目录
第一部分 工艺设计
物料衡算 (2)
塔顶温度、塔底温度及R min (2)
确定最佳操作回流比及塔板层数 (4)
第二部分 结构设计
塔顶实际气液相体积流量 (12)
塔板间距H T 的选择 (13)
确定液泛的动能参数 (13)
计算液泛速度U F （U max ） (14)
空塔气速U G (14)
确定溢流方式 (14)
根据V G 求D (14)
计算圆整后实际气速 (14)
确定溢流堰高度h w 及堰上液层高度h ow (15)
板面筛孔位置设计 (15)
水力学性能参数的计算、校核 (16)
负荷性能图及操作性能评定 (17)
筛板塔工艺设计计算结果总表 (18)
第三部分 结束语
结束语 (19)
甲苯—二甲苯连续精馏筛板塔的设计第一部分工艺设计
一、物料衡算
原料甲苯（M=92kg/kmol）二甲苯（M=106kg/kmol）
F=12500kg/h 将F换成kmol/h
F=12500×0.45/92+12500×(1-0.45)/106=126.00kmol/h
馏出液中低沸点组分的含量不低于0.952
X F = 0.45/（0.45/92+0.55/106）=0.485
X D =0.952/92〔0.952/92+（1-0.952）/106〕=0.9581
D X D/F X F=0.962
D =0.962×126.00×0.4852/0.9581=61.38kmol/h
W =F－D =126.00－61.38=64.62
F X F = D X D+WX W
X W =（F X
F －D X
D
）/W=（126.00×0.4852－61.38×0.9581）/64.62=0.036
二、塔顶温度、塔底温度及R min
1、确定操作压力
P顶=760mmHg
P底=760+28×100/13.6=965.882 mmHg
2、计算塔顶温度t d（露点）
⑴设t d =112℃
㏒P0A =A i－B i/(C i+t d)
A A=6.953
B A=1344
C A=219,4
A B=7,000
B B=1463
C B=214.7
lgP0A =A A－B A/(C A+t d)= 6.953－1344/（112+219.4）
P0A =789.73mmHg
K A = P0A/P顶=789.73/760=1.039
lgP0B =A B－B B/(C B+t d)= 7.000－1463/（112+214.7）同理，P0B = 332.57mmHg
K B=0.4376
X A=y A/ K A 其中y A = X D
X A=y A/ K A =0.9581/1.039=0.9221
X B = y B/ K B其中y B =1－y A =1－0.9581=0.0419
X B = y B/ K B =0.0419/0.4376=0.0957
∣ΣX i－1∣=∣X A+ X B－1∣
=∣0.9221+0.0957－1∣=0.0178＞ε（0.0004）
⑵设t d =112.7℃
lgP0A =A A－B A/(C A+t d)= 6.953－1344/（112.7+219.4）P0A =805.43mmHg
K A = P0A/P顶=1.060
lgP0B =A B－B B/(C B+t d)= 7.000－1463/（112.7+214.7）同理，P0B = 339.99mmHg K B=0.4473
X A=y A/ K A 其中y A = X D
X A=y A/ K A =0.9039
X B = y B/ K B其中y B =1－y A =1－0.9581=0.0419
X B = y B/ K B =0.0937
∣ΣX i－1∣=∣X A+ X B－1∣
=∣0.9039+0.0937－1∣=0.024＞ε（0.0004）
⑶设t d =112.6℃
lgP0A =A A－B A/(C A+t d)= 6.953－1344/（112.6+219.4）P0A =803.12mmHg
K A = P0A/P顶=1.057
lgP0B =A B－B B/(C B+t d)= 7.000－1463/（112.6+214.7）同理，P0B = 338.92mmHg K B=0.4459
X A=y A/ K A 其中y A = X D
X A=y A/ K A =0.9064
X B = y B/ K B其中y B =1－y A =1－0.9581=0.0419
X B = y B/ K B =0.09396
∣ΣX i－1∣=∣X A+ X B－1∣
=∣0.9064+0.09396－1∣=0.00036＜ε（0.0004）
α顶= P0A /P0B =803.12/338.92=2.3696
t顶 =112.6℃
3、塔底温度t b（泡点）
⑴设t b =145.5℃
㏒P0A =A i－B i/(C i+t b)
A A=6.953
B A=1344
C A=219.4
A B=7.000
B B=1463
C B=214.7
lgP0A =A A－B A/(C A+t b)= 6.953－1344/（145.5+219.4）lgP0B =A B－B B/(C B+t b)= 7.000－1463/（145.5+214.7）P0A =1861.23mmHg
K A = P0A/P=1861.23/965.882=1.927
同理，P0B =867.696 K B=0.898
y A= X A K A其中X A = X W
y A = X A K A = K A X W =1.927×0.036=0.069
y B =X B K B其中X B=1－X W =1－0.036=0.964 y B =X B K B =0.964×0.898=0.8657
∣Σy i－1∣=∣y A+ y B－1∣
=∣0.069+0.964－1∣=0.0653＞ε（0.0004）⑵设t b =149℃
P0A =2017.4mmHg K A =2.0886
同理，P0B =949.41 K B=0.9829
y A = 0.075 y B =0.9475
∣Σy i－1∣=∣y A+ y B－1∣
=∣0.075+0.9475－1∣=0.0225＞ε（0.00004）⑶设t b =148℃
P0A =1971.79mmHg K A =2.0414
同理，P0B =925.47 K B=0.9582
y A = 0.073 y B =0.9236
∣Σy i－1∣=∣y A+ y B－1∣
=∣0.073+0.9236－1∣=0.0033＞ε（0.0004）⑷设t b =148.1℃
P0A =1976.32mmHg K A =2.0461
同理，P0B =927.84 K B=0.9606
y A = 0.0737 y B =0.9260
∣Σy i－1∣=∣y A+ y B－1∣
=∣0.0737+0.9260－1∣=0.00026＜ε（0.0004）
α底= P0A /P0B =1976.32/927.84=2.1300
t底 =148.1℃
α =（α顶×α底）1/2=（2.3696×2.1030）1/2=2.247
4.求R min
q=1
Xe= X F =0.4852
y e =αXe/1+（α－1）Xe =2.247×0.4852/1+（2.247－1）×0.4852=0.6793 －y e）/（y e－Xe）=（0.9581－0.6793）/（0.6793－0.4852）=1.4364 R min=（X
D
三、确定最佳操作回流比及塔板层数
R=（1.1，1.3，1.5，1.7，1.9）R min采用逐板法计算
R=（1.2，1.4，1.6，1.8，2.0）R min采用捷算法计算
逐板法计算
⑴ R=1.1R min =1.1×1.4364=1.580
精馏段：
X n =y n/α－（α－1）y n = y n /2.247－（2.247－1）×y n
Y n+1 =X n R/（R+1）+ X D/（R+1）=0.6124 X n +0.3713
X1=0.9150 y2=0.9289X2 =0.85326 y3 =0.8938
X3 =0.3793y4 =0.7236 X4 =0.7124y5 =0.8144
X5 =0.66137y6 =0.7763 X6 =0.6070 y7 =0.7430
X7 =0.5627y8 =0.7159 X8 =0.5286 y9 =0.6950
X9 =0.5035 y10 =0.6797 X10 =0.4856 y11=0.6687
X11 =0.4732＜X F（0.4852）
所以此操作回流比下精馏段理论塔板数为10（块）
提馏段：
Y m+1=（R+q×F／D）X n/（R+1）－(1－q）×F／D－(F／D －1) X W/（R+1）－ (1－q）×F／D=1.4081 X n－0.01469
y12 =0.6516 X12 =0.4543 y13 =0.6249 X13 =0.4258
y14 =0.5849 X14 =0.3854 y15 =0.5280 X15 =0.3324
y16 =0.4534 X16 =0.2696 y17 =0.3649 X17 =0.2036
y18 =0.2721 X18 =0.1426 y19 =0.1861 X19 =0.0924
y20 =0.1154 X20 =0.0548y21 =0.0625 X21＜X W（0.036）
此操作回流比下提馏段理论塔板数为10（块）
全塔理论塔板数N T =20（块）
⑵ R=1.3R min时，
精馏段：
X1 =0.9105 y2 =0.9217 X2 =0.8499 y3 =0.8877
X3 =0.7786 y4 =0.8412 X4 =0.7022 y5 = 0.7951
X5 =0.6281 y6 =0.7432 X6 =0.5629 y7 =0.7008
X7 = 0.51038 y8 =0.6665 X8 =0.47081 ＜X F（0.4852）
提馏段：
Y9 =0.6305 X9 =0.4316 y10 =0.5768 X10 =0.3776
y11 =0.5031 X11 =0.3106 y12 =0.4115 X12 =0.2373
y13 =0.3113 X13 =0.1674 Y14 =0.2157 X14 =0.1090
y15 =0.1359 X15 =0.0654 y16 =0.0762 X16＜X W（0.036）
⑶ R=1.5R min时，
精馏段：
X1 =0.9105 y2 =0.9256 X2 =0.8469y3 =0.8821
X3 =0.7692 y4 =0.8291 X4 =0.6833 y5 =0.7704
X5 =0.5900 y6 =0.7128 X6 =0.5249 y7 =0.6621
X7 =0.4659 ＜X F（0.4852）
提馏段：
Y8 =0.6093 X8 =0.4098 y9 =0.5345 X9 =0.3382
Y10 =0.4390 X10 =0.2583 y11 =0.3325 X11 =0.1815
Y12 =0.2301 X12 =0.1174 y13 =0.1445 X13 =0.0699
Y14 =0.0813 X14 =0.0378 y15 =0.03851 X15＜X W（0.036）⑷ R=1.7R min时，
精馏段：
X1 =0.9105 y2 =0.9244 X2 =0.8448y3 =0.8777
X3 =0.7617 y4 =0.8188 X4 =0.6679 y5 =0.7522
X5 =0.5748 y6 =0.6862 X6 =0.4932 y7 =0.6283
X7 =0.42933 ＜X F（0.4852）
提馏段：
Y8 =0.5496 X8 =0.3519 y9 =0.4486 X9 =0.2658
Y10 =0.336 X10 =0.1839 y11 =0.2292 X11 =0.1168
Y12 =0.1416 X12 =0.0684 y13 =0.0783 X13 =0.0364
Y14 =0.0365 X14＜X W（0.036）
⑸ R=1.9R min时，
精馏段：
X1 =0.9105 y2 =0.9232 X2 =0.8427y3 =0.8736
X3 =0.7548 y4 =0.8093 X4 =0.6538 y5 =0.7355
X5 =0.5530 y6 =0.6426 X6 =0.46535＜X F（0.4852）
提馏段
Y7 =0.5865 X7 =0.3869
Y8 =0.4860 X8 =0.2961 y9 =0.3695 X9 =0.2069
Y10 =0.2551 X10 =0.1322 y11 =0.1594 X11 =0.07783
Y12 =0.0896 X12 =0.0419 y13 =0.0436 X13＜X W（0.036）捷算法计算
⑴ R=1.2R min=1.7237
N min=lg[(X
D /1-X
D
)/(X
D
/1-X
D
)]/lgα= 7.9265
X=(R-R min )/(R+1)=0.1055
Y=0.75×(1-X0.5668)=0.5404
因为 Y=(N- N min)/(N+1) 所以 N=(Y+ N min)/(1-Y)=18.42) (包括釜)
⑵ R=1.42R min=2.0110
X=0.1908 Y=0.4567 N=15.43(包括釜)
⑶ R=1.6R min=2.2982
X=0.2613 Y=0.3995 N=13.86(包括釜)
⑷ R=1.8R min=2.5855
X=0.3205 Y=0.3565 N=12.87(包括釜)
⑸ R=2.0R min=2.8728
X=0.3709 Y=0.3225 N=12.17(包括釜)
回流比R为1.1~2.0倍R min，步长为0.1R min时各塔段及全塔理论塔板数如下表：
最佳操作回流比R=2.01196 最佳理论塔板数N T =14（块）
塔板效率
t=(t d+t b)/2=(112.6+146.63)/2=129.62℃
μ甲苯=μ20+△μ（t－20）/△t=0.586+[-0.0035×（129.62－20）]=0.2023
μ二甲苯=μ20+△μ（t－20）/△t=0.687+[-0.0042×（129.62－20）]=0.2266 μAV =Σx iμLi = X FμL甲苯+ X FμL二甲苯 =0.4852×0.2023+0.2266×0.5148=0.2148
E=0.563-0.276LogaμAV +0.0815（ LogaμAV）2=0.6245
Nｅ= N/ 1.1E =14/0.7240=20.37 圆整为21块
第二部分结构设计
塔精馏段第一块塔板的设计
一、塔顶实际气液相体积流量
ρ=ρ20+△ρ（t d－20）/△t
对液相来说：
ρL二甲苯=ρ20+△ρ（t d－20）/△t=864+[-0.875×（112.6－20）]=782.975 Kg/m3 ρL甲苯=ρ20+△ρ（t d－20）/△t=869+[-0.978×（112.6－20）]=778.437 Kg/m3
ρL=Σx iρL i=ρL甲苯 X1+ρL二甲苯（1－X1）
=778.437×0.9105+782.975×（1－0.9105）=781.25 Kg/m3
M L=Σx i M i= M甲苯X1+M二甲苯（1－X1）
=92×0.9105+106×（1－0.9105）=93.2554
对气相来说：
ρG =PM G/RT =PΣy i M i/RT
=101325×[X D M甲苯+（1－X D）M二甲苯]/8.314×（273.15+t d）
=101325×[0.9581×92+（1-0.9581）×106]/8.314×（273.15+112.6）
=2.9251 Kg/m3
V G =（R+1）DM G/ρG=（2.0110+1）×61.38×92.5866/2.9251=5849.85
V L =RDM L/ρL=2.0110×61.38×93.2554/781.25=14.734
的选择
二、塔板间距H
T
H
=0.45m
T
三、确定液汽的动能参数
V L/ V G=0.0412
查表 C20=0.084
σ=σ20+△σ（t－20）/△t
σ二甲苯=σ20+△σ（t－20）/△t=28.99+（-0.109）×（112.6－20）=18.8966 σ甲苯=σ20+△σ（t－20）/△t=28.53+（-0.113）×（112.6－20）=18.0662 σ=Σx iσ i
=σ甲苯X D+σ二甲苯（1－X D）=18.0662×0.4852+18.8966×（1－0.4852）=18.4937 C= C20（σ/20）0.2=0.084×（18.4937/20）0.2 =0.0836
四、计算液泛速度U F（U max）
U F =C=0.0836×（781.25-2.9251/2.9251）0.5=1.37 m/s 五、空塔气速
U G =0.7U F =0.7×1.37=0.959 m/s
六、确定溢流方式
L W/D =0.7
A d/A=0.088
W d/D=0.14
七、根据V G求D
A G =V G/ U G =5849.85/0.959×3600=1.694
A G =A（1－A d/A）
A=1.857
D=（4A/π）0.5=（4×2.1708/3.14）0.5=1.54m
圆整后D=1.6m
八、计算圆整后实际气速
A=πD2/4=3.14×1.62/4=2.01m2
A G = A（1－A d/A）=2.01×（1－0.088）=21.83
U G = V G/ A G =5849.85/1.83×3600=0.8879
U G/ U F =0.8879/1.37=0.648
l W =0.7D=0.7×1.6=1.12m
W d =0.14D=0.14×1.6=0.224m
A d =0.088A =0.1634 m2
九、确定溢流堰高度h w和堰上液层高度h ow
选h w =0.05m
V L/ l W2.5=1.734/1.122.5=13.16
E W =1.032
h ow =0.0028E W（V L/ l W）2/3=0.0028×1.032×（14.734/1.12）2/3=0.016m
h w + h ow =0.05+0.016=0.066m=66mm
十、板面筛孔位置设计
1、板面筛孔孔径d o =5mm
中心距t / d o =3
板厚t p =3.5mm
2、计算开孔区面积A a
A a =A－2 A d
A a =1.857－2×0.1634=1.530 m2
3、求开孔率υ
υ= A0/ A a =0.907（d o / t）2=0.907×（1/3）2=0.101
4、计算塔板开孔面积
A0=υA a =0.101×1.530=0.1546
5、孔速
U0 = V G/ A0=5849.85/0.1546×3600=10.511 m/s
6、孔数
N= A0/（πd o2/4）=0.1546/（3.14×0.0052）/4=7878（个）
十一、水力学性能参数的计算、校核
1、液沫夹带分率的校核
E G =0.057{U G/[H T－2.5（h w + h ow）]}/ σ
=0.057×[0.8879/（0.45－2.59×(0.05 +0.016）]/18.4937=0.0098〈10%
2、塔板压降
①干板压降
h0=（U0/C0）2（ρG/ρL）/2g=（10.5107/0.8）2（2.9251/781.25）/2×9.8=0.0329m
②液体静压降
H e =β（h w + h ow ）=0.59×0.066=0.0389m ③表面压力降
h σ=4×10-3
×σ/g ρL d o =4×10-3
×18.4937/（9.8×781.25×0.005）=0.0019m 单板压降 △h= h 0+ h e =0.0329+0.0389=0.0718m 3、液面落差 △＜h 0/2 忽略 4、塔板漏液情况校验 ①产生漏液的干板压降h 0／
h 0／=0.0056+0.13（h w + h ow ）- h 0=0.0056+0.13×0.066-0.0019=0.0123 ②工作状态下K= （h 0/ h 0／）0.5
=（0.0329/0.0123）0.5
=1.6368〉1.5
5、降液管液泛情况校验
①选取降液管下缘到下层塔板距离 20mm A da =0.02×l W =0.02×1.12=0.0224m 2
②液体流出降液管的阻力损失
h da =1.39（V L /3600 A da ）2
/g=1.39×（14.734/3600×0.0224）2
/9.8=0.0047 ③计算液层高度H d ，泡沫层高度H d H d =△H t + h w + h ow +△+ h da
=0.0718+0.05+0.016+0.004730=0.1425 H d ／= H d /υ=0.1425/0.5=0.285
H d ／(H T + h w) =0.285／(0.5+0.05)=0.568＜1符合 ④液体在降液管中停留时间的校验
τ=3600 H d A d / V L =3600×0.1425×0.1634/14.734=5.69 s> 3 s 十二、负荷性能图及操作性能评定
1、负荷性能图 ⑴漏液线
漏液点的干板压降为：
H 10=0.0056+0.13×(h w +h ow )- h σ
h
w
=0.05 hσ= 0.0019
⑴最大气相负荷线（最大允许液沫夹带线）
h
ow
= 0.0028 E W (V L/ L W)2/3
= 0.0028×1.032×(V L /1.12)2/3]}= 0.579(V L )2/3
H1
=0.0056＋0.13×(0.05＋0.596V L2/3)-0.0019=0.0102＋0.0775(V L )2/3干板压力降的表示式
h0 =（U0/C0）2（ρG/ρL）/2g=0.0125V
G
2
得漏液点V G和V L的关系
V G=（0.816＋6.2(V L )2/3）1/2
绘出漏液线如图中的线①
⑵液体流量下限线
h
ow
= 0.596 E W (V L)2/3 V L =0.0010
V L=1200 A d H d=1200×0.1998×0.3112=74.6133
绘出液体流量如图中的线②
⑶液体流量上限线
停留时间τ= H d A d / V L=0.1425×0.1634/ V L = 3 V L =0.0077
绘出液体流量上限线③
⑷降液管液泛线
H
d￠= H
d／
/υ=H
T
+h
w
(△H t+ h w + h ow+△+ had) /υ= H
T +h
w①
①
H T =0.45 h
w
=0.05 △=0 ② h
ow
= 0.596(V L )2/3 ②
h da=1.39（V L/0.0224 ）2/g= 282.68 (V L)2③△ h= h0+ h e ④
h0=0.0125（V G）2 ⑤
H e =β（h w + h ow）=0.03+0.3516(V L )2/3 ⑥
把②③④⑤⑥代入①
所以V G = （13.6-75.808(V L )2/3- 22614.4(V L )2 )1/2
绘出液泛线④
⑸雾沫夹带上限线
Eg=0.0057/σ(u/ H
T -2.5×（h
w
+ h
ow
） )3.2
0.1=0.0057/18.4937(V
G /1.83/ 0.45-2.5×（0.05 + 0.596(V
L
)2/3） )3.2
V G =3.625-16.162(V
L
)2/3
绘出雾沫夹带上限线⑤
2、操作性能评定
本设计的操作条件为V L =0.0041 m3/s V G =1.6250 m3/s 由图知 最小负荷V G 、min = 1.15 m3/s V L 、min =0.0024 m3/s
最大负荷V G 、max =2.84 m3/s V L 、max =0.0067 m3/s
a 操作弹性系数
K T 、G =V G 、max / V G 、min =2.84/1.15=2.46 K T 、L =V L 、max / V L 、min =0.0067/0.0024=2.79
b 、设计工作点安定系
对气相负荷上限：K A 、G =V G 、max / V G =2.84/1.6250=1.75 对气相负荷下限：K /A 、G =V G / V G 、min =1.6250/1.15=1.41 对液相负荷上限：K A 、L =V L 、max / V L =0.0067/0.0041=1.63 对液相负荷下限：K /A 、L =V L / V L 、min =0.0041/0.0024=1.71
第三部分结束语
通过本次对双组分连续精馏筛板塔的设计，我了解了设计要求，掌握了设计步骤，学会熟练地计算在给定原料组成及处理量、产品组分或分离要求的情况下的设计过程，更为以后在工作中似的实际运用打下了良好的基础。
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、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。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔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质热传递，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）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 化工原理课程设计 设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计 化工原理课程设计任务书 ?设计任务 分离含苯35% ，甲苯65%的二元均相混合液，要求所得单体溶液的浓度不低于97% 。（以上均为质量分率） 物料处理量：20000吨/年。（按300天/年计） 物料温度为常温（可按20℃计）。 ?设计内容 设计一常压下连续操作的板式精镏塔，设计内容应包含： 方案选择和流程设计； 工艺计算（物料、热量衡算，操作方式和条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）； 主体设备设计，塔板选型和布置，流体力学性能校核，操作负荷性能图，附属设备选型； 绘制工艺流程示意图、塔体结构示意图、塔板布置图； （设计图纸可手工绘制或CAD绘图） ?计算机辅助计算要求 物性计算 ①编制计算二元理想混合物在任意温度下热容的通用程序； ②编制计算二元理想混合物在沸腾时的汽化潜热的通用程序。 气液相平衡计算 ①编制计算二元理想混合物在任意温度下泡点、露点的通用程序； ②编制计算二元理想混合物在给定温度、任意组成下气液分率及组成的通用程序。 精馏塔计算 ①编制计算分离二元理想混合液最小回流比的通用程序； ②编制分离二元理想混合液精馏塔理论塔板逐板计算的通用程序。 采用上述程序对设计题目进行计算 ?报告要求 设计结束，每人需提交设计说明书（报告）一份，说明书格式应符合毕业论文撰写规范，其内容应包括：设计任务书、前言、章节内容，对所编程序应提供计算模型、程序框图、计算示例以及文字说明，必要时可附程序清单；说明书中各种表格一律采用三线表，若需图线一律采用坐标纸（或计算机）绘制；引用数据和计算公式须注明出处（加引文号），并附参考文献表。说明书前后应有目录、符号表；说明书可作封面设计，版本一律为十六开(或 A4幅面)。 摘要 化工生产和现在生活密切相关，人类的生活离不开各色各样的化工产品。设计化工单元操作，一方面综合了化学，物理，化工原理等相关理论知识，根据课程任务设计优化流程和工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备和机械制图等软件对数据和图形进行处理。 本次设计旨在分离苯和甲苯混合物，苯和甲苯化学性质相同，可按理想物系处理。通过所学的化工原理理论知识，根据物系物理化学特性及热力学参数，对精馏装置进行选型和优化，对于设备的直径，高度，操作条件（温度、压力、流量、组成等）对其生产效果，如产量、质量、消耗、操作费用 BeiJing JiaoTong University HaiBin College 化工原理课程设计 说明书 题目：年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续 精馏塔的设计 院（系、部）：化学工程系 姓名： 班级： 学号： 指导教师签名： 2015 年4 月12 日 摘要 目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。 关键词：气液传质分离；精馏；浮阀塔 ABSTRACT Currently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process. The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air. The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray. And then draw the dray load map. Key words：gas-liquid mass transfer；rectification；valve tower 目录 板式精馏塔设计任务书 (3) 设计题目： (3) 二、设计任务及操作条件 (3) 三、设计内容： (3) 一．概述 (5) 1.1 精馏塔简介 (5) 1.2 苯-甲苯混合物简介 (5) 1.3 设计依据 (5) 1.4 技术来源 (6) 1.5 设计任务和要求 (6) 二．设计方案选择 (6) 2.1 塔形的选择 (6) 2.2 操作条件的选择 (6) 2．2.1 操作压力 (6) 2.2.2 进料状态 (6) 2.2.3 加热方式的选择 (7) 三．计算过程 (7) 3.1 相关工艺的计算 (7) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7) 3.1.2 物料衡算 (8) 3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8) 3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9) 3.1.5逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.6 全塔效率的估算 (11) 3.1.7 实际板数的求取 (13) 3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13) 3.2.1 精馏塔的物性计算 (13) 3.2.2 塔径的计算 (15) 3.2.3 精馏塔高度的计算 (17) 3.3 塔板结构尺寸的计算 (18) 3.3.1 溢流装置计算 (18) 3.3.2塔板布置 (19) 3.4 筛板的流体力学验算 (21) 3.4.1 塔板压降 (21) 3.4.2液面落差 (22) 3.4.3液沫夹带 (22) 3.4.4漏液 (22) 3.4.5 液泛 (23) 3.5 塔板负荷性能图 (23) 3.5.1漏夜线 (23) 3.5.2 液泛夹带线 (24) 3.5.3 液相负荷下限线 (25) 3.5.4 液相负荷上限线 (25) 3.5.5 液泛线 (26) 3.6 各接管尺寸的确定 (29) 3.6.1 进料管 (29) 3.6.2 釜残液出料管 (29) 3.6.3 回流液管 (30) 3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30) 四．符号说明 (30) 五．总结和设计评述 (31) 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 西北师大学 化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 专业: 化学工程与工艺年级:2011 题目: 苯—甲苯精馏塔设计 前言 课程设计是化工原理课程的一个重要的实践教学容，是在学习过基础课程和化工原理理论与实践后，进一步学习化工设计的基础知识、培养化工设计能力的重要环节。通过该设计可初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法、得到化工设计能力的基本锻炼，更能从实践中培养工程意识、健全合理的知识结构。 此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备，它是利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离。在精馏塔中，料液自塔的中部某适当位置连续的加入塔，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分（称回流液）回入塔顶，其余作为塔顶产品（称馏出液）连续排出。塔釜产生的蒸汽沿塔板上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔实现多次接触，进行传质传热过程，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。 课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节，是对我们进行的一次综合性设计训练。通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识，还能培养我们独立分析和解决实际问题的能力。更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。当代大学生应具有较高的综合能力，特别是作为一名工科学生，还应当具备解决实际生产问题的能力。课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为毕业论文等奠定基础。更为将来打下一个稳固的基础。 虽然为此付出了很多，但在平常的化工原理课程学习中总是只针对局部进行计算，而对参数之间的相互关联缺乏认识，所以难免有不妥之处，望垂阅者提出意见，在此表示深切的意。 作者 2013年12月 《化工原理课程设计》报告 年处理5.4万吨苯-甲苯精馏装置设计 学院：化学化工学院 班级：应用化学101班 姓名：董煌杰 学号：10114308（14） 指导教师：陈建辉 完成日期：2013年1月17日 序言 化工原理课程设计是化学工程与工艺类相关专业学生学习化工原理课程必 修的三大环节之一，起着培养学生运用综合基础知识解决工程问题和独立工作能力的重要作用。 综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (1) 二、设计计算 (3) 1）设计方案的选定及基础数据的搜集 (3) 2) 精馏塔的物料衡算 (7) 3) 塔板数的确定 (9) 4) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15) 5) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (21) 6) 塔板主要工艺尺寸的计算 (23) 7) 塔板负荷性能图 (27) 三、个人总结 (36) 四、参考书目 (37) 化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏板式塔的设计专业年级：11级化工本2 姓名：申涛 指导老师：代宏哲 2014年7月 目录 一序言 (3) 二板式精馏塔设计任务书 (4) 三设计计算 (5) 1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 1.2 精馏塔的物料衡算 (8) 1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18) 1.6 筛板的流体力学验算 (21) 1.7 塔板负荷性能图 (24) 四设计结果一览表 (30) 五板式塔得结构与附属设备 (31) 5.1附件的计算 (31) 5.1.1接管 (31) 5.1.2冷凝器 (33) 5.1.3 再沸器 (33) 5.2 板式塔结构 (34) 六参考书目 (36) 七设计心得体会 (36) 八附录......................................................................................... 错误!未定义书签。 一序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 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。 | ' 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) 设计任务书 设计题目： 苯－甲苯连续精馏浮阀塔设计 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 100Kmol h 进料组成： 0.45f x = 馏出液组成： 98.0=d x 釜液组成： 02.0=w x （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器： 泡点回流 回流比： min (1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设 计 要 求 ： (1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 (2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 (3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。 目录 摘要 ........................................................................................................................................................................... I 绪论 (1) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (5) 1.1基础物性数据 (5) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (5) 1.2.1已知条件 (5) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (6) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7) 1.2.5操作线方程 (7) 1.2.6用逐板法算理论板数 (7) 1.2.7实际板数的求取 (8) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 1.3.1进料温度的计算 (9) 1.3.2操作压力的计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.3平均摩尔质量的计算 (9) 1.3.4平均密度计算 (10) 1.3.5液体平均表面张力计算 (11) 1.3.6液体平均粘度计算 (12) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12) 1.4.1塔径的计算 (12) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 1.5.1溢流装置计算 (14) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (15) 1.7塔板流体力学验算 (16) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (16) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (17) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (18) 1.8塔板负荷性能图 (19) 1.8.1雾沫夹带线 (19) 1.8.2液泛线 (19) 1.8.3 液相负荷上限线 (21) 1.8.4漏液线 (21) 1.8.5液相负荷下限线 (21) 1.9小结 (22) 第二章热量衡算 (23) 2.1相关介质的选择 (23) 2.1.1加热介质的选择 (23) 2.1.2冷凝剂 (23) 2.2热量衡算 (23) 第三章辅助设备 (28) 西北师范大学 化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 专业: 化学工程与工艺年级:2011 题目: 苯—甲苯精馏塔设计 学生姓名: 卢东升 学号: 201173020228 2014年1月3日 前言 课程设计是化工原理课程的一个重要的实践教学内容，是在学习过基础课程和化工原理理论与实践后，进一步学习化工设计的基础知识、培养化工设计能力的重要环节。通过该设计可初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法、得到化工设计能力的基本锻炼，更能从实践中培养工程意识、健全合理的知识结构。 此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备，它是利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离。在精馏塔中，料液自塔的中部某适当位置连续的加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分（称回流液）回入塔顶，其余作为塔顶产品（称馏出液）连续排出。塔釜产生的蒸汽沿塔板上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质传热过程，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。 课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节，是对我们进行的一次综合性设计训练。通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识，还能培养我们独立分析和解决实际问题的能力。更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。当代大学生应具有较高的综合能力，特别是作为一名工科学生，还应当具备解决实际生产问题的能力。课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为毕业论文等奠定基础。更为将来打下一个稳固的基础。 虽然为此付出了很多，但在平常的化工原理课程学习中总是只针对局部进行计算，而对参数之间的相互关联缺乏认识，所以难免有不妥之处，望垂阅者提出意见，在此表示深切的谢意。 作者 2013年12月 * 化工原课程设计* 换热器工艺初步设计 学生：学号： 专业：班级： 成绩： 指导教师： 设计时间：年月日至年月日 环境与生命科学系 目录 绪论 (3) 塔板的工艺设计 (4) 一、精馏塔全物料衡算 (4) 二、常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (4) 三、理论塔板的计算 (8) 四、塔径的初步计算 (9) 五、溢流装置 (11) 六、塔板分布、浮阀数目与排列 (12) 塔板的流体力学计算 (14) 一、气相通过浮阀塔板的压降 (14) 二、淹塔 (14) 三、雾沫夹带 (15) 四、塔板负荷性能图 (16) 塔附件设计 (19) 一、接管 (19) 二、简体与封头 (20) 三、除沫器 (20) 四、裙座 (21) 五、手孔 (21) 塔总体高度的设计 (21) 一、塔顶部空间高度 (21) 二、塔的底部空间高度 (21) 三、塔总体高度 (21) 附属设备设计 (21) 绪论 1、工艺流程简介 连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等． 原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进行传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品． 2、主要设备的型式 塔的类型选择板式塔，板式塔的主要构件有塔体，塔板及气液进、出口等塔板的选择。 塔板选择浮阀塔板。浮阀塔板结构简单，即在塔板上开若干个孔，在每个孔的上方装上可以上下浮动的阀片，操作时，浮阀可随上升气量的变化自动调节开度，当气量较小时，阀片的开度亦较小，从而可使气体能以足够的气速通过环隙，避免过多的漏液，当气量较大时，阀片浮起，开度增大，使气速不致过高。浮阀塔板的优点是生产能力大，操作弹性大，气液接触状态良好，塔板结构简单，安装容易，压强小，塔板效率高，液面梯度小，使用周期长等。 3、操作压力的确定 采用操作压力为常压，即P＝4 kPa (表压)。 4、进料状态与塔板数，塔径，回流量及塔的热量负荷都有密切的关系. 蒸汽加热，其优点是可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜只须安装鼓泡管，不须安置宠大的传热面。这样在设计费用上可节省许多。5、加热方式的确定 6、热能的利用 蒸馏过程的特征是重复地进行汽化和冷凝，因此，热效率很低，所以塔顶蒸汽和塔底残液放出的热量利用要合理，这些热量的利用，要考虑这些热量的特点，此外，通过蒸馏系统的合理设置，也可以节能。 化工原理课程设计 –––––板式精馏塔的设计 姓名单素民 班级 1114071 学号 111407102 指导老师刘丽华 河南城建学院 序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (3) 1.设计方案的确定 (3) 2.精馏塔的物料衡算 (3) 3.塔板数的确定 (4) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11) 7.筛板的流体力学验算 (13) 8.塔板负荷性能图 (15) 9.接管尺寸确定 (30) 二、个人总结 (32) 三、参考书目 (33) 河西学院 Hｅxi Ｕniｖersiｔy 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计学院：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师： 2014年１２月6日 目录 化工原理课程设计任务书 1．概述 (5) 1.1序言 ....................................................................................................................... ５ 1.2再沸器?5 1.3冷凝器?5 2．方案的选择及流程说明?6 3.塔的工艺计算?6 3.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率?７ 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 3．3物料衡算?7 4．塔板数的确定 (7) 4.1理论塔板数T N (7) 4.2最小回流比及操作回流比?8 ４.３精馏塔的气、液相负荷?８ 4.4操作线方程 .............................................................................. 错误!未定义书签。 4．５图解法求理论塔板数 (9) 4.6实际板层数?9 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据................................................. 错误!未定义书签。 5.1操作压力?9 5．２操作温度?１0 10 ５.３平军摩尔质量? 5.4平均密度?１1 ５.5液体平均表面张力 ........................................................................................... 1２ 5.6液体平均黏度 ..................................................................................................... 1２ 13 ６.精馏塔的塔体工艺尺寸? 6.1塔径 (13) 6.2空塔气速 (13) 6.3实际空塔气速 (14) 6．４精馏塔有效高度?错误!未定义书签。 7．踏板主要工艺尺寸的设计......................................................................................... １5７.１塔板布置 .......................................................................................................... 1８ 7.２.塔板布 置………………………………………………………………………….1８ 目录 一、苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计任务书———————————————2 （一）设计题目———————————————————————————2 （二）操作条件———————————————————————————2 （三）设计内容———————————————————————————2 二、苯-甲苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）—————————— 3 （一）设计方案的确定及工艺流程的说明————————————————4 （二）全塔的物料衡算————————————————————————4 （三）塔板数的确定—————————————————————————4 （四）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算——————————6 （五）精馏段的汽液负荷计算—————————————————————7 三、苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列）——————————————8 四、苯立式管壳式冷凝器的设计—工艺计算书（标准系列）————————8 （一）确定流体流动空间———————————————————————9 （二）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据————————————9 （三）计算热负荷——————————————————————————10 （四）计算有效平均温度差——————————————————————11 （五）选取经验传热系数K值—————————————————————12 （六）估算换热面积—————————————————————————12 （七）初选换热器规格————————————————————————13 （八）核算总传热系数K0———————————————————————13 （九）计算压强降——————————————————————————13 目录 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 3 课程设计报告内容 (4) 4 对设计的评述和有关问题的讨论 (22) 5 参考书目 (22) 1苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 1．课程设计的目的 2 课程设计题目描述和要求 本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下： 原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)% 原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号）t/h [单号] （10+0.1*学号）t/h [双号] 产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号] xd=96%，xw=1% [双号] 工艺操作条件如下： 常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：3 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 《化工原理》课程设计 设计题目苯-甲苯精馏塔的设计 学生 指导教师讲师 年级 专业 系部 课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 原料苯含量：质量分率= 45.5% 原料处理量：质量流量=20.5t/h 产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1% 2、操作条件 常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。 3、设备型式：筛板塔 三、设计容 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算（物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等） 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径 （2）塔板（降液管、溢流堰、塔板布置等） （3）塔高 4、流体力学验算与操作负荷性能图 5、辅助设备选型（冷凝器、再沸器、泵、管道等） 6、结果汇总表 7、设计总结 8、参考文献 9、塔的设计条件图（A2） 10、工艺流程图（A3） 四、图纸要求 1、带控制点的工艺流程图（2＃图纸）； 2、精馏塔条件图（1＃图纸）。 摘要：本设计对苯—甲苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括：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精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。 3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。 4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。 关键词：苯—甲苯；分离过程；精馏塔 襄樊学院 化工原理课程设计 论题：分离苯-甲苯混合物的精馏塔设计 系别：化学工程和食品科学学院 班级：化学工程和工艺0711 指导老师：田志高 学生姓名：张力 学号： 07115042 目录 一、前言 (1) （一）塔设备设计概述： (1) （二）板式精馏塔设备选型及设计 (1) 二、设计方案的确定 (2) 三、精馏塔的工艺计算和论叙 (3) （一）精馏塔的物料衡算 (3) （二）塔板数的确定 (4) （四）.塔体工艺尺寸的计算: (7) （五）板式塔的塔板工艺尺寸计算： (9) 四、筛板的流体力学验算 (12) 五、塔板负荷性能图： (14) 1、漏夜线： (14) 2、液沫夹带线： (15) 3、液相负荷下限线： (16) 4、液相负荷上限线： (16) 5、液泛线： (17) 6、负荷性能图： (18) 六、板式塔的结构和附属设备： (18) （一）塔顶结构： (18) 七、塔体设计总表： (19) 八、方案优化 (20) 一、前言 （一）塔设备设计概述： 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气（或汽）液或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。 塔设备中常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。 最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节和检修容易。 （二）板式精馏塔设备选型及设计 因为板式塔处理量大、效率高、清洗检修方便且造价低，故工业上多采用板式塔。因而本课程设计要求设计板式塔。 1、工业上常见的几种的板式塔及其优缺点： Ⅰ、浮阀塔：在塔板开孔上方，安装可浮动的阀片，浮阀可随气体流量的变化自动调 摘要 在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。塔设备一般分为级间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。70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔。苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。 关键词：苯甲苯精馏塔 第一章文献综述 1.1苯 1.1.1苯的来源 工业上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生产，甲苯歧化、烷基苯脱烷基等过程也是苯重要的工业来源，由煤焦化副产提供的苯占的比例已经很小。不同国家和地区的苯供应情况各不相同：美国主要从重整汽油中获得；西欧主要来自裂解汽油；中国则主要由重整汽油及炼焦副产品生产。由重整汽油及裂 解汽油分离苯在石脑油经催化重整所得的重整汽油中，约含苯6％（质量），用液-液萃取法将重整汽油中芳烃分出，再精馏得到苯、甲苯、二甲苯。由烃类裂解得到的裂解汽油中，苯含量最高可达40％（质量）,工业上也用液-液萃取的方法从中抽提芳烃,然后精馏得苯等芳烃组分,但萃取前需先用催化加氢方法除去裂解汽油中的烯烃及含硫化合物等杂质。（见芳烃抽提） 脱烷基制苯所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯，由芳烃的供需平衡决定。烷基苯脱烷基工艺可分为催化脱烷基法和热脱烷基法。催化脱烷基法反应温度500～650℃，压力3.0～7.0MPa,用负载于氧化铝上的铬、钴或钼系催化剂，特点是能耗低，但因催化剂易结焦，需有较大的氢／烷基苯比，俗称氢油比。此外，还要求原料中非芳烃含量不能太高。热脱烷基法允许原料中非芳烃含量较高,反应温度比催化脱烷基法高约100～200℃，压力为3.0～10.0MPa，特点是操作比较简单,但能耗大、反应器材料要求高。两种脱烷基法流程十分相似(图2),其主要差异只是在反应器构造上。原料与氢混合加热后进入反应器。反应后，混合物经冷却进入气液分离器，分出氢气等气相物料。液相混合物经稳定塔、白土处理器，最后再经精馏塔得产品苯。脱烷基反应的关键是维持正常温度，温度过高引起苯收率下降和严重结焦，故应及时移出反应热（可用低温氢为冷却剂）。两种脱烷基的甲苯单程转化率都在70％～85％，苯收率95％～98％。苯-甲苯体系板式精馏塔设计
年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续精馏塔的设计
苯-甲苯板式精馏塔的课程设计
化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页
苯甲苯精馏塔课程设计说明书
苯与甲苯精馏塔课程设计
化工原理课程设计苯-甲苯板式精馏塔设计
化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计
苯-甲苯连续精馏浮阀塔课程设计
苯-甲苯精馏塔设计
苯-甲苯精馏塔课程设计
化工原理课程设计苯甲苯的分离(筛板塔)
苯-甲苯筛板精馏塔课程设计
苯-甲苯精馏塔顶冷凝器设计
苯-甲苯浮阀精馏塔课程设计
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苯-甲苯
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