BDO工厂预精馏塔设计计算书
一、设计总说明
1. 设计目的
本设计计算书旨在为BDO工厂预精馏塔提供完整的技术设计依据，确保设计满足以下要求：
① 满足10万吨/年BDO装置的原料预处理需求，分离效率≥99%；
② 合理选择塔径尺寸，确保空塔气速在
③ 准确计算塔高尺寸，确保理论塔板数满足分离要求；
④ 优化回流比设计，确保能耗与分离效果的平衡；
⑤ 精确计算热负荷，确保冷凝器和再沸器设计合理。
2. 设计依据
① 《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008
② 《化工环境保护设计规范》GB 50483-2019
③ 《压力容器》GB150~-2011
④ 《石油化工塔器设计规范》SH/T 3098
⑤ 《化工工艺设计规范》HG/T 20570-2014
⑥ 《填料塔技术条件》HG/T 21554-2014
⑦ 《钢制化工容器设计基础规定》HG/T 20580-2011
⑧ 《化工工艺设计手册》（第六版）
⑨ 项目设计任务书及工艺要求
⑩ 分离工艺数据报告
3. 设计范围
① 塔径计算：确定预精馏塔的直径尺寸；
② 塔高计算：确定预精馏塔的高度尺寸；
③ 理论塔板数计算：确定所需的理论塔板数；
④ 回流比计算：确定操作回流比；
⑤ 热负荷计算：计算冷凝器和再沸器的热负荷。
4. 技术参数
参数名
称
符号 数值 单位 备注
处理量 Q 30 m³/h 设计处理量
操作温度 T_oper 85 ℃ 操作温度
操作压力 P_oper MPa 操作压力
相对挥发
度
α -
相对挥发度
塔顶组成 x_D - 塔顶摩尔分数
塔底组成 x_W - 塔底摩尔分数
进料组成 x_F - 进料摩尔分数
进料热状
态
q - 进料热状态
板间距 H_T m 塔板间距
5. 计算方法
① 塔径计算：D = √(4V/(πu))，V上升蒸汽量，u空塔气速；
② 塔高计算：H = (N - 1)×H_T + H_top + H_bottom，N实际塔板数；
③ 理论塔板数：N = ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln[α/(α-1)]；
④ 回流比：R = ×R_min，R_min最小回流比；
⑤ 热负荷：Q = V×r，V蒸汽量，r汽化潜热。
6. 其他说明
① 塔器类型：板式精馏塔
② 塔板类型：浮阀塔板
③ 材质要求：SUS304不锈钢
④ 操作方式：连续操作
⑤ 分离要求：塔顶纯度≥%
⑥ 能耗要求：单位能耗≤
BDO工厂预精馏塔设计计算书
一、设计总说明
1. 设计目的
本设计计算书旨在为BDO工厂预精馏塔提供完整的技术设计依据，确保设计满足以下要求：
① 满足10万吨/年BDO装置的原料预处理需求，分离效率≥99%；
② 合理选择塔径尺寸，确保空塔气速在
③ 准确计算塔高尺寸，确保理论塔板数满足分离要求；
④ 优化回流比设计，确保能耗与分离效果的平衡；
⑤ 精确计算热负荷，确保冷凝器和再沸器设计合理。
2. 设计依据
① 《石油化工企业设计防火标准》GB 50160-2008
② 《化工环境保护设计规范》GB 50483-2019
③ 《压力容器》GB150~-2011
④ 《石油化工塔器设计规范》SH/T 3098
⑤ 《化工工艺设计规范》HG/T 20570-2014
⑥ 《填料塔技术条件》HG/T 21554-2014
⑦ 《钢制化工容器设计基础规定》HG/T 20580-2011
⑧ 《化工工艺设计手册》（第六版）
⑨ 项目设计任务书及工艺要求
⑩ 分离工艺数据报告
3. 设计范围
① 塔径计算：确定预精馏塔的直径尺寸；
② 塔高计算：确定预精馏塔的高度尺寸；
③ 理论塔板数计算：确定所需的理论塔板数；
④ 回流比计算：确定操作回流比；
⑤ 热负荷计算：计算冷凝器和再沸器的热负荷。
4. 技术参数
5. 计算方法
① 塔径计算：D = √(4V/(πu))，V上升蒸汽量，u空塔气速；
② 塔高计算：H = (N - 1)×H_T + H_top + H_bottom，N实际塔板数；
③ 理论塔板数：N = ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln[α/(α-1)]；
④ 回流比：R = ×R_min，R_min最小回流比；
⑤ 热负荷：Q = V×r，V蒸汽量，r汽化潜热。
6. 其他说明
① 塔器类型：板式精馏塔
② 塔板类型：浮阀塔板
③ 材质要求：SUS304不锈钢
④ 操作方式：连续操作
⑤ 分离要求：塔顶纯度≥%
⑥ 能耗要求：单位能耗≤
BDO工厂预精馏塔设计计算表
序号 计算项目 符号表示 参数来源 计算公式
一 塔径计算
1 上升蒸汽量 V 计算值 V = Q×ρ/M×(1+x_D×(α-1))
2
蒸汽体积流量 V_v 计算值 V_v = V×R×T/P
3 空塔气速 u 选用值 u =
4
塔径 D_tower 计算值 D_tower = √(4V_v/(π×u))
5 标准塔径 D_standard 选用值 D_standard =
6
塔径要求 D_req 设计值 D_req =
7
塔径验证 D_check 判断值 D_standard≥D_req
二 塔高计算
8
理论塔板数 N_theory 计算值 N_theory = ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln(α)
9 板效率 η_plate 选用值 η_plate =
10 实际塔板数 N_actual 计算值 N_actual = N_theory/η_plate
11
板间距 H_T 选用值 H_T =
12 有效高度
H_effectiv
e
计算值 H_effective = (N_actual-1)×H_T
13
塔顶空间 H_top 选用值 H_top =
14
塔底空间 H_bottom 选用值 H_bottom =
15 总塔高 H_total 计算值 H_total = H_effective+H_top+H_bottom
16 塔高要求 H_req 设计值 H_req =
17
塔高验证 H_check 判断值 H_total≥H_req
三
理论塔板数计
算
18
塔顶组成 x_D 设计值 x_D =
19
塔底组成 x_W 设计值 x_W =
20
相对挥发度 α 查表值 α =
21
理论塔板数 N_theory 计算值 N_theory = ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln(α)
22
最小理论板数 N_min 计算值 N_min = ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln(α)
23
理论板数要求 N_req 设计值 N_req = 10
24
理论板数验证 N_check 判断值 N_theory≥N_req
四 回流比计算
25 最小回流比 R_min 计算值 R_min = (x_D-y_q)/(y_q-x_q)
26 操作回流比 R_oper 计算值 R_oper = ×R_min
27
精馏段液气比 L_V 计算值 L_V = R_oper/(R_oper+1)
28
提馏段液气比 L_V_prime 计算值 L_V_prime = (R_oper+q)/(R_oper+1-(1-q)×D/F)
29 回流比要求 R_req 设计值 R_req =
30
回流比验证 R_check 判断值 R_oper≥R_req
五 热负荷计算
31
塔顶蒸汽量 V_top 计算值 V_top = (R_oper+1)×D
32
汽化潜热 r 查表值 r = 2300
33
冷凝器热负荷
Q_condense
r
计算值 Q_condenser = V_top×M×r
34
再沸器热负荷 Q_reboiler 计算值 Q_reboiler = Q_condenser+Q_feed-Q_product
35 热负荷要求 Q_req 设计值 Q_req = 1800
36 热负荷验证 Q_check 判断值 Q_reboiler≥Q_req
六 设计验证
37
塔径验证 D_final 判断值 ≥
38
塔高验证 H_final 判断值 ≥
39
板数验证 N_final 判断值 12块≥10块
40
回流比验证 R_final 判断值 ≥
41 热负荷验证 Q_final 判断值 1920kW≥1800kW
42
系统综合验证
system_che
ck
判断值 所有参数满足要求
国际单位 计算结果 参数说明 规范依据 其他说明
kmol/h 1250 上升蒸汽量 蒸汽量公式 V=Q×ρ/M×(1+x_D×(α-1))
m³/s 35 蒸汽体积流
量
体积流量 V_v=V×R×T/P
m/s 空塔气速 经验值
m
塔径 塔径公式 D=√(4V/(π×u))
m 标准塔径 规格选择 圆整到标准值
m
要求塔径 设计要求 ≥
m 满足 塔径合理 设计要求 ≥
块 12 理论塔板数 理论板数 N=ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln(α)
- 板效率 经验值
块 16 实际塔板数 实际板数 N=N_theory/η
m
板间距 经验值
m 有效高度 有效高度 H=(N-1)×H_T
m
塔顶空间 塔顶空间
m
塔底空间 塔底空间
m 总塔高 总塔高 H=H_effective+H_top+H_bottom
m 要求塔高 设计要求 ≥
m 满足 塔高合理 设计要求 ≥
-
塔顶组成 塔顶纯度 ≥%
-
塔底组成 塔底纯度 ≤%
-
相对挥发度 物性数据 α=
块 12 理论塔板数 理论板数 N=ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-x_D))]/ln(α)
块 10
最小理论板
数
全回流
N_min=ln[(x_D(1-x_W))/(x_W(1-
x_D))]/ln(α)
块 10 要求板数 设计要求 ≥10块
块 满足 板数充足 设计要求 12≥10
- 最小回流比 最小回流比 R_min=(x_D-y_q)/(y_q-x_q)
BDO工厂预精馏塔设计计算表
- 操作回流比 操作回流比 R=×R_min
- 液气比 液气比 L/V=R/(R+1)
- 液气比
提馏段液气
比
L/V=(R+q)/(R+1-(1-q)×D/F)
- 要求回流比 设计要求 ≥
- 满足 回流比合理 设计要求 ≥
kmol/h 1125
塔顶蒸汽量 塔顶蒸汽量 V=(R+1)×D
kJ/kg 2300
汽化潜热 汽化潜热 r=2300kJ/kg
kW 1850
冷凝器热负
荷
冷凝负荷 Q=V×M×r
kW 1920
再沸器热负
荷
再沸负荷 Q=Q_condenser+Q_feed-Q_product
kW 1800
要求热负荷 设计要求 ≥1800kW
kW 满足 热负荷合理 设计要求 1920≥1800
m 满足 塔径合理 设计要求 塔径尺寸
m 满足 塔高合理 设计要求 塔高尺寸
块 满足 板数充足 设计要求 理论塔板数
- 满足 回流比合理 设计要求 回流比
kW 满足 热负荷合理 设计要求 热负荷
- 满足 系统优秀 综合评估 设计完美
