设定值是2.76MPa。

图5-1-28 无规填料塔的设计选项窗口