化工原理课程设计说明书
设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计
设计者：班级 11制药
日期： 2014年6月25号
设计成绩：日期：
目录
设计任务书 (3)
设计计算书 (4)
设计方案的确定 (4)
精馏塔物料衡算 (4)
塔板数的确定 (5)
精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)
塔体工艺尺寸计算 (13)
塔板主要工艺尺寸 (15)
塔板流体力学验算 (17)
浮阀塔的结构 (20)
精馏塔接管尺寸 (23)
产品冷却器选型 (25)
对设计过程的评述和有关问题的讨论 (25)
附图：生产工艺流程图
精馏塔设计流程图
设计任务书
（一）题目
试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度99.5%的氯苯58000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于5%，原料液中含氯苯40%（以上均为质量分数）。
（二）操作条件
（1）塔顶压力 101.3kPa（表压）；
（2）进料热状况泡点；
（3）回流比自选；
（4）塔底加热蒸汽压力 0.49Mpa（表压）；
（5）单板压降≤0.7 kPa；
（三）塔板类型
浮阀塔板
（四）工作日
每年按300天工作计，每天连续24小时运行
（五）厂址
厂址为岳阳地区
设计计算书
一、设计方案的确定
本任务是分离苯—氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，本设计采用板式塔连续精馏。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送进精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分冷却后送至储物罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，经计算操作回流比取最小回流比的1.5倍，且在常压下操作。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。
二、精馏塔物料衡算（以轻组分计算）
1．原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 k m o l /kg .78=A M 氯苯的摩尔质量 k m o l
/kg 5.112=B M 0072
078
/055.112/5.9978
/5.0979005
.112/378/9778
/976839
.078
/605.112/4078
/60。。=+==+==+=
W D F x x x
2．原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量
k m o l
/kg 25.1125.112)0072.01(780072.0kmol /kg 72.785.112)9790.01(789790.0kmol
/kg 91.895.112)6839.01(786839.0=?-+?==?-+?==?-+?=W D F M M M
3．物料衡算
原料处理量 h /71.76k m o l
25
.112243001000
58000=???=
W 总物料衡算 71.76
+=D F 苯物料衡算 71.760072.09790.06839.0?+=D F 联立解得
h /236.31k m o l
h /164.55k m o l
==F D
三、塔板数的确定，
1．理论板数N T 的求取
（1）由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见图1。
C /o T
80 90 100 110 120 131.8 Pa /o A p 760 1025 1350 1760 2250 2900 Pa /o B p
148
205 293 400 543 760 o
o
o B A B
p p p p x --= 1.000 0.677
0.442
0.127
0.019
0.000
x p
p y A o =
1.000 0.913 0.785 0.376 0.071 0.000
0.0
0.20.40.60.8
1.0
0.00.20.40.6
0.81.0
0.00.20.40.60.8
1.00.00.2
0.4
0.6
0.8
1.0
x
Y
图1 图解法求最小回流比
（2）由于泡点进料q=1，在图上作直线x=0.986交对角线于a 点，作直线x=0.638
交平衡线于q 点，连接a 、q 两点，过q 点作横轴的平行线交纵轴于一点，读得
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
8090100110120130140
0.00.20.40.60.8
1.08090
100
110
120
130
140
x-y
T ℃
图1 x —y 图
y q =0.9136，则最小回流比如下：
2847.16839
.09136.06839
.09790.0min =--=
R
取操作回流比为
1.932847.15.15.1m i n =?==R R （3）求精馏塔的气、液相负荷
h /482.13k m o l h /553.89k m o l 236.31317.58h /k m o l
13.482164.55)11.93()1(h
/317.58kmol 164.5593.1=='=+=+='=?+=+==?==V V F L L D R V RD L
（4）求操作线方程
精馏段操作线方程
3341.06587.09790.01
1.93111.9393.1111n n 1+=?+++=+++=
+n D n x x x R x R R y 提馏段操作线方程
0011.01488.10072.071.76
-553.8976
.7171.76-553.8989.553m 1-'=?'=-'-'-''=
'+m m W m x x x W L W x W L L y
（5）逐板计算法求N T
由平衡数据 90℃时，
00
.5205
1025
1===?*氯苯苯P P 130℃时， 95.37192840
2===?*氯苯苯P P
故： 475.42
95
.35221=+=?+?=?m
则平衡方程为： x x
x x y m m 375.31475.41-1+=
?+?=）（ 逐板计算：
9124.09790.01375.31475.41=???→?==+=
x x y x
x
y D
7627.09350.0223341
.06587.01=→=?????→?+=+x y n y
5328.08365.033=→=→x y
因为3x <0.6839，故换用提馏段操作线方程
则：6110.05328.040011
.01488.13
1=??????→?=-'='+y x m m x y
0864.02974.02398.0554375.31473.4=→=→=???→?+=
x y x x
x
y
0060.00262.00238.00982.0y 7766=→=→=→=→x y x
因为7x <0.0072
故总理论板层数 )(7包括再沸器
=T N 进料板位置 3=F N 2．实际板层数的求解
总板效率 %52=VI E
实际精馏段塔板数 48.3052.0/1-3≈==）（精N 实际提馏段塔板数 106.952.0/14≈=+=）（提N
四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
1．操作压力的计算
塔顶操作压力 k P a 3.101=D P 每层塔板压降 k P a 7.0=?P
进料板压力 04.1k P 147.03.101=?+=F P 精馏段平均压力 102.7k P 2/)1.10401.31(=+=m P 塔底操作压力 k P a 1.111147.03.101=?+=W P 2．操作温度的计算
表1 苯、氯苯Antoine 常数数据表
A B C 温度范围（K ）
苯
6.01907 1204.682 -53.072 279-377 6.06832 1236.034 -48.99 353-422 6.3607 1466.083 -15.44 420-521 氯苯
6.10416 1431.83 -55.515 335-405 6.62988
1897.41
5.21
405-597
假设塔顶的温度为C 91.80o =t ，则纯组分的饱和蒸气压为
对苯 103.91k P a
2.01668
15.27391.8099.48034
.123606832.6lg o o ==++--=苯苯p p
对氯苯
20.33kPa
1.3082
15.27391.80515.5583
.14311042.6lg o o ==++--=氯苯氯苯p p
代入泡点方程，得
%10084.03
.1013.10115.10215.102
)1(9937
.03
.1019688.091.1039688.033.2091.10333.2033.101o o
o o
＜=-='-'=-+='∴=?===--=--=p p p kpa x p x p p x p p y p p p p x D B D A A B A B
故假设正确，塔顶温度为C 91.80o =D t 同理 ℃58.89=F t 故 ℃25.852
58
.8991.802=+=+=F D m t t t
3．平均摩尔质量的计算 （1）塔顶：
由9790.01==D x y ，查平衡曲线得9000.01=x
k m o l
/kg 45.815.112)9000.01(789000.0kmol
/kg 72.785.112)9790.01(789790.0=?-+?==?-+?=LDm VDm M M
（2）进料板：
由8590.0=F y ，查平衡曲线得5328.0=F x
k m o l
/kg 12.945.112)532801(785328.0kmol
/82.86kg 5.112)8590.01(788590.0=?-+?==?-+?=。LFm VFm M M （3）精馏段平均摩尔质量 k m o l
/kg 79.872/)12.9445.81(kmol
/kg 79.802/)86.8272.78(=+==+=Lm Vm M M
4．平均密度的计算 （1）气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，得 3m /kg 78.2)
15.27325.85(314.879
.807.102=+??==m Vm m Vm RT M p ρ
（2）液相平均密度计算 查手册绘图，如下
80
90
100
110
120
130
750
760770780790800810820ρk g /m 3
t ℃
苯的密度
80
90
100
110
120
130
750
760770780790800810820ρk g /m 3
t ℃
3
3
33/15.1038/93.81591.80/27.1025/62.80558.89m
kg m
kg t m kg m kg t D F ======氯苯苯氯苯苯℃，℃，ρρρρ
3
3
3
/16.8512/)(m /kg 12.88127
.1025/4.062.805/6.01
m /kg 20.82115
.1038/03.093.815/97.01
m kg LFm LDm Lm LFm LDm =+==+==+=
ρρρρρ则：
5．液相平均表面张力的计算 ∑=i i Lm x σσ
查手册绘图如下：
80
100
120
140
160
180
8
10121416182022苯表面张力m N /
m
温度℃
80
100
120
140
160
180
12
14
16
18
20
22
24
氯苯表面张力m N /m
温度℃
塔顶C 91.80o =D t 时，m /mN 07.21=A σ m /mN 59.23=B σ m /mN 08.2159.239790.0-107.219790.0=?+?=）（LD m σ 进料板C 58.89o =F t 时，m /mN 07.20=A σ m /mN 68.22=B σ m /mN 90.2068.226839.0-107.206839.0=?+?=）（LFm σ m /mN 99.202/=+=）（LFm LD m Lm σσσ
6.液体平均粘度计算 ∑=i i m x μμlg lg
查手册，绘图如下
80
100
120
140
160
180
0.12
0.140.160.180.200.220.240.26
0.280.300.32温度℃
苯μm p a /s
80
100
120
140
160
180
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
温度℃
氯苯μm p a /s
塔顶： C 91.80o
=D t 时， s mPa 3025.0?=苯μ s m P a 4222
.0?=B μ 4222.0lg 9790.0-13025.0lg 9790.0lg ）（+=LD m μ s m P a 3046
.0?=LD m μ 进料板： C 58.89o =F t 时， s mPa 2775.0?=苯μ s m P a 3917.0?=氯苯μ .3917
0lg )6839.01(.27750lg 6839.0lg -+=LFm μ s m P a 3094.0?=L F m μ 精馏段液相平均粘度为
s Pa 3070.02/)3094.03046.0(?=+=m Lm μ
五、精馏塔塔体工艺尺寸计算
1．塔径的计算
s
/m 0091.016
.851360079
.8758.3173600s
/m 8920.378.2360079
.8013.482360033=??==
=??==
Lm Lm S Vm Vm S LM L VM V ρρ
利用史密斯关联图 横坐标为
0409.078.216.85136008920.336000091.02
12
1
=??? ?????=???
? ??V L h h V L ρρ 取板间距0.6m 600mm ==T H ，板上液层高度m 06.0=L h ，则 m 54.006.06.0=-=-L T h H 由史密斯关系图得120.020=C
s /m 2011.278
.278
.216.8511260.01260
.02099.20120.020max 2
.02
.020=-?=-==?
?
?
???=?
??
??=V V L L C
u C C ρρρσ
取安全系数为0.7，则s /m 541.17.0max ==u u
m
7932.1541
.114.38920
.344=??==
u
V D S π
统一按照《塔板结构参数系列化标准（单溢流型）》将塔径圆整后取D=2.0m 。
塔截面积 22
21416.324
14.34
m D A T =?=
=π
实际空塔气速 2389.11416
.38920.3===T S A V u
2．塔高的计算 （1）精馏塔的有效高度
精馏段 m 8.16.0)13()1(=?-=-=T H N Z 精精 提馏段 m 4.56.0)19()1(=?-=-=T H N Z 提提
在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m ；提馏段中开一个人孔，其高度为0.8m ，
则有效高度为
m 8.86.14.58.128.0=++=?++=提精有效Z Z Z （2）全塔实际高度
取进料板板间距为0.6m ，人孔处的板间距为0.8m ，塔底空间高度为2.0m ，塔顶空间高度为0.9m ，封头高度为0.6m ，裙座高度为2.0m ，则全塔高为
m
1.11 )1(21=++++++---=H H H H H n H n H n n n H B D P P F F T P F
六、塔板主要工艺尺寸计算
根据塔径和液体流量，选用单溢流弓形降液管、凹形受液盘，塔板采用单流和分块式组装。 1．溢流装置的计算
因D=2.0m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。 （1）堰长：W l =（0.6~0.8）D
取系数0.8 D=2m W l =1.6m （2）堰高：OW L W h h h -= L h =0.06m
1100084.23
2=???
?
??=E l L E h W h OW
取
h h L /m 76.3236000091.03=?= 由内线表求得： m h O W 0213.0=
m 0387.000213.006.0=-=-=∴O W L W h h h （3）降液管面积 8.00.26.1===D
l m D m l W
W 查表得
2m 4712.01416.315.015.0m 4.00.22.02.0=?===?==f T f
d d
A A A W D
W ，，
（4）液体在降液管里停留的时间 ＞s L H A h T 07.3176
.323600
6.04712.03600=??=?+=
θ3~5s 故降液管设计合理
（5）降液管底隙高度 m h h W o 0327.006.0=-= 验算： 0
03600u l L h W h
'=
m l h
m L W h 6.1/76.323==
u '=0.07~0.25s m / 对应 o h =0.026~0.0929 而o h =0.0327在此范围内
且当o h =0.0327时，0
u '=0.174s m / o h ＞20~25mm ，故合格 （6）受液盘 D=2m ＞600mm 故采用凹形受液盘
2．塔板设计 （1）塔板布置
由于D=2m ＞800mm ，故塔板采用分块式，分为三块 （2）边缘区宽度确定
溢流堰的安定区宽度：=s W 70~100mm
进口堰后安定区宽度：='s W 50~100mm
无效边缘宽度
c W ：小塔一般为30~50mm ，大塔一般为50~70mm
本设计取=s W ='
s W 70mm c W =60mm
（3）开孔区面积
???
? ??+-=r x r x r x A a arcsin 180222
2π 其中：()()m 53.007.04.020
.22=+-=+-=s d W W D x m W D r C 94.006.02
0.22=-=-=
故 m
A a 88.194.053.0arcsin 18094.053.094.035.0222
2=???
? ???+-?=π （4）开孔数与开孔率?
取筛板直径o d =6mm ，筛板采用碳钢，其厚度为=δ4mm ，筛孔按正三角形排列，且4.2/=o d t ，故孔中心距为mm d t o 4.144.2==。
每层塔板的开孔率 ()
1575.0/907
.02
==o d t ? 开孔数 )(10472944.088
.1155.1155.1n 2
2a 孔=?==
t A 每层塔板的开孔面积 2o 298.0m A A a ==φ
气体通过筛板的孔速 s m A V u s /1471.13298
.08920
.300===
七、塔板流体力学验算
1．塔板压降
g h P L p p ρ=? σh h h h l c p ++= （1）干板阻力
由于φ=0.1575＞15%
故 ???
????????? ??-???? ?????? ??=2
0001051.0a L V c A A c u h ρρ mm d 6.00=，查图得
77.05.14
6
00
===
c d δ
而 330/16.851/78.2/1471.13m kg m kg s m u L V ===ρρ
代入得 液柱m h c 0474.0= （2）气体通过液层的阻力 m h h h h h L O W W L 06.0)
(1=+==ββ
s
m A A V u V
u F f T s a /457.14712
.01416.38920
.300=-=-=
=ρ 故 43.278.2457.10=?=F 查图得：55.0=β
故 液柱m h h L 033.006.055.01=?==β （3）液体表面张力的阻力
液柱m gd h L L 00168.0006
.08.916.8511005.21443
0=????==-ρσσ
a
a L c p p p g h h h P 7007.6848.916.851)00168.0033.00474.0(1＜）（=??++=++=?∴ρσ
2．液沫夹带
2
.36107.5???
?
??-?=
-f
T a L V h H u e σ2
.336
6.045
7.11005.21107.5???
? ??-???=--f h 取液柱m h h L f 15.006.05.25.2=?== 气液气＜液kg kg kg kg e V /1.0/00069.0= 所以本设计的液沫夹带量在允许范围内。
3. 漏液
筛板漏液点气速 ()V L L h h c u ρρσ/13.00056.04.40min 0-+=，
()s
m /418.678.2/16.85100168
.006.013.00056.077.04.4=?-?+?=
稳定系数 05.2418
.61471
.13min
,00==
=
u u K 故在设计负荷下不会产生过量漏液。 4．液泛
为了防止液泛现象的发生，要求控制降液管中清液层高度)(W T d h H H +≤?，而d L p d h h h H ++=。
（1）与气体通过塔板压降所相当的液柱高度 液柱m h p 082.0= （2）液体通过降液管的压头损失
塔板上不设置进口堰 s m u /174.00
=' ()液柱m u h d 0046.0153.020='= （3）板上液层高度 m 06.0=L h
因此，5.0=?取，降液管中清液层高度如下：
液柱m 1466.00046.006.0082.0=++=++=d L p d h h h H d W T H h H >=+=+31935.0)0387.06.0(5.0)(? 可见，不会发生液泛。
八、塔板负荷性能图计算
XXXX大学 化工原理课程设计 题目______________________________________________ 姓名：____________________________________________ 专业：____________________________________________ 指导老师：________________________________________ 日期:
目录 一、......................................... 设计任务书 1设计题目 ............................... 2、...................................... 工艺要求及操作条件 3、...................................... 设计要求 二、......................................... 设计说明书 1确定设计方案 ........................... 2、...................................... 确定物性数据 3、...................................... 计算总传热系数 4、...................................... 计算出热面积 5、...................................... 工艺结构尺寸的计算 6、...................................... 换热器核算 三、......................................... 设计课汇集 四、......................................... 评价 五、......................................... 参考文献
苯-氯苯溶液连续精馏塔设计 一、前言 课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。本设计采用连续精馏分离苯-氯苯二元混合物的方法。连续精馏塔在常压下操作，被分离的苯-氯苯二元混合物连续精馏塔中部进入塔内，以一定得回流比连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯，塔底采出氯苯。氯苯纯度不低于%，塔顶产品苯纯度不低于98%。 二、摘要: 氯苯作为一种重要的基本有机合成原料，广泛用于生产，磷苯液相氯化法制中含有一定量的苯，用于分离挥发性
苯和氯苯连续精馏塔的设计是不容易的。设计选择良好的合成功能的集成产品和效率，经济，安全和其他方面。这将是选择精馏塔和筛板筛板塔更好。有很多优点是结构简单，价格低廉，而且液滴板表面的小。它有一个较低的压力，但一个更大的生产能力。最后，气体在塔内均匀分布，具有较高的传质效率。设计完成了塔径为1000mm和总高度为15m的工艺计算和设备设计，它定义了那个桶材料为16MnR，标称厚度为8毫米，根据钢制压力容器。设计选用标准椭圆封头的直径为1000mm，表面高度200mm，直边高度是根据工艺设备的设计和jb4737-95 25mm。进口和出口的液体和气体管道的法兰都是根据汞丝网除沫器选用SP滤网采用rfpf。设计无具体要求，选择圆柱裙，其直径1000mm ..最后的设计进行festigkeit和稳定性ueberpruefung等等，并对塔体的厚度和高度均符合要求的设计压力下。 Abstract: Chlorobenzene as an important basic organic synthesis raw material, widely used in production, the rule of law by a benzene liquid-phase chlorination of p contains a certain amount of benzene, the design for a continuous distillation column for separation volatile benzene and chlorobenzene is not easy. The design chooses the integrated product of good
二、设计方案的确定 1.操作压力： 蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。例如对于热敏感物料，可采用减压操作。本次设计为一般物料因此，采用常压操作。 2.进料状况： 进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。本次设计采用泡点进料即q=1。 3.加热方式 蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。便可以直接采用直接加热。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。但对有些物系。当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。 4.冷却方式 塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。如果要求的冷却温度较低。可考虑使用冷却盐水来冷却。 5.热能利用 蒸馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。 三、精馏塔的工艺计算和论叙 （一）精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 78.11/A M kg kmol =苯的摩尔质量： 0.4/78.11 0.49 0.4/78.110.6/112.63F x = =+ 0.97/78.11 0.98 0.97/78.110.03/112.63D x ==+ 0.03/78.11 0.04 0.03/78.110.97/112.63W x ==+ 2、相对挥发度α的计算：
二组分系统气液平衡相图的绘制 一实验目的 1.确定不同组成的环己烷——乙醇溶液的沸点及气、液两相的平衡浓度，由此绘制其沸点组成图。 2.掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。 二实验原理 本实验用回流冷凝法测定不同浓度的环己烷——乙醇溶液的沸点和气、液两相的组成，从而绘制T----x图。 下图为环己烷——乙醇的沸点组成图的大致形状，ADC和BEC为气相线，AD′C和BE′C 为液相线。体系总组成为x的溶液开始沸腾时，气象组成为y ，继续蒸馏，气相量增加，液相量减少（总量不变），溶液温度上升，回流作用，控制了两相的量一定，沸点一定。此时，气相组成为y′，与其平衡的液相组成为x′，体系的平衡沸点为t沸，此时气液两相服从杠杆原理。 当压力一定时，对两相共存区进行相律分析：独立组分K=2，相数P=2，则自由度f=K－P＋1=2－2＋1=1 即有，体系温度一定，则气液两相成分确定。总量一定时，亮相的量也一定。在一实验装置中，控制气液两相的相对量一定，使体系温度一定， 则气液组成一定。 用精密温度计可以测出平衡温度，取出气液两相样品 测定其折射率可以求出其组成。折射率和组成有一一对应 关系，可以通过测定仪系列已知组成的样品折射率，绘出 工作曲线。测出样品就可以从工作曲线上找到未知样品的 组成。 三仪器与药品 仪器：阿贝折射仪、超级恒温槽、蒸馏瓶、调压 变压器、1/10℃刻度温度计、25ml移液管一支、5ml、 10ml移液管各两支、锥形瓶四个、滴管若干支 药品：环己烷、乙醇、丙酮 四实验步骤 1.工作曲线的测定 把超级恒温槽调至25℃，连接好恒温槽与阿贝折 射仪，使恒温水流经折射仪。 准确配制下列溶液，测定纯环己烷，乙醇和下列 溶液的折射率，并测定溶液温度。 环己烷 1 2 3 4ml 乙醇 4 3 2 1ml 2.测定环己烷的沸点 按图装好仪器，调压变压器调至最小，将25ml苯加入蒸馏瓶，打开冷凝水，接通电源，
资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 |
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目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13)
《化工原理》课程设计报告精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师
目录 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3) 一．设计题目 (3) 二．操作条件 (3) 三．塔设备型式 (3) 四．工作日 (3) 五．厂址 (3) 六．设计内容 (3) 设计方案 (4) 一．工艺流程 (4) 二．操作压力 (4) 三．进料热状态 (4) 四．加热方式 (4) 精馏塔工艺计算书 (5) 一．全塔的物料衡算 (5) 二．理论塔板数的确定 (5) 三．实际塔板数的确定 (7) 四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8) 五．塔体工艺尺寸设计 (10) 六．塔板工艺尺寸设计 (12) 七．塔板流体力学检验 (14) 八．塔板负荷性能图 (17) 九．接管尺寸计算 (19) 十．附属设备计算 (21) 设计结果一览表 (24) 设计总结 (26) 参考文献 (26)
苯-氯苯精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强自选； 2.进料热状况自选； 3.回流比自选； 4.塔底加热蒸汽压强自选； 5.单板压降不大于0.9kPa； 三．塔板类型 板式塔或填料塔。 四．工作日 每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容 1.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算； 3.塔板数的确定； 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 5.精馏塔主要工艺尺寸；
(一）产品与设计方案简介 1.产品性质、质量指标和用途 产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。密度1．105g/cm3。 沸点131．6℃。凝固点-45℃。折射率1．5216(25℃)。闪点29．4℃。燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面张力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1. 3％-7．1％(vol)。溶于大多数有机溶剂，不溶于水。常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。有毒．在体内有积累性，逐渐损害肝、肾和其他器官。对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD502910mg／kg，空气中最高容许浓度50mg／m3。遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。与氯酸银反应剧烈 质量指标：苯纯度不低于99.8%，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%。（以上均为质量分数） 产品用途：作为有机合成的重要原料 2.设计方案简介 （1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔 中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品 1
质量稳定。由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 （2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自 由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。 （4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预 热器加热至泡点后送入精馏塔内。 （5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。 （6）再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储灌。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。3工艺流程草图及说明 2
实验四二组分真实液态混合物的气—液平衡相图的绘制 一、实验目的 1.掌握二组分真实液态混合物的沸点、气液组成的测定方法。 2.掌握阿贝折光仪的使用。 3.绘制环已烷—乙醇体系的沸点—组成图，确定其恒沸点及恒沸组成。 二、实验原理 在恒定压力下，二组分达到气液平衡时，表示溶液的沸点与组成的相图称为沸点—组成图，即t x —图可分为三类： —图。二组分真实液态混合物的t x (1)溶液的沸点介于两纯组分沸点之间（图4—10（a））。 (2)各组分对拉乌尔定律发生最大正偏差，其溶液有最低恒沸点（图4—10（b））。 (3) 各组分对拉乌尔定律发生最大负偏差，其溶液有最高恒沸点（图4—10（c））。 对(2)、(3)类系统在最低或最高沸点处的气液两相组成相同，加热蒸发的结果只能使气相总量增加，气液两相组成及溶液沸点保持不变，这是的温度称为恒 沸点，相应的组成称为恒沸组成。 为了测定t x —图，需在气—液两相达到平衡后，同时测 定气相组成、液相组成和溶液的沸点。本实验采用折光率法 测定系统的组成。即需测定已配置好的不同组成的溶液的折 光率，然后绘制折光率与组成的标准曲线，即本实验的工作 曲线。实验采用简单蒸馏瓶，用电热丝直接放入溶液中加热 （如图4—11），以减少过热和暴沸现象。气相分析是取冷凝 器下端小玻璃球中的冷凝液，液相分析是取蒸馏瓶内的液体。 分析仪器采用阿贝折光仪。 三、仪器和药品 蒸馏瓶一个；温度计一支（50℃~100℃，0.01精度）；阿 贝折光仪一台；长、短滴管各一支；20ml量筒一个；1ml刻 度滴管一支。 环已烷；无水乙醇；20%、40%、60%、80%环已烷—乙 醇混合液；脱脂棉。 四、实验步骤
太原工业学院 化工原理课程设计 苯加热器设计 系： 班级： 姓名： 学号： 完成时间：年月日
课程设计任务书 设计一个换热器，将纯苯液体从55℃加热到80℃。纯苯的流量为1.4×104 kg/h。加热介质采用的是具有200 kPa的水蒸气。要求纯苯液体在换热器中的压降不大于30kPa，试设计或选择合适的管壳式换热器，完成该任务。 设计要求 （1）换热器工艺设计计算 （2）换热器工艺流程图 （3）换热器设备结构图 （4）设计说明
目录 一、方案简介 (4) 二、方案设计 (5) 1、确定设计方案 (5) 2、确定物性数据 (5) 3、计算总传热系数 (5) 4、工艺结构尺寸 (6) 5、换热器核算 (7) 三、设计结果一览表 (10) 四、设计总结 (12) 五、参考文献 (13) 附图··········································································
一、方案简介 1、概述 换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位，由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，估换热器的类型也是多种多样。 按用途特可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。 间壁式换热器的特点是冷、热流体被固定壁面间隔开，不想混合，通过间壁进行热量的交换。此类换热器中，以列管式应用最广。本设计任务是利用饱和水蒸气给纯苯加热。利用热传递过程中对流传热原则，制成换热器，以供生产需要。 2、换热器类型 列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，主要分三大类：固定管板式、浮头式、U型管式。 （1）固定管板式换热器结构简单，成本低，壳程检修和清洗困难，壳程必须是清洁、不易产生垢层和腐蚀的介质。 （2）浮头式换热器结构较为复杂，成本高，消除了温差应力，是应用较多的一 种结构形式。 （3）U型管式换热器结构简单，适用于高温和高压场合，但管内清洗不易，制 造困难。 二、方案设计 某厂在生产过程中，需将纯苯液体从55℃冷却到80℃。纯苯的流量为1.4×104kg/h。加热介质采用的三具有200 kPa的水蒸气,要求纯苯液体在换热器中的压降不大于30kPa。试设计或选择合适管壳式换热器。 1．确定设计方案 （1）选择换热器的类型 两流体温度变化情况： 冷流体进口温度55℃，出口温度80℃。 热流体为饱和水蒸气，温度恒为T s，查表得，200kPa的饱和水蒸气的饱和温度为T s=120℃ 该换热器采用饱和水蒸气冷凝放热来加热冷流体，管壁与壳壁温差较大，流体压强不高，初步确定选用固定管板式换热器，考虑到管壁与壳壁温差较大情况，因此，换热器应安装膨胀节，进行热补偿。 （2）管程安排 从流体流经管程或壳程的选择标准来看，纯苯液体有毒，为减少向环境泄露的机会，苯宜走管程；水蒸气较洁净，不会污染壳程，所以饱和蒸汽宜走壳程，以便及时排除冷凝液。综上所述，纯苯液体走管程，饱和水蒸气走壳程。 2、确定物性数据
双液系气-液平衡相图的绘制 一、实验目的、要求 1. 测定常压下环己烷-乙醇二元系统的汽液平衡数据，绘制101325Pa下的沸点-组成的相图。 2. 掌握阿贝折射仪的原理和使用方法。 二、实验原理 液体混合物中各组分在同一温度下具有不同的挥发能力。因而，经过汽液见相变达到平衡后，各组分在汽、液两相中的浓度是不相同的。根据这个特点，使二元混合物在精馏塔中进行反复蒸馏，就可分离得到各纯组分。为了得到预期的分离效果，设计精馏装置必须掌握精确的汽液平衡数据，也就是平衡时的汽、液两相的组成与温度、压力见的依赖关系。大量工业上重要的系统的平衡数据，很难由理论计算，必须由实验直接测定，即在恒压（或恒温）下测定平衡的蒸汽与液体的各组分。其中，恒压数据应用更广，测定方法也较简便。 本实验测定的恒压下环己烷-乙醇二元汽液平衡相图。图中横坐标表示二元系的组成（以B的摩尔分数表示），纵坐标为温度。用不同组成的溶液进行测定，可得一系列数据，据此画出一张由液相线与汽相线组成的完整相图。 下图为环己烷——乙醇的沸点组成图的大致形状，ADC和BEC为气相线，AD′C和BE′C 为液相线。体系总组成为x的溶液开始沸腾时，气象组成为y ，继续蒸馏，气相量增加，液相量减少（总量不变），溶液温度上升，回流作用，控制了两相的量一定，沸点一定。此时，气相组成为y′，与其平衡的液相组成为x′，体系的平衡沸点为t沸，此时气液两相服从杠杆原理。 当压力一定时，对两相共存区进行相律分析：独立组分C=2，相数P=2，则自由度F=C－P＋1=2－2＋1=1 即有，体系温度一定，则气液两相成分确定。总量一定时，两相的量也一定。在一实验装置中，控制气液两相的相对量一定，使体系温度一定， 则气液组成一定。用精密温度计可以测出平衡温度，取出 气液两相样品测定其折射率可以求出其组成。折射率和组 成有一一对应关系，可以通过测定仪系列已知组成的样品 折射率，绘出工作曲线。测出样品就可以从工作曲线上找 到未知样品的组成。 三、使用仪器、材料 沸点仪1套，阿贝折射仪，移液管，环己烷，无水乙醇 四、实验步骤 1、测定折射率与组成的关系，绘制工作曲线 将9支小试管编号，依次移入0.1 ml, 0.2 ml, …, 0.9 ml的环己烷，然后依次移入0.9 ml, 0.8 ml,…, 0.1 ml的无水乙醇，配成9份已知浓度的溶液，用阿贝折射仪测定每份溶液的折射率及纯环己烷和纯无水乙醇的折射率，以折射率对浓度作图。 2、测定环己烷-乙醇体系的沸点与组成的关系 (1) 右半部沸点-组成关系的测定取20 ml无水乙醇加入沸点仪中，然后依次加入环己烷0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 4.0, 14.0 ml，测定溶液沸点，及气、液组分折射率n。完成后，将溶液倒入回收瓶。 (2) 左半部沸点-组成关系的测定取25 ml环己烷加入沸点仪中，然后依次加入
化工原理课程设计说明书 设计题目：苯-甲苯分离过程筛板式精馏塔设计者：班级化工2009级（1）班 姓名郑健 学号 2009071976 日期 2012年6月26日 指导教师：（签名） 设计成绩：日期 单位：石河子大学化学化工学院化工系
目录 1设计方案的选择及流程说明 (4) 1.1概述 (4) 1.1.1精馏原理 (4) 1.1.2精馏塔选定 (4) 1.2设计方案的确定 (4) 2精馏塔的物料衡算 (5) 2.1原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (5) 2.2原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (5) 2.3物料衡算 (5) 3塔数的确定 (6) N的求取 (6) 3.1理论板层数 T 3.1.1相对挥发度的求取 (6) 3.1.2求最小回流比及操作回流比 (6) 3.1.3求精馏塔的气、液相负荷 (7) 3.1.4求操作线方程 (7) 3.1.5采用逐板法求理论板层数 (7) 3.2实际板层数的求取 (8) 4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 4.1操作压力的计算 (8) 4.2操作温度的计算 (9) 4.3平均摩尔质量计算 (9) 4.4平均密度计算 (10) 4.4.1气相平均密度计算 (10) 4.4.2液相平均密度计算 (10) 4.5液体平均表面张力的计算 (11) 4.6液体平均黏度计算 (12) 5塔及塔板的工艺尺寸的设计计算 (13) 5.1塔径的设计计算 (13) 5.1.1精馏段： (13) 5.1.2提馏段： (14) 5.2塔的有效高度的计算 (15)
5.3塔的实际高度的计算 (15) 5.4溢流装置的计算 (15) 5.4.1精馏段： (15) 5.4.2提馏段： (16) 5.5塔板布置 (17) 5.5.1精馏段： (17) 5.5.2提馏段： (18) 6流体力学验算 (20) 6.1塔板压强降 (20) 6.1.1精馏段： (20) 6.1.2提馏段： (21) 6.2液沫夹带量的校核 (21) 6.2.1精馏段： (21) 6.2.2提馏段： (22) 6.3溢流液泛的校核 (22) 6.3.1精馏段： (22) 6.3.2提馏段： (23) 6.4液体在降液管内停留时间的校核 (23) 6.4.1精馏段： (23) 6.4.2提馏段： (23) 6.5漏液点的校核 (23) 6.5.1精馏段： (23) 6.5.2提馏段： (24) 7塔板负荷性能图（以精馏段为例） (25) 7.1漏液线 (25) 7.2液沫夹带线 (25) 7.3液相负荷下限线 (26) 7.4液相负荷上限线 (26) 7.5液泛线 (27) 7.6负荷性能图及操作弹性 (28) 8计算结构汇总表 (29) 9小结 (30)
目录 引言.............................................. 错误！未定义书签。第一章概述...................................... 错误！未定义书签。 1.1苯的基本来源和用途................................. 错误！未定义书签。 1.2化工分离技术的重要性............................... 错误！未定义书签。 1.3化工分离技术的多样性............................... 错误！未定义书签。 1.4二元混合精馏概述................................... 错误！未定义书签。 1.4.1精馏原理......................................... 错误！未定义书签。 1.4.2精馏分离原则..................................... 错误！未定义书签。 1.4.3恒沸精馏......................................... 错误！未定义书签。 1.4.4萃取精馏......................................... 错误！未定义书签。第二章板式塔塔板设计与选型....................... 错误！未定义书签。 2.1塔设备在工业中的应用及种类......................... 错误！未定义书签。 2.1.1泡罩塔........................................... 错误！未定义书签。 2.1.2浮阀塔........................................... 错误！未定义书签。 2.1.3筛板塔........................................... 错误！未定义书签。 2.2板式精馏塔技术的进展............................... 错误！未定义书签。 2.2.1林德筛板......................................... 错误！未定义书签。 2.2.2波纹筛板......................................... 错误！未定义书签。 2.2.3新垂直筛板....................................... 错误！未定义书签。 2.2.4N YE塔板.......................................... 错误！未定义书签。 2.2.5DJ塔板 .......................................... 错误！未定义书签。 2.2.6高弹性浮阀塔板(VV) ............................... 错误！未定义书签。第三章设计方案的确定及流程说明.................. 错误！未定义书签。第四章塔的工艺计算.............................. 错误！未定义书签。
双液系的气-液平衡相图 1. 简述由实验绘制环己烷-乙醇气-液平衡T-x相图的基本原理。 答：通过测定不同沸点下组分的气、液相的折射率，在标准的工作曲线上找出该折射率对应的浓度，结合其沸点画出平衡相图。 2. 在双液系的气-液平衡相图实验中，作环己烷-乙醇的标准折光率-组成曲线的目的是什么？ 答：作标准曲线的目的是通过测气、液相相得折射率从而在标准工作曲线上找出对应的浓度。 3. 用精馏的方法是否可把乙醇和环己烷混合液完全分离，为什么？ 答：不能完全分离。因为环己烷-乙醇二组分具有最低恒沸点。 4. 测定纯环己烷和纯乙醇的沸点时，沸点仪中有水或其它物质行吗？ 答：有水和其他物质都是不行的。因为有水和其他物质会使所测沸点改变。 5. 为什么工业上常生产95％酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？ 答：因为水-乙醇二组分具有最低恒沸点，所以工业上常生产95%的酒精。用精馏的方法无法获得无水酒精，只能获得95%的酒精。 6. 在双液系的气-液平衡相图实验中，如何判断气-液相达平衡状态？
答：观察贝克曼温度计的读数，如果读数稳定3-5分钟，说明已达平衡状态。 7. 在双液系的气-液平衡相图实验中，每次加入沸点仪中的环己烷或乙醇是否应按记录表所规定的体积精确计量？为什么？ 答：不需要按记录表的加。因为组分的浓度不是按所加物质的量计算得来的，而是通过测折射率间接得到的。 8. 在双液系的气-液平衡相图实验中，在测定沸点时，溶液出现分馏现象，将使绘出的相图图形发生什么变化？ 答：出现馏分将使测得的沸点偏高，使相图向上移动。 9. 在双液系的气-液平衡相图实验中，蒸馏器中收集气相冷凝的小球大小对结果有何影响？ 答：小球太小难以收集气相，小球太大，小球内的组分更新太慢，产生馏分，导致实验误差。 10. 在双液系的气-液平衡相图实验中，通过测定什么参数来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成？ 答：通过测定组分的折射率来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成。 11. 在双液系的气-液平衡相图中，如何通过测定溶液的折光率来求得溶液的组成？ 答：通过测得的折射率在标准曲线上找出对应的浓度，根据气、液相平衡浓度与测得的沸点作出平衡相图。
课程设计说明书 课程设计名称化工原理课程设计 课程设计题目苯-氯苯混合液浮阀式精馏塔设计 姓名 学号 专业 班级 指导教师 提交日期
化工原理课程设计任务书 (一)设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计 (二)设计任务及操作条件 设计任务 (1)原料液中含氯苯35% (质量)。 (2)塔顶馏出液中含氯苯不得高于2％(质量)。 (3)年产纯度为99.8％的氯苯吨41000吨 操作条件 (1)塔顶压强4KPa(表压)，单板压降小于0.7KPa。 (2)进料热状态自选。 (3)回流比R=（1.1-3）R min。 (4)塔底加热蒸汽压强506 KPa(表压) 设备型式 F1型浮阀塔 设备工作日：每年330天，每天24小时连续运行。 （三）设计内容 1）．设计说明书的内容 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) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 9) 辅助设备的设计与选型 2．设计图纸要求： 1) 绘制工艺流程图
2) 绘制精馏塔装置图（四）参考资料 1．物性数据的计算与图表 2．化工工艺设计手册 3．化工过程及设备设计 4．化学工程手册 5．化工原理 苯、氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据 其他物性数据可查有关手册。
目录 前 言 ........................................................................................................................................................ 6 1．设计方案的思考 ............................................................................................................................ 6 2.设计方案的特点 .............................................................................................................................. 6 3．工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 6 一．设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 8 1．设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 8 2．全塔的物料衡算 . (8) 2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 8 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 8 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 8 3．塔板数的确定 ................................................................................................................................ 9 3.1理论塔板数T N 的求取 ........................................................................................................... 9 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................. 10 3.3求理论塔板数 ......................................................................................................................... 11 3.4 全塔效率T E ......................................................................................................................... 12 3.5 实际塔板数 p N （近似取两段效率相同） (13) 4．操作工艺条件及相关物性数据的计算 (13) 4.1平均压强 m p (13) 4.2 平均温度m t .......................................................................................................................... 14 4.3平均分子量m M (14) 4.4平均密度 m ρ (15) 4.5 液体的平均表面张力m σ (16) 4.6 液体的平均粘度 m L μ, (17) 4.7 气液相体积流量 (18) 6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 19 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 19 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 20 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 20 7.2 塔板布置 .. (23) 二 塔板流的体力学计算 ...................................................................................................................... 25 1 塔板压降 . (25)
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 p（mmHg） 1.组分的饱和蒸汽压ο i
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35.3×103 kJ/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）
化工原理工程设计处理量为3000吨/年苯和氯苯体系精馏分离板式塔设计 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
板式精馏塔设计任务书 一、设计题目： 苯-氯苯体系精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、设计任务： 生产能力（进料量）30000吨／年操作周期7200 小时／年 进料成分：含氯苯35%（质量分率，下同） 塔顶产品组成氯苯含量为98%;塔底产品组成含氯苯不得高于1.7%. 2、操作条件 操作压力4000Pa（表压）进料热状态q=0.7 单板压降： <或=0.7kPa 3、设备型式筛板或浮阀塔板（F1型） 4、厂址新乡地区 三、设计内容： 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及蒸馏段塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定 4、辅助设备选型与计算 5、设计结果汇总 6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图 7、设计评述 目录 1.精馏塔的概述 (4) 2．设计内容................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.精馏塔的物料衡算........................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.塔板数的确定 (9) 2.3.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)