2 精馏塔的工艺计算 2.1精馏塔的物料衡算 2.1.1基础数据 （一）生产能力： 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成： 乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求： 馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 01.0=D HK x ，005.0=W LK x ， 表2.1 进料和各组分条件 由《分离工程》P65式3-23得： ,1 ,,1LK i LK W i HK D LK W z x D F x x =-=--∑ （式2. 1） 2434.13005 .001.01005 .0046875.0015625.08659.226=---+? =D Kmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100
5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表 2.2精馏塔工艺计算 2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度 纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）： C C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=- 表2-3 物性参数 注：压力单位0.1Mpa ，温度单位K 编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544 总计 226.8659 13.2434 213.6225 组份 相对分子质量 临界温度C T 临界压力C P 苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8 41.0 乙苯 106 617.2 36.0 名称 A B C D
烷烃的结构与性质 1.基本性质 1.1烷烃的结构特点 除甲烷外，还有一系列性质跟它很相似的烃，如乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等，这类烃称为烷烃。 （1）每个碳原子形成四个共价键，且碳原子之间只以单键相连成链状。 （2）碳原子的剩余价键均与氢原子结合。 （3）烷烃C n H2n+2分子中含有(n－1)个C－C，（2n+2）个C－H键，共含有（3n+1）个共价键。 （4）超过三个碳原子的烷烃分子中的碳，并不在一条直线上，而是呈锯齿状。 （5）分子式（碳原子数）不同的烷烃一定互为同系物，分子式相同（结构不同）的烷烃一定互为同分异构体。 1.2烷烃的通式和物理通性 烷烃的通式为C n H2n+2（n≥1），甲烷是最简单的烷烃,也是氢含量最高(25%)的氢化物；烷烃中含氢的质量分数随着碳原子数的增多而减小，逐渐趋向于14.3%。 常温下，随着碳原子数的增多，烷烃由气态→液态→固态递变，其中C1～C4的烷烃为气态，新戊烷为气态，在标准状况下为液态。 由于烷烃结构相似，随着相对分子量的增大，熔、沸点和密度逐渐递增（甲烷、乙烷、丙烷的熔点稍有反常）。 烃基：烃分子去掉一个或几个氢原子后剩余的部分叫烃基。常用“R－”表示，如果是一元饱和烃基，“R－”的通式为：－C n H2n+1(n≥1)。 2.性质应用 烷烃的化学性质与甲烷相似，除发生燃烧和取代反应外，与酸、碱和氧化剂一般不发生反应。 ①能燃烧：C n H2n+2+3n1 2 + O2???→ 点燃nCO2+(n+1)H2O ②易与X2取代（生成一卤代物） C n H2n+2+Cl2???→ 光照C n H2n+1Cl+HCl (可能存在同分异构体) ③能发生裂化反应：(C16H34为例) C16H34???→ 高温C8H18+C8H16
化学工程与工艺专业 《化工原理》课程设计说明书 题目：浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计姓名： 班级学号： 指导老师： 同组学生姓名： 完成时间：
《化工原理》课程设计评分细则 说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(<60) 评审 单元 评审要素 评审内涵 评审等级 检查 方法 指导 老师 评分 检阅 老师 评分 设计 说明书 35% 格式规范 是否符合规定的格式要求 5-4 4-3 3-2 2-1 格式 标准 内容完整 设计任务书、评分标准、 主要设备计算、作图、后记、参考文献、小组成员及 承担任务 10-8 8-6 6-4 4-1 设计 任务书 设计方案 方案是否合理及 是否有创新 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 工艺计算 过 程 计算过程是否正确、 完整和规范 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 设计 图纸 30% 图面布置 图纸幅面、比例、标题栏、明细栏是否规范 10-8 8-6 6-4 4-1 图面布 置标准 标注 文字、符号、代号标注 是否清晰、正确 10-8 8-6 6-4 4-1 标注 标准 与设计 吻合 图纸设备规格 与计算结果是否吻合 10-8 8-6 6-4 4-1 比较图纸与说明书 平时 成绩 20% 出勤 计算、上机、手工制图 10-8 8-6 6-4 4-1 现场 考察 卫生 与纪律 设计室是否整洁、 卫生、文明 10-8 8-6 6-4 4-1 答辩 成绩 15% 内容表述 答辩表述是否清楚 5-4 4-3 3-2 2-1 现场 考察 内容是否全面 5-4 4-3 3-2 2-1 回答问题 回答问题是否正确 5-4 4-3 3-2 2-1 总 分 综合成绩 成绩等级 指导老师 评阅老师 （签名） （签名） 年 月 日 年 月 日
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
2精馏塔的工艺计算 2.1精馏塔的物料衡算 2.1.1基础数据 （一）生产能力: 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成: 乙苯 212.6868Kmol/h ;苯 3.5448 Kmol/h ;甲苯 10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求: 馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 由《分离工程》P65式3-23得: LK W Z — X LK ,W D = F ------------- 1 — X HK ,^ — X LK ,W 1-0.01-0.005 W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 表2.1 进料和各组分条件 编号 组分 f i /kmol/h f i /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100 HK ，D LK ，W X iK ， W/ = 0.0 0 5 X HK . D =0.01 （式 2. 1） D =226.865护 空遊8305 =13.2434Kmol/h
=2 1 36 2 2 50.0 0 5=1.06 8 Kmol/h 2, W
cb = f2 -?2 =10.6 34 31.0 6 8 19.5 6 6 Kmol/h d3 =D X3. D =13.2434X0.01 =0.132434 Kmol/h X3, D 03 = f s -d s =212.6868-0.132434 =212.5 54 Kmol/h 表2-2 物料衡算表 编号组分f i/kmol/h 馏出液d i 釜液⑷i 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯10.634 3 9.5662 1.0681 3 乙苯212.6868 0.132 4 212.5544 总计226.8659 13.2434 213.6225 2.2精馏塔工艺计算 2.2.1操作条件的确定 、塔顶温度纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学P199）: ln(P S/P C) =(1 -x)」(Ax + Bx1.5 +Cx3 +D X6) X =1 -T/Tc 表2-3 物性参数
塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 （一）塔径 D 参考下表 初选板间距H T =0.40m,取板上液层高度 H L =0.07m 故： ①精馏段： H T -h L =0.40-0.07=0.3 11 220.00231394.3()()()()0.04251.04 3.78s L s V L V ρρ== 查图表 20C =0.078；依公式 0.20.2 2026.06( )0.078( )0.0733 C C σ ===； max 0.078 1.496/u m s == = ，则： u=0.7?u =0.7?2.14=1.047m/s 故： 1.265D m = ==； 按标准，塔径圆整为1.４m, 则空塔气速为2244 1.04 0.78/1.3s V u m s D ππ?= ==? 塔的横截面积2221.40.63644 T A D m ππ === ②提馏段： 11 ''22''0.002771574.8 ()()()()0.05070.956 5.14s L s V L V ρρ==；查图 20C 0.2 0.2 22.09()0.0680.069420C C σ?? ==?= ??? ； max 1.213/u m s == ， '0.70.7 1.2130.849/u u m s =?=?=； ' 1.20D m ===； 为了使得整体的美观及加工工艺的简单易化,在提馏段与精馏段的塔径相差不大的情况下选择相同的尺寸; 故:D '取1.４m 塔的横截面积:''2221.4 1.32744 T A D m π π = = =
空塔气速为22 440.956 '0.720/1.3 s V u m s D ππ?= ==? 板间距取0.4m 合适 （二）溢流装置 采用单溢流、弓形降液管、平形受液盘及平形溢流堰，不设 进流堰。各计算如下： ①精馏段： 1、溢流堰长 w l 为0.7D ，即：0.7 1.40.91w l m =?=； 2、出口堰高 h w h w =h L -h ow 由l w /D=0.91/1.４=0.7, 2.5 2.5 8.28 10.480.91 h w L l m ==查手册知： E 为1.03 依下式得堰上液高度： 2 2 33 2.84 2.848.281.030.013100010000.91h ow w L h E m l ????==?= ? ????? 故：L ow h -h 0.070.0130.057w h m ==-= 3、 降液管宽度d W 与降液管面积f A 有/w l D =0.7查手册得/0.14,/0.08d f T W D A A == 故：d W =0.14D=0.14 ?1.3=0.182m 2220.080.08 1.30.106244f A D m π π ==??= ()0.10620.418.55,0.0023 f T s A H s s L τ?===>符合要求 4、降液管底隙高度0h 取液体通过降液管底隙的流速0u =0.1m/s 依式计算降液管底隙高度0h ， 即：000.0023 0.0250.910.1 s w L h m l u = ==? ②提馏段： 1、 溢流堰长'w l 为0.7'D ，即：'0.7 1.40.91w l m =?=； 2、 出口堰高'w h '' w L ow h =h -h ； 由 '/D=0.91/1.4=0.7w l ，'2.5 2.5 9.98 12.630.91 h w L l m = =查手册知 E 为1.04依下式得堰上液高度：
乙醇水溶液连续板式精馏塔设计
第一章前言 乙醇在工业，医药，民用等方面，都有很广泛的应用，是一种很重要的原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，所以，想得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行，塔内装有若干层塔板和充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器，回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔形，特别是在石油，化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的是F1型和V-4型。F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，采用轻阀。浮阀塔具有下列优点：1，生产能力大。2，操作弹性大。3，塔板效率高。4，气体压强降及液面落差较小。5，塔的造价低。浮阀塔不宜处理宜结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。
第二章绪论 §2.1 设计方案 本设计任务为分离乙醇-水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。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入精馏塔内。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，其余部分经产品冷 凝器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，故操作回流比取最小回流比的1.4 倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 §2.2 设计方案的确定及流程说明 §2.2.1选塔依据 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了升气管和泡罩，在塔板开孔上设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量上下浮动，自行调节，使气缝速度稳定在某一数值。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。塔径从200mm到6400mm，使用效果均较好。 浮阀塔之所以这样广泛地被采用，是因为它具有下列特点： (１) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加20～40％，而接近于筛板塔。 (２) 操作弹性大，一般约为5～9，比筛板、泡罩、舌形塔板的操作弹性要大得多。 (３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 (４) 压强小，在常压塔中每块板的压强降一般为400～660N/m2。 (５) 液面梯度小。 (６) 使用周期长。粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。
目录 设计任务书 一、概述 1、精馏操作对塔设备的要求和类型 (4) 2、精馏塔的设计步骤 (5) 二、精馏塔工艺设计计算 1、设计方案的确定 (6) 2、精馏塔物料衡算 (6) 3、塔板数的确定 (7) 的求取 (7) 3.1理论板层数N T 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 4.1操作温度的计算 (11) 4.2平均摩尔质量的计算 (11) 4.3平均密度的计算 (12) 4.4液相平均表面张力计算 (12) 4.5液体平均粘度计算 (13) 5、精馏塔塔体工艺尺寸计算 5.1塔径的计算 (14) 5.2精馏塔有效高度的计算 (15) 6、塔板主要工艺尺寸计算 6.1溢流装置计算 (16) 6.2塔板的布置 (17) 6.3浮阀计算及排列 (17) 7、浮阀塔流体力学性能验算 (19) 8、塔附件设计 (26) 7、精馏塔结构设计 (30)
7.1设计条件 (30) 7.2壳体厚度计算………………………………………………… 7.3风载荷与风弯矩计算………………………………………… 7.4地震弯矩的计算………………………………………………… 三、总结 (27) 化工原理课程设计任务书 一、设计题目: 甲醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件: 年产量: 95%的甲醇17000吨 料液组成(质量分数): (25%甲醇，75%水) 塔顶产品组成(质量分数): (95%甲醇，5%水) 塔底釜残液甲醇含量为6% 每年实际生产时间: 300天/年,每天24小时连续工作 连续操作、中间加料、泡点回流。 操作压力：常压 塔顶压力4kPa(表压) 塔板类型：浮阀塔 进料状况：泡点进料 单板压降：kPa 7.0 厂址：安徽省合肥市 塔釜间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为0.5Mpa 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书. 设计内容包括： 1、 精馏装置流程设计与论证 2、 浮阀塔内精馏过程的工艺计算 3、 浮阀塔主要工艺尺寸的确定 4、 塔盘设计 5、 流体力学条件校核、作负荷性能图 6、 主要辅助设备的选型 四、设计说明书内容 1 目录 2 概述(精馏基本原理) 3 工艺计算 4 结构计算 5 附属装置评价 6 参考文献 7 对设计自我评价 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主
目录 目录 (1) 精馏塔再沸器工艺课程设计 (2) 1.设计任务及设计条件 (2) 2.方案论证 (2) 3.估算设备尺寸 (3) 4.传热系数校核 (3) 5.循环流量校核 (7) 6.设计结果汇总 (12) 7.工艺流程图 (13) 8.带控制点的工艺流程图 (13)
精馏塔再沸器工艺设计 1.设计任务及设计条件 (1) 设计任务：精馏塔塔釜，设计一台再沸器 (2) 再沸器壳层和管层的设计条件： 潜热γ 0=812.24kJ/kg 热导率λ =0.023W/(m?K) 粘度=0.361mPa?s 密度ρ0=717.4kg/m3 管层流体83℃下的物性数据： 潜热γi=31227.56kJ/kg 液相热导率λi=0.112 W/(m?K) 液相粘度=0.41 mPa?s 液相密度=721 kg/m3 液相定压比热容=2.094kJ/(kg?K) 表面张力=1.841×10-2N/m 汽相粘度=0.0067 mPa?s 汽相密度=0.032 kg/m3 蒸汽压曲线斜率(Δt/Δp)s=2.35×10-3m2?K/kg 2.方案论证 立式热虹吸再沸器是利用塔底釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，使得釜液在精馏塔底与再沸器间流动循环。 立式热虹吸再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。由于结垢原因，壳层不能采用机械方法清洗，因此壳层不适宜用高黏度或较脏的加热介质，本设计中壳层介质为乙醇蒸汽，较易清洗。
3.估算设备尺寸 计算热流量Φ为 )(1038.33600/100024.81215005W q b m b ?=??==Φγ 计算传热温差m t ?为 (11583)(8583) 10.82()(11583)(8583) m t K Ln ---?= =-- 假设传热系数K=XX ，估算传热面积A p 为 拟用传热管规格230?φ，管长L=3000m ，计算总传热管数N T N T = 10063 03.014.334 .2840=??= L d A p π 若将传热管按正三角形排列，则可用N T =3a(a+1)+1，b=2a+1，D=t(b-1)+（2~3）d 0计算壳径D 为 D=32×(37-1)+3×30≈1400mm 取管程进口管径Di=250mm ，出口管直径D 0=600mm 。 4.传热系数校核 （1）显热段传热系数K CL 设传热管出口处汽化率xe ＝0.048，则可计算循环流量q mt ： )/(72.34048 .06000 s kg x q q e mb mt === ① 显热段管内表面传热系数 则计算传热管内质量流速G 为 )(534.01006026.04 14 .34 )]/([03.65534 .072.342222m N di Si s m kg S q G T i mt =??= = ?===π 雷诺数Re 为
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 1.组分的饱和蒸汽压οi p（mmHg）
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35.3×103kJ/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）
烷 烃 四、烷烃 1、烷烃的概念 烃分子中的碳原子间只以单键结合形成链状，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，也称为烷烃，其通式为C n H 2n+2。 烃分子失去一个氢原子后所剩余的部分叫烃基，用“—R”表示。烷烃失去氢原子后的原 —CH —CH —C 【注意】（1）烷烃首先是烃，分子里只含C 和H 两种元素。 （2）烷烃分子里只有两种键：碳碳单键（这是烷烃的重要结构特点）和碳氢单键，具有“单”“链”“饱”的结构特点。 （3）烷烃分子结合成链状。 可以是“直链”，例如：CH 3－CH 2－CH 3、CH 3－CH 2－CH 2－CH 3；也可以含有“支链”，例如： 、 。但结合为环状的不是烷烃， 例如： ，属于环烷烃，通式为C n H 2n ，化学性质与烷烃相似。 2、烷烃的物理性质 烷烃的物理性质一般随着分子中碳原子数的递增而呈现规律性的变化。 （1）溶解性：烷烃均不溶于水而易溶于有机溶剂，液态烷烃本身也可以作为有机溶剂。 （2）状态：常温常压下，碳原子数小于等于4的烷烃一般呈气态，碳原子在5~16之间 的烷烃常温下为液态，碳原子数大于16的烷烃常温下为固态（但新戊烷在常温下为气体）。 （3）密度：随着碳原子数的增加，烷烃密度逐渐增大，但都小于水的密度。 （4）熔沸点：烷烃的熔沸点一般较低，其变化规律如下： ①随着碳原子数的增加，相对分子质量逐渐增大，熔沸点逐渐升高。 ②对碳原子数相同的烷烃而言，支链越多，熔沸点越低。 CH 3 CH CH 2 CH 3 CH CH 3 CH 3 CH 3— C H 2—CH —CH 3 3 —CH 2 2 H 2C —
课程设计说明书 学院：生态与资源工程学院 专业班级：2012级化学工程与工艺(1)班课程名称：化工原理课程设计 题目：苯-乙苯连续精馏塔的设计学生姓名：蔡学号：20124121036 指导老师：杨自涛 2015年6
目录 一、设计说明书 (3) 2.1塔设备在化工生产中的作用和地位 (4) 2.2筛板塔的结构特点及应用场合 (4) 2.3主要物性数据 (4) 三、精馏塔的物料衡算 (5) 3.1进料组成 (5) 3.2全塔的物料衡算 (5) 3.3相对挥发度和回流比的确定 (5) 3.4塔板数的计算 (7) 3.4.1理论塔板数的计算 (7) 3.4.2实际塔板数的计算 (8) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 4.1平均压力PM (8) 4.2平均温度tm (9) 4.3平均分子量 (9) 4.4平均密度 (10) 4.5液体的平均表面张力 (10) 4.6液体平均粘度 (11) 五、汽液负荷计算 (11) 六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11) 6.1塔径 (11) 6.2溢流装置 (13) 6.3弓形降液管宽度Wd和截面Af (14) 6.4降液管底隙高度 (15) 6.5塔高 (16) 七、塔板的流体力学验 (16) 7.1降液管液泛 (16) 7.2降液管内停留时间 (17) 7.3液沫夹带 (17) 7.4漏液 (17) 八、塔板负荷性能图 (18) 8.1液沫夹带线 (18) 8.2液泛线（气相负荷上限线） (18) 8.3液相负荷上限线 (19) 8.4漏液线（气相负荷下限线） (19) 8.5液相负荷下限线 (20) 8.6操作线与操作弹性 (20) 九、设计评述 (21) 十、参考文献 (21)
目录 第一章概述 (4) 第二章脱丙烯精馏塔工艺计算 (5) 2.1 设计方案简介 (5) 2.2 主要物性数据 (5) 2．3物料衡算 (5) 2.3.1确定关键组分塔顶、塔底的分布量. (6) 2.4确定塔操作条件 (6) 2.4.1.确定塔顶温度： (6) 2.4.2.确定进料温度。 (6) 2.4.3.确定塔底温度. (7) 2.4.4. 各组分相对挥发度 (7) 2.5确定最小回流比。 (8) 2.6理论塔板数与实际板数。 (8) 2.6.1.求定最少理论板数 (8) 2.6.2. 计算实际回流比R及理论塔板数 (9) 2.6.3.计算全塔平均板效率 (9) 2.6.4. 计算实际塔板数和进料板位置 (9) 2.7确定冷凝器和再沸器的热负荷 Q Q (10) ,C r 第三章物料的性质计算 (12) 3.1 求气液负荷 (12) 3.2 平均摩尔质量的计算 (12)
3.2.1 塔顶平均摩尔质量计算 (12) 3.2.2 进料平均摩尔质量计算. (12) 3.2.3 塔底平均摩尔质量计算. (13) 3.3 平均密度计算 (13) 3.3.1 气体平均密度计算 (13) 3.3.2 液体平均密度计算 (13) 3.3.3 液体平均表面张力计算。 (15) 3.3.4 液体平均粘度的计算。 (15) 第四章精馏塔的工艺尺寸计算。 (17) 4.1 塔高的计算。 (17) 4.1.1 塔径D的计算。 (17) 4.2 塔板设计 (18) 4.2.1 确定塔板溢流形式 (18) 4.2.2降液管以及溢流堰的尺寸 (18) 4.2.3核算阀孔动能因数及孔速 (20) 4.2.4计算塔板开孔率 (20) 4.2.5 浮阀塔板设计的校核 (20) 4.2.6 塔板负荷性能图。 (22) 第五章塔附属设备的设计 (25) 5.1主要接管尺寸的计算 (25) 5.1.1进料管 (25) 5.1.2回流管 (25)
关于烷烃结构的几个习题 1．一氯戊烷的同分异构体有种；一氯戊烷中含有两个“—CH3”的结构为____ 种。 2．某化合物的分子式为C5H11Cl，它的可能的结构只有4种，且已知其中有2个—CH3、2个—CH2—、1个—CH—、1个—Cl。该化合物的这4种结构简式分别为： 3．烷烃分子可看成由—CH3、—CH2—、—CH—、—C—结构组合而成。如果某烷烃分子中间存在这四种基团，最少应含有_________个碳原子，其结构简式可写成： ___________________________________或________________________________ 4．在烷烃分子中的各种基团：—CH3、—CH2—、—CH—、—C—中的碳原子依次被称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3和n4表示。试根据不同烷烃的组成和结构，分析出烷烃（除甲烷外）中各原子数的关系。 （1）烷烃中氢原子数n0与n1、n2、n3和n4的关系是n0= 。 （2）四种碳原子数之间的关系是n1= 。 （3）若分子中n2=n3=n4=1，则该分子可能的结构简式为：。5．立方烷是一种新合成的烃，其分子为正方体结构，其碳架结构为： （１）立方烷的分子式为_________________。 （２）该立方烷的二氯代物具有的同分异构体的数目为_________种。 6．有机分子的构造式中，四价的碳原子以一个、二个、三个或四个单键分别连接 一个、二个、三个或四个其它碳原子时，被分别称为伯、仲、叔或季碳原子（也 可以分别称为第一、第二、第三或第四碳原子），例如化合物A中有5个伯碳 原子，仲、叔、季碳原子各1个。请只用6个叔碳原子（其余的为氢原子）建造一个不含烯、炔健的烃的结构式。 7．科学家于1978年制得一种物质A，A可以看作是烃B中的所有氢原子被烃C的一价取代基取代而得，A不能使溴的四氯化碳溶液褪色，A中的氢原子被一个氯原子取代只得一种物质。一定量的C完全燃烧，所得的水和二氧化碳的物质的量之比值为1.25，C的异构体不超过3种，而C的二溴代物为3种。 一定量的B完全燃烧生成的二氧化碳和水的物质的量的比值为2，B的相对分子质量介于26~78之间。 试回答下列问题： （1）计算B的化学式，并说明其最可能的空间结构或写出其结构简式。 （2）写出C的二溴代物的结构简式。 （3）推测出A的化学式为。 8．某链烷烃A，在催化剂的作用下裂解后得到烷烃和烯烃的混合物B。B中不含A、炔烃及H2。取2.24L （标准状况）的B通过足量的溴水充分反应后，溴水增重2.45 g，剩余气体C的体积则减少了3/4。使C 在足量的O2中充分燃烧，得到2.2 g的CO2和1.35 g的H2O。求烃A的化学式和相对分子质量。
( 二〇一二年七月八日 化工原理课程设计说明书 题目:4.3万吨/年甲醇连续精馏塔设计学生姓名:胡浩学院:化工 学院专业:过程装备与控制工程班级:过控09-2 指导教师:武朝军教授 摘要 本设计是以甲醇-水物系为设计物系,以筛板塔为精馏设备分离甲醇和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传输设备,广泛用于精馏、吸收等传质过程中。此设计针对二元物系甲醇-水的精馏问题进行分析,选取、计算、核算、绘图等,是比较完整的精馏设计过程。
通过逐板计算法得出理论半数为7块,回流比为2.286,算出塔回收率为94%,实际塔板数为17块,进料位置为第三块板,在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为2.0m,有效塔高为9.375 m,人孔数3个。通过筛板塔板的流体力学验算,证明各指标数据均符合标准。本次设计过程正常,操作合适。 关键词:甲醇、水分离,二元精馏,筛板塔板连续精馏 摘要 (2 引言 (5 精馏与塔设备简介 (5 第1章二元连续板式精馏塔的工艺计算 (6 1.1设计方案 (6 1.2选塔依据 (6 1.3物料衡算与操作线方程 (6 1.3.1间接蒸汽加热方式下的物料守恒 (7 1.3.2 最小回流比的确定 (8 1.3.3 min N 的计算 (9 1.3.4 理论塔板N T 的确定 (9 1.3.5逐板计算法确定理论塔板数 (10 1.4实际塔板数的确定 (12 1.4.1塔板总效率的估计 (12 第2章塔和塔板主要工艺尺寸的设计 (14
2.1设计中所用的参数的确定 (14 2.1.1定性温度的确定 (14 2.1.2精馏段参数 (14 2.1.3提留段参数的确定 (15 2.1.4液体表面张力的确定: (16 2.2塔径的计算 (17 2.2.1精馏段塔径的计算 (17 2.2.2提留段塔径的计算 (18 2.3溢流装置与液体流型 (19 2.3.1溢流堰(出口堰 (19 2.3.2 降液管的相关计算 (20 第3章塔板的设计 (22 3.1塔板布局 (22 3.1.1开孔区的计算 (22 3.1.2溢流区 (22 3.1.3安定区 (22 3.1.4无效区 (23 3.2筛板塔筛孔的计算及其排列 (23 3.2.1筛孔的直径 (23
甲烷烷烃 1．复习重点 1．甲烷的结构、化学性质； 2．烷烃的定义、命名、同系物、同分异构体及典型的取代反应。 2．难点聚焦 1.有机物：含碳．化合物叫做有机化合物 ．．．，简称有机物。 (除CO、CO2、碳酸盐、碳化物、硫氰化物、氰化物等外) 它们虽然含碳，但性质和组成与无机物很相近，所以把它们看作为无机物。也就是说，有机物一定含碳元素，但含碳元素的物质不一定是有机物。而且有机物都是化合物，没有单质。 那么究竟哪些物质是有机物，哪些物质是无机物，有什么判断依据呢？我们可以通过有机物与无机物的主要区别加以判断。 3.有机物的组成 C、H、O、N、S、P、卤素等元素。 构成有机物的元素只有少数几种，但有机物的种类确达三千多种？ 几种元素能构几千万种有机物质？(学生自学后概括) 有机物种类之所以繁多主要有以下几个原因： ①碳原子最外电子层上有4个电子，可形成4个共价键； ②有机化合物中，碳原子不仅可以与其他原子成键，而且碳碳原子之间也可以成键； ③碳与碳原子之间结合方式多种多样，可形成单键、双键或叁键，可以形成链状化合 物，也可形成环状化合物；(结构图5—1)
④相同组成的分子，结构可能多种多样。(举几个同分异构体) 在有机物中，有一类只含C、H两种元素的有机物。 4.烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又叫烃 在烃中最简单的是甲烷，所以我们就先从甲烷开始学起。 甲烷 一、甲烷的物理性质 (学生回答)无色、无味，难溶于水的，比空气轻的，能燃烧的气体，天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。 收集甲烷时可以用什么方法？(1.向下排空气法，2.排水法) 二、甲烷的分子结构 已知甲烷的气体密度在标准状况下为0.717 g/L，其中含碳的质量分数为75％，含氢质量分数为25％，求甲烷的分子式。(平行班提示：M=ρV m) a.计算甲烷的摩尔质量 因为摩尔质量=气体摩尔体积×密度 =22.4L/mol×O.7179/L =16 g/mol 所以甲烷的分子量为16。 b.按分子量和质量分数计算一个甲烷分子中C、H原子的个数 C原子数：16×75％÷12=1 H原子数：16×25％÷1=4 所以甲烷的分子式为CH4。 甲烷的分子式：CH4电子式：结构式： 用短线表示一对共用电子对的图式叫结构式。 上述结构式都不能表明甲烷分子的真实构型 ［模型展示］甲烷分子的球棍模型和比例模型。 得出结论：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。
乙醇—水连续精馏塔的设计 目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇20%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于4%（均为质量分数）。 已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 20 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80 t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：天津地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 设计容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算 （3）塔和塔板主要工艺尺寸的计算（a、塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定； b、塔板的流体力学验算； c、塔板的负荷性能图） （4）设计结果概要或设计一览表 （5）精馏塔工艺条件图 （6）对本设计的评论或有关问题的分析讨论
目录 一、精馏流程的确定 (3) 二、课程设计报告容 (3) 1.塔的物料计算 (3) 1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 (3) 1.2 平均摩尔质量 (3) 1.3 物料衡算 (3) 2.塔板数的确定 (4) 2.1 理论塔板数的求取 (4) 2.2 全塔效率 (6) 2.3 实际塔板数 (6) 3.塔点工艺条件及物性数据计算 (6) 3.1 操作压强 (6) 3.2 温度 (6) 3.3 平均摩尔质量 (7) 3.4 平均密度 (7) 3.5 液体表面力 (9) 3.6 液体黏度 (9) 4.精馏段气液负荷计算 (10) 5.塔和塔板主要工艺尺寸计算 (11) 5.1 塔径 (11) 5.2 溢流装置 (12) 5.3 塔板布置 (15) 5.4 筛孔数与开孔率 (15) 5.5 塔的有效高度（精馏段） (16) 5.6 塔高计算 (16) 6.筛板的流体力学验算 (16) 6.1 气体通过筛板压强降相当的液柱高度 (16) 6.2 雾沫夹带量的验算 (18) 6.3 漏液的验算 (18) 6.4 液泛验算 (18) 7.塔板负荷性能图 (19) 7.1 雾沫夹带线（1） (19) 7.2 液泛线（2） (20) 7.3 液相负荷上限线（3） (21) 7.4 漏液线（气相负荷下限线）（4） (21) 7.5 液相负荷下限线（5） (22) 8.筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23) 9.精馏塔的附属设备及接管尺寸 (24) 三、设计小结 (25) 四、主要参考文献 (25)
目录 1 设计任务书 (1) 1.1 设计题目……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.2 已知条件……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3设计要求………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2 精馏设计方案选定 (1) 2.1 精馏方式选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.2 操作压力的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.4 加料方式和加热状态的选择…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.3 塔板形式的选择………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.5 再沸器、冷凝器等附属设备的安排…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.6 精馏流程示意图………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3 精馏塔工艺计算 (2) 3.1 物料衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2 精馏工艺条件计算……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3热量衡算………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4 塔板工艺尺寸设计 (4) 4.1 设计板参数………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………