天津商业大学食品科学与工程系
化工原理课程设计
说明书
设计题目：《分离苯—甲苯混合物5000kg/h的连续操作精馏装置》
设计者：班级食品科学与工程1202姓名林政燏日期2014年12月25日设计指导人：签名日期
设计答辩成绩：
答辩委员会：签名
日期
绪论 (4)
二设计任务书 (5)
1．设计题目 (5)
2.设计方案的选定及基础数据搜集 (5)
3.相平衡 (7)
三设计计算 (9)
1.精馏塔物料衡算 (9)
1.1原料液及塔顶、塔底产品摩尔分数 (9)
1.2原料液及塔顶、塔底产品平均摩尔质量 (9)
1.3物料衡算 (9)
2塔板数的确定 (10)
1、理论塔板数N T的计算 (10)
1.1最小回流比及操作回流比的计算 (10)
1.2求精馏段气、液相负荷 (10)
1.3求操作线方程 (10)
1.4图解法计算理论板数 (10)
2、实际板层数的计算 (11)
四工艺条件及相关物性数据的计算 (11)
1、操作压力计算 (11)
2、操作温度计算 (12)
3、平均摩尔质量计算 (12)
4、平均密度计算 (13)
5、液体平均表明张力计算 (15)
6、液体平均黏度计算 (15)
7气液负荷计算 (16)
五精馏塔塔体工艺尺寸计算 (17)
1、塔径的计算 (17)
2、精馏塔有效高度的计算 (18)
六塔板主要工艺尺寸计算 (18)
1、溢流装置计算 (18)
1.1堰长lw (18)
1.2溢流堰高度W h (18)
1.3弓形降液管宽度d W和截面积f A (18)
1.4降液管底隙高度h0 (18)
2、塔板布置 (19)
2.1塔板的分块 (19)
2.2边缘区宽度确定 (19)
2.3开孔区面积计算 (19)
七筛板的流体力学验算 (19)
1.精馏段流体力学计算 (19)
1．1塔板压降 (19)
1.1．1干板阻力c h算 (19)
1.1.2气体通过液层的阻力L h算 (19)
1.1.3液体表面张力的阻力σh算 (19)
1.2雾沫夹带 (20)
1.3漏液 (20)
1.4液泛 (20)
2.提馏段流体力学计算 (20)
2.1塔板压降 (20)
2.1．1气体通过液层的阻力L h算 (20)
2.1.2干板阻力c h算 (20)
2.13液体表面张力的阻力σh算 (21)
2.2雾沫夹带 (21)
2.3漏液 (21)
2.4液泛 (21)
八塔板负荷性能图 (21)
1精馏段 (21)
1.1雾沫夹带线 (21)
1.2液泛线 (22)
1.3液相负荷上线 (23)
1.4漏液线 (23)
1.5液相负荷下限 (24)
2提馏段 (24)
2.1雾沫夹带线 (24)
2．2液泛线 (24)
2．3液相负荷上线 (25)
2．4漏液线 (25)
2.5液相负荷下限 (26)
九板式塔附件设计 (26)
1.总塔结构 (26)
2.冷凝器 (27)
3.再沸器 (27)
十精馏塔设计计算结果摘要 (27)
十一对本设计的评述 (27)
十二参考文献 (30)
十三附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）
緒论
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。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。塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，所以操作回流比采取最新回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
板式精馏塔设计任务书
设计题目
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
二、设计任务
进料量：21.6千吨/年
操作周期：300×24＝7200小时/年
进料组成：50%（质量分率）
塔顶产品组成：93%
塔底∶<2﹪
压力∶4kpa
单板压降∶<0.7kpa
全塔效率:50%
进料热状况参数∶自选
回流比∶自选
设计方案的选定及基础数据的搜集
本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。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人精馏塔内。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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，热效率比较低，但塔顶冷凝器放出的热量很多，但其能量品位较低，不能直接用于塔釜的热源，在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一，充分利用了能量。
塔板的类型为筛板塔精馏，筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm，筛孔在塔板上作正三角形排列。筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：
(１)结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。(２)处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。(３)塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。(４)压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。筛板塔的缺点是：
(１)塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。(２)操作弹性较小(约2～3)。(３)小孔筛板容易堵塞。下图是板式塔的简略图：
表1
苯和甲苯的物理性质
项目分子式分子量M 沸点（℃）
临界温度t C
（℃）临界压强P C （kPa）苯A C 6H 678.1180.1288.56833.4甲苯B
C 6H 5—CH 3
92.13
110.6
318.57
4107.7
表2
苯和甲苯的饱和蒸汽压
温度C
080.1859095100105110.6
A
P,kPa101.33116.9135.5
155.7179.2204.2
240.0
B
P，kPa40.046.054.063.374.386.0
;
温度t/℃80.284889296100104108110.4
x
A
1.00.830.6390.5080.3760.2550.1550.0580
y
A
1.00.930.820.720.5960.4520.3040.1280
表3常温下苯—甲苯气液平衡数据（[2]：8P例1—1附表2）
温度C
080.1859095100105
液相中苯的摩尔分率 1.0000.7800.5810.4120.2580.130
汽相中苯的摩尔分率 1.0000.9000.7770.6300.4560.262
表4纯组分的表面张力([1]：378附录图7)
温度8090100110120
苯，mN/m 甲苯，Mn/m 21.2
21.7
20
20.6
18.8
19.5
17.5
18.4
16.2
17.3
表5组分的液相密度([1]：382附录图8)
温度(℃)8090100110120苯,kg/3
m814805791778763
甲苯,kg/3
m809801791780768
表6液体粘度μL（[1]：365
P）
温度(℃)8090100110120
苯（mP a.s）0.3080.2790.2550.2330.215甲苯（mP a.s）0.3110.2860.2640.2540.228
表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据
温度t ℃液相中苯的摩尔分率
x
气相中苯的摩尔分率
y
110.560.000.00
109.91 1.00 2.50
108.79 3.007.11
107.61 5.0011.2
105.0510.020.8
102.7915.029.4
100.7520.037.2
98.8425.044.2
97.1330.050.7
95.5835.056.6
94.0940.061.9
92.6945.066.7
91.4050.071.3
90.1155.075.5
80.8060.079.1
87.6365.082.5
86.5270.085.7
85.4475.088.5
84.4080.091.2
83.3385.093.6
82.2590.095.9
81.1195.098.0
80.6697.098.8
80.2199.099.61
80.01100.0100.0
三设计计算
精馏塔的物料衡算
（1）原料液及塔顶塔底产品的摩尔分数。
苯的摩尔质量M a=78.11kg/kmol 甲苯的摩尔质量Mb=92.13kg/kmol
54
013.92/5.011.78/5.011
.78/5.0x F =+=94
.013
.92/07.011.78/93.011
.78/93.0x D =+=012
.013
.92/99.011.78/01.011
.78/01.0x W =+=
原料液，及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
)/(kg .56843.192)54.01(11.7854.0kmol M F =?-+?=)/(kg 78.953.192)94.01(11.7894.0kmol M D =?-+?=)
/91.96(kg 3.192)012.01(11.78012.0kmol M W =?-+?=物料衡算
原料处理量)
/(35.48.24
30056.8421600000
h kmol F =??=
总物料衡算D+W=35.48(Kmol/h)
苯物料衡算84.56F=78.95D+91.96W F=35.48
联立解得
D=19.47(Kmol/h)
W=15.91(Kmol/h)
式中
F------原料液流量D------塔顶产品量W------塔底产品量
塔板数的确定
（1）理论板层数NT 的求取
苯一甲苯属理想物系，可采图解法求理论板层数。由手册查的苯甲苯物系的气液平衡数据，绘得x-y 图。
采用作图法球的最小回流比。在平衡图的对角线上，自点e(0.54,0,54)作垂线ef 即为进料线q 线，该线与平衡线的交点坐标为
Y=0.774x=0.54
最小回流比为Rmin=(xd-y)/(y-x)=0.709取操作回流比为
28
.18.1==m R R ②求精馏塔的气、液相负荷L=RD=1.28×19.47=24.9216
V=(R＋1)×D=2.28×19.47=44.3916L’=L+F=24.9216+35.48=60.4016V’=V=44.3916q=1
③求操作线方程精馏段操作线方程为
.0.41256.01
11+=+++=
+n D n n x R x
x R R y 提馏段操作线方程为
0043
.036.1'''1-=+=+n W n n x V Wx
x V L y （2）图解法求理论板
经图解后
总理论板数为Nt=15(包括再沸器)
进料板位置Nf=6
实际塔板数
精馏段实际塔板数N精=5/0.5=10
提溜段实际塔板数N提=10/0.5=20
精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
提馏段平均压力P m2=（112.3+119.3）/2=115.8kPa
四工艺条件及相关物性数据的计算操作压力计算
塔顶操作压力P＝4+101.3kPa=105.3KPA
每层塔板压降△P ＝0.5kPa
进料板压力F P ＝105.3+0.5×10＝110.3kPa
精馏段平均压力P m1＝（105.3+110.3）／2＝107.8kPa
操作温度计算
依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸气压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下：塔顶温度0.980t =D ℃进料板温度F t ＝85.53℃塔底温度w t =105.0℃
精馏段平均温度m t =（80.9.+85.53）/2=83.24℃提馏段平均温度m t =（85.53+105.0）/2=95.27℃
平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算
由x D=y 1=0.957,代入相平衡方程得x 1=0.959
)
/(69.7813.92)959.01(11.78959.0m ,kmol kg M D L =?-+?=)
/(35.7813.92)983.01(11.78983.0m ,kmol kg M D V =?-+?=进料板平均摩尔质量计算
由上面理论板的算法，得F y ＝0.877，F x ＝0.742
)
/(83.7913.92)877.01(11.78877.0m ,kmol kg M F V =?-+?=
)
/(73.8113.92)742.01(11.78742.0m ,kmol kg M F L =?-+?=塔底平均摩尔质量计算
由xw=0.077,由相平衡方程，得yw=0.171
)/(74.8913.92)171.01(11.78171.0m ,kmol kg M W V =?-+?=)
/(05.9113.92)077.01(11.78077.0m ,kmol kg M W L =?-+?=精馏段平均摩尔质量
)
/(09.79283
.7935.78m kmol kg M V =+=)
/(21.802
73
.8169.78m kmol kg M L =+=
提馏段平均摩尔质量
)
/(79.84274
.8983.79m kmol kg M V =+=)
/(39.862
05
.9173.81m kmol kg M L =+=
平均密度计算
①气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，精馏段的平均气相密度即
)/(88.2)
15.27324.83(314.809
.798.1073m kg RT PV m M Vm
=+??==
ρ
提馏段的平均气相密度
)/(21.3)
15.27395027(314.879
.848.1153,m kg RT PV m M Vm
=+??==
ρ②液相平均密度计算
液相平均密度依下式计算，即
塔顶液相平均密度的计算由t D ＝80.94℃，查手册得
)/(1.809);/(0.81433m kg m kg B A ==ρρ塔顶液相的质量分率
98.0=a a 求得）（得3m ,m
,/kg 9.813;1
.80902
.00.81498.01
m D L D L =+=
ρρ进料板液相平均密度的计算由t F ＝85.53℃，查手册得
)/(36.804);/(6.80833m kg m kg B A ==ρρ进料板液相的质量分率
71
.013
.92)742.01(11.78742.011
.78742.0=?-+??=
A α）
（得3m ,m
,/kg 4.807;36
.80429
.086.80871.01
m F L D L =+=
ρρ塔底液相平均密度的计算由t w＝105.0℃，查手册得
)/(3.785);/(4.78633m kg m kg B A ==ρρ塔底液相的质量分率
066
.013
.92)077.01(11.78077.011
.78077.0=?-+??=
A a ）（得3m ,m
,/kg 9.784;3
.785934
.04.786066.01
m W L W L =+=
ρρ精馏段液相平均密度为
6
.8102
4
.8079.813=+=
Lm ρ提馏段液相平均密度为
）
（3/kg 15.7962
9
.7844.807m Lm =+=
ρ液体平均表面张力计算
液相平均表面张力依下式计算，即
塔顶液相平均表面张力的计算由t D ＝80.94℃，查手册得
)
/(59.21);/(25.21m mN m mN B A ==σσ)/(26.2159.21017.025.21983.0,m mN Dm L =?+?=σ进料板液相平均表面张力的计算由t F ＝85.53℃，查手册得
)/(72.2008.21258.060.20742.0)
/(08.21);/(60.21,m mN m mN m mN Fm L B A =?+?===σσσ塔底液相平均表面张力的计算由t W ＝105.0℃，查手册得
)/(50.2118.19923.026.18077.0)
/(18.19);/(26.18,m mN m mN m mN Wm L B A =?+?===σσσ精馏段液相平均表面张力为
)
/(99.202
72.2026.21m mN Lm =+=σ提馏段液相平均表面张力为
)
/(11.212
72.2050.21m mN Lm =+=σ液体平均粘度计算
液相平均粘度依下式计算，即μLm=Σxiμi
塔顶液相平均粘度的计算由t D ＝80.94℃，查手册得
)(311.0309.0017.0305.0983.0)
(309.0);(305.0,s mPa s mPa s mPa Dm L B A ?=?+?=?=?=μμμ进料板液相平均粘度的计算
由t F ＝85.53℃，查手册得
)(294.0297.0258.0292.0742.0)
(297.0);(292.0,s mPa s mPa s mPa Dm L B A ?=?+?=?=?=μμμ塔底液相平均粘度的计算由tw＝105.0℃，查手册得
)(258.0259.0923.0244.0077.0)
(259.0);(244.0,s mPa s mPa s mPa Dm L B A ?=?+?=?=?=μμμ精馏段液相平均粘度为
)
(303.02
294.0311.0,s mPa m L ?=+=μ提馏段液相平均粘度为
)
(276.02
259
.0294.0,s mPa m L ?=+=
μ气液负荷计算
精馏段：
)
/(00068.06
.810360021
.80.24.923600)/(24.92.19.4728.1)/(0.33690.2360009
.7944.39.3600)
/(44.39.19.47)128.1()1(33s m M V L h kmol D R L s m M V V h kmol D R V Lm Lm S Vm
Vm s =??=?==?=?==??=?=
=?+=+=ρρ提馏段：
)/(0018.015
.796360039
.86.60.43600)/(60.4.35.4819.47
28.1)
/(0.33621
.3360079
.8489.2743600)/(44.39.119)131.1()1()1(33s m M V L h kmol qF D R L s m M V V h kmol F q D R V Lm Lm S Vm Vm s =??=?=
=+?=+?==??=?==?+=-++=ρρ
五精馏塔的塔体工艺尺寸计算
塔径的计算
塔板间距H T 的选定很重要，它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔的操作弹性，以及塔的安装、检修等都有关。可参照下表所示经验关系选取。
表7板间距与塔径关系
塔径D T ，m 0.3～0.50.5～0.80.8～1.6 1.6～2.4 2.4～4.0板间距H T ，
mm
200～300250～350300～450350～600400～600
对精馏段：
初选板间距0.40T H m =，取板上液层高度m h L 06.0=，故0.400.060.34T L H h m -=-=；0338.09.265.810.0.33600068.05.05.0=??? ????? ??=???
? ?????? ??V
S
L S V L ρρ查史密斯关联图得C 20=0.070；依式2
.02020?
?
?
??=σC C 校正物系表面张力为)/m (99.20m N 时2020.980.0720.07132020C C σ????
==?= ? ?????
0.0707
)/(180.190
.290
.26.8100707.0max s m C
V V L
=-=-=ρρρμ可取安全系数为0.7，则（安全系数0.6—0.8），
故
)(0.719826
.014.3.
0.33644)
/(826.0180.17.07.0max
m V D s m S =??==
=?==πμμμ按标准,塔径圆整为1.0m
对提馏段：
初选板间距0.40T H m =，取板上液层高度m h L 06.0=，
故0.400.060.34T L H h m -=-=；112
2
0.0075783.40.090
1.37
2.90S Lm S vm L V ρρ??????
=?= ??? ???????0.0717查[2]：165P 图3—8得C 20=0.068；依式2
.02020??
?
??=σC C =0.069
校正物系表面张力为19.58/mN m 时
)(.0.75759
.014.3.
0.33644)
/(759.008.17.07.0)/(08.121.321.315.796069.0max
max m V D s m s m C S V
V L =??==
=?===-=-=πμμμρρρμ按标准,塔径圆整为1.0m
将精馏段和提溜段相比较可以知道二者的塔径不一致，根据塔径的选择规定，对于相差不大的二塔径取二者中较大的，因此在设计塔的时候塔径取1.0m。
精馏塔有效高度的计算
Z 精=（10-1）*0.4=3.6m Z 提=（20-1）*0.4=7.6m
在精馏塔上方开一人孔，高度为0.8m 所以精馏塔总高度为3.6+7.6+0.8=12m
六塔板主要工艺尺寸的计算
溢流装置计算
因塔径为1m 可以选用单溢流弓形降液管堰长
Lw=0.66D=0.66m
溢流堰高度Hw=hl-how 选用平直
How=84/1000*1*(0.00088*7*3600/0.66)=0.094选取上清液层高度HL=60mm Hw=0.06-0.0094=0.0506m
弓形降液管高度Wd 和截面积Af 由Lw/D=0.66
Af/at=0.0722，Wd/D=0.124
所以Af=0.0722*0.785=0.0567m2Wd=0.124*1=0.124
所以停留时间=3600*Af*Ht/Lh=3600*0.0567*0.4/0.0017*3600=13.34>5所以设计合理弓形降液管低隙高度Ho=Lh/3600*0.66*0.08=0.0167Hw-h0=0.056-0.0167=0.0339所以设计合理
塔板布置
根据经验值取无效区宽度W
c =0.04m、安定区宽度W
s
=0.07m[1]
x=D/2-(W
d +W
s
)=1.0/2-(0.129+0.04)=0.331m
R=D/2-W
C
=1.0/2-0.04=0.46m
代入A
a
=2×[0.331(0.462-0.3312)0.5+3.14/180×0.462Sin-1(0.331/0.46)]=0.551m2筛孔数n与开孔率ψ
取筛空孔径d
O
=5mm，正三角形排列，筛板碳钢厚度δ=3mm
取t/d
O =4.0孔心距t=4×d
O
=3×5=20mm
塔板上的筛孔数n=(1158×103/t2)×A
a
=1158×103/202×0.551=1894孔
塔板上开空区的开空率ψ=A
0/A
a
=0.907/(t/d
O
)2=0.907/16=5.67%(在5—15%范围内)。
每层塔板上开孔面积A
0=ψ×A
a
=0.0567×0.551=0.0312m2
气体通过筛孔的气速uo=v
s /A
o
=0.372/0.0312=11.91m/s
七筛板塔的流体力学验算精馏段流体力学验算
当的液体高度h
p =h
c
+h
L
+h
σ
(1)干板压降相当的液体高度h
L，依d
/δ=5/3=1.67
，
查图4—13[1]可知c
=0.772
，
h
c
=0.051×
(u
o /c
o
)0.5×(p
v
/p
L
)=0.051×(11.56/0.772)0.5×(2.91/802.1)=0.0401
(2)气流穿过板上液层压降相当的液体高度h
L
U a =V
S
/(A
T
-A
F
)=0.271/(0.785-0.0567)=0.037m/s
F a =U
a
(ρ
v
)0.5=0.853×(2.91)0.5=1.46
查的β=0.61，Hl=0.61*(0.0506+0.094)=0.088 (3)克服液体表面张力压降相当的液体高度h
σ
h σ=4σ/(ρ
L
gd
)=4×20.4731×10-3/(802.13×9.81×0.005)=2.86×10-3m
h
p
=0.0372+0.039+2.86×10-3=0.07926m
单板压降Δp=h
p ρ
L
g=0.07926×802.13×9.81=623Pa(设计允许值）
2.雾沫夹带量e v 的验算
e v =5.7×10-6/σ(U a /H T -h
f )3.2
=5.7×10-6/(20.2731×10-3)×[0.51/(0.40-2.5×0.06)]3.2=0.00141kg 液/kg 气<0.1kg 液/kg 气故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带。3.漏液检验
U ow =4.4C 0[(0.0056+0.13h L -h σ)ρL /ρv ]0.5
=4.4×0.772×[(0.0056+0.13×0.06-0.002061）×802.13/2.91]0.5=6.53筛板的稳定性k=U o /U ow =11.91/6.53=1.82(>1.5)故在设计负荷下不会发生过量漏液4.液泛检验
为防止降液管液泛的发生，硬是降液管中青液层高度H d ≤φ(H T +h w )
H d =h p +h L +h d
h d =0.153(L S /l w /h 0)2=0.153×(9.62×10-4/0.65/0.0148)2=0.00153m H d =0.0783+0.06+0.00153=0.140m
取φ=0.5则φ(H T +h w )=0.5×(0.4+0.0511)=0.225m 故H d ≤φ(H T +h w )，在设计负荷下不会发生液泛。
根据以上踏板的各项流体力学验算，可以认为精馏段塔径及各工艺尺寸是合适的。
提留段流体力学验算
1.气体通过筛板压降相当的液体高h p =h c +h L +h σ
(1)干板压降相当的液体高度h L，依d 0/δ=5/3=1.67，、查图4—13可知c 0=0.84，h c =0.051×(u o /c o )0.5×(p v /p L )=0.051×(11.99/0.84)0.5×(2.99/799.96)=0.043
0.072
(2)气流穿过板上液层压降相当的液体高度h L
U a =V S /(A T -A F )=0.363/(0.451/0.0785-0.0567)=0.651m/s F a =U a (ρv )0.5=0.651×(3.24)0.5=1.107取板上液层充气系数ε0为0.64
h l =ε0h L =ε0(h w +h ow )=0.64×0.07=0.0448m (3)克服液体表面张力压降相当的液体高度h σ
课程设计说明书 设计题目：分离苯—甲苯筛板式精馏塔的设计 学号： 0812024057 学生姓名：郭博元杨逍孙娟 专业班级：生工 082 指导教师： 2010 年 11月 15 日
课程设计任务书 一、课题名称 分离苯—甲苯筛板式精馏塔的设计 二、课题条件（原始数据） 一、设计方案的选定原料：苯、甲苯 年处理量： 100000t(十万吨)/年——进料量 原料组成（甲苯的质量分率）：、0.65——0.4 料液初温： 30℃ 操作压力、回流比、单板压降：自选 进料状态：饱和液体进料 塔顶产品浓度： 98.5%——98% 塔底釜液含甲苯量不低于97%——99%（质量分率）塔顶采用全凝器，泡点回流 塔釜：饱和蒸汽间接/直接加热 塔板形式：筛板 生产时间：330天/年，每天24h运行 冷却水温度：20℃～35℃ 设备形式：筛板塔 厂址：沿海某城市（大气压：760mmHg） 三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸
等根据目录列出大标题即可） 1概述 2设计方案的选择及流程说明 3塔板数的计算（板式塔）或填料曾的高度计算（填料塔） 4主要设备工艺尺寸设计 1）塔径及提留段塔板结构尺寸的确定 2）总塔高总、压降 5附属设备选型 6设计结果汇总 7工艺流程图及精馏塔装配图 8设计评述 四图纸要求 1 工艺流程图（在说明书上画草图） 2 精馏塔装配图
目录 摘要 (1) Abstract .......................... 错误!未定义书签。第一章文献综述. (1) 第二章设计方案的确定 (3) 2.1 操作条件的确定 (3) 2.2 确定设计方案的原则 (4) 第三章塔体计算 (6) 3.1 设计方案的确定 (6) 3.2 精馏塔的物料衡算 (6) 第四章塔板计算 (8) 4.1 塔板数的确定 (8) 4.2 精馏段的计算 (12) 4.3提留段的计算 (28) 第五章塔附件设计 (44) 5.1附件的计算 (44) 5.2 附属设备设计 (48) 设计小结 (51) 附录 (52)
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 气相色谱法分离苯和甲苯 姓名：曲连发学号：2011302110074 院系：动科动医学院 一．实验内容 1.熟悉气相色谱仪的构造； 2.了解HP-6890N型气相色谱仪的使用方法； 3.进行苯和甲苯的气相色谱分析，并通过保留时间对组分定性。 二．实验目的 1.通过实验熟悉气相色谱仪的主要构造，掌握基本使用方法，了解氢火焰例子化监测器的工作原理和应用范围，掌握利用保留时间对物质定性的方法； 2.掌握归一化法的原理以及定量分析方法； 3.掌握外标法和外标工作曲线法在气相色谱定量分析中的应用。 三．实验原理 ◆气相色谱仪的一般流程： 1.气路系统 由载气源、载气压力盒流速控制装置、载气压力盒流速显示三部分组成。 ?黑色外表的高压钢瓶内装氮气，作为载气； ?绿色外表的高压钢瓶内装氢气、氧气，作为燃气。 ?转子流量计显示的是柱前流速，不能反映色谱柱内真实的流速。 2.进样系统 ?进样器：分为手动进样针和自动进样器。 ?气化室：“20℃法”即其内温度要高于样品沸点的20℃。 3.分离系统 ?分为填充柱和毛细管柱，现在多用弹性石英的毛细管柱，其渗透性大，速度快，柱效高。 4.检测系统 ?热导池检测器：通用型、浓度型； ?氢火焰离子化检测器：通用型、质量型； ?氮-磷检测器：选择型、质量型； ?电子俘获检测器：选择型、质量型、 5.记录和数据处理 6.温度控制系统 ◆气相色谱分离原理： 试样中的各组分在色谱分离柱中的两相（固定相和流动相）间反复进行分配，由于各组分在性质和结构上的差异，使其被固定相保留的时间不同，随着流动相的移动，各组分按一定次序流出色谱柱。 四．色谱条件 仪器型号：Agilent 6890 N型气相色谱仪； 色谱柱：HP-5弹性石英毛细管柱(30mx0.32mmx0.5μm)； 检测器：FID(氢火焰离子化检测器)； 检测器温度：250℃； 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) 化工原理课程设计 院系：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 班级： 11级化工2班 姓名：李钊 学号：2011321216 指导教师：武芸 2013年12月15日——2014年01月3日 课程设计任务书 一、设计题目 苯-甲苯分离过程浮阀板精馏塔设计 二、设计任务 1.原料名称:苯-甲苯二元均相混合物； 2.原料组成：含苯42%（质量百分比）； 3.产品要求：塔顶产品中苯含量不低于97%，塔釜中苯含量小于1.0%； 4.生产能力：年产量5万吨/年； 5.设备形式：浮阀塔； 6.生产时间：300天/年，每天24h运行； 7.进料状况：泡点进料； 8.操作压力：常压； 9.加热蒸汽压力：270kPa 10.冷却水温度：进口20℃，出口45℃； 三、设计内容 1.设计方案的选定及流程说明 2.精馏塔的物料衡算 3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度） 4.塔板数的确定 5.精馏塔塔体工艺尺寸的计算 6.塔板主要工艺尺寸的计算 7.塔板的流体力学验算 8.塔板负荷性能图 9.换热器设计 10.馏塔接管尺寸计算 11.绘制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸） 12.绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件，A1图纸） 13.撰写课程设计说明书一份 四、设计要求 1.工艺设计说明书一份 2.工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AutoCAD绘制） 五、设计完成时间 2013年12月16日～2014年01月01日 目录 概述 (6) 第一章塔板的工艺设计 (7) 第一节精馏塔全塔物料衡算 (7) 第二节基本数据 (8) 第三节实际塔板数计算 (15) 第四节塔径的初步计算 (16) 第五节溢流装置 (17) 第六节塔板布置及浮阀数目与排列 (19) 第二章塔板的流体力学计算 (21) 第一节气体通过浮阀塔的压降 (21) 第二节液泛 (21) 第三节雾沫夹带 (22) 第四节塔的负荷性能图 (23) 第三章塔附件设计 (28) 第一节接管 (28) 第二节筒体与封头 (30) 第三节塔的总体高度 (31) 第四章附属设备设计 (33) 第一节原料预热器 (33) 第二节塔顶冷凝器 (34) 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) 课程设计任务书 课程名称综合课程设计1 课程代码80s06210 设计时间指导教师 专业班级 一、课程设计任务（题目）及要求 （一）设计任务：筛板塔设计 在一常压操作的连续精馏塔内分离苯、甲苯混合物，原料液处理量为5500kg/h、组成为0.5(苯的质量分数，下同)，要求塔顶馏出液的组成为0.96，塔底釜液的组成为0.01。 设计条件如下： 操作压力4kPa(塔顶表压) 进料热状况自选 回流比自选 单板压降≤0.7kPa 全塔效率E T=52% 气候条件忽略 试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。设计基本资料见主要参考资料。 （二）设计要求 1、学生应在老师指导下独立完成，题目不可更换。 2、查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。 3、最后提交的课程设计成果包括： a) 课程设计说明书纸质文件。 b) 课程设计说明书电子文件。 c) 课程设计计算电子表格文件。 二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求） 1、分析课程设计题目的要求； 2、写出详细设计说明； 3、写出详细计算过程、经验值的取舍依据； 4、设计完成后提交课程设计说明书； 5、设计说明书应内容充实、写作规范、项目填写正确完整、书面整洁、版面编排符合要求。 6、计算过程使用的符号符合参考资料中的要求，设计内容按参考资料[2]121页设计示例执行。理论塔板数的求取用逐板计算法。A f和W d的求取按自己推导的公式进行。 三、主要参考资料 [1] 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社,2002年6月. [2] 陈敏恒，潘鹤林.化工原理（少学时）.华东理工大学出版社，2008年8月. 指导教师（签名）：教研室主任（签名）： 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) 中南民族大学化学工程与工艺专业 化工原理课程设计 苯—甲苯分离装置设计 设计者: 田源 学号: 10081220 班级: 10级3班 指导老师: 刘冰 设计时间:2013.11.18—2013.12.22 课程设计任务书 指导教师（签名）：教研室主任（签名）： 目录 1概述 (5) 1.1 与物性有关的因素 ............................................................................................................ 5 1.2 与操作条件有关的因素 .................................................................................................... 5 2流程的确定及说明 (5) 2.1塔板形式 ........................................................................................................................... 5 2.2精馏方式 ........................................................................................................................... 5 2.3进料状态 ........................................................................................................................... 6 2.4冷凝方式 ........................................................................................................................... 6 2.5加热方式 ........................................................................................................................... 6 2.6加热器 ............................................................................................................................... 6 2.7操作压力 ........................................................................................................................... 7 2.8 回流方式 ........................................................................................................................... 7 3精馏塔的设计计算 ................................................................................................................ 7 3.1基础数据 ........................................................................................................................... 7 3.2物料衡算 . (7) 3.3塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为： VD t 、LD t 、F t 、 W t (8) 3.4平均相对挥发度α ................................................................................................... 9 3.5回流比的确定 ..................................................................................................................... 9 3.6热量衡算 .. (9) 3.6.1加热介质的选择 ...................................................................................................... 9 3.6.2冷却剂的选择 ........................................................................................................ 10 3.6.3热量衡算 ................................................................................................................ 10 3.7理论塔板数计算 (12) 3.7.1板数计算 ................................................................................................................ 12 3.7.2塔板效率 ................................................................................................................ 13 3.8精馏塔主要尺寸的设计计算 . (14) 3.8.1流量和物性参数的计算 ........................................................................................ 14 3.8.2塔径设计计算 .. (16) 4附属设备及主要附件的选型计算 (19) 4.1．冷凝器 ............................................................................................................................ 19 4.2再沸器 ............................................................................................................................... 20 4.3塔内其他构件 . (20) 4.3.1.塔顶蒸汽管 ............................................................................................................ 20 4.3.2.回流管 .................................................................................................................... 21 4.3.3.进料管 .................................................................................................................... 21 4.3.4.塔釜出料管 ............................................................................................................ 21 4.3.5除沫器 .................................................................................................................... 22 4.3.6液体分布器 ............................................................................................................ 22 4.3.7液体再分布器 ........................................................................................................ 23 4.3.8填料支撑板的选择 (24) 食品工程原理课程设计说明书 筛板式精馏塔设计 目录 第一部分概述 一、设计题目 (3) 二、设计任务 (3) 三、设计条件 (3) 四、工艺流程图 (3) 第二部分工艺设计计算 一、设计方案的确定 (4) 二、精馏塔的物料衡算 (4) 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4) 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4) 3.物料衡算原料处理量 (4) 三、塔板数的确定 (4) N的求取 (4) 1.理论板层数 T 2.实际板层数的求取 (6) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6) 1.操作压力计算 (6) 2.操作温度计算 (6) 3.平均摩尔质量计算 (6) ⑴塔顶摩尔质量计算 (6) ⑵进料板平均摩尔质量计算 (6) ⑶提馏段平均摩尔质量 (7) 4.平均密度计算 (7) ⑴气相平均密度计算 (7) ⑵液相平均密度计算 (7) 5.液相平均表面张力计算 (7) ⑴塔顶液相平均表面张力计算 (7) ⑵进料板液相平均表面张力计算 (7) 6.液相平均粘度计算 (8) ⑴塔顶液相平均粘度计算 (8) ⑵进料板液相平均粘度计算 (8) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8) 1.塔径的计算 (8) 2.精馏塔有效高度计算 (9) 六、塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 1.溢流装置计算 (9) l (9) ⑴堰长 W h (9) ⑵溢流堰高度 W ⑶弓形降液管宽度d W 和截面积f A ..........................9 2.塔板布置....................................................................................................9 ⑴塔板的分块.............................................9 ⑵边缘区宽度确定.........................................9 ⑶ 开孔区面积计算........................................9 ⑷筛孔计算及其排列 (10) 七、筛板的流体力学验算 (11) 1.塔板压降....................................................................................................11 ⑴干板阻力c h 计算........................................11 ⑵气体通过液层的阻力L h 计算..............................11 ⑶液体表面张力的阻力 h 计算..............................11 2.液面落差...................................................................................................12 3.液沫夹带...................................................................................................12 4.漏液...........................................................................................................12 5.液泛.. (12) 八、塔板负荷性能图 (13) 1.漏液线.......................................................................................................13 2.液沫夹带线...............................................................................................13 3.液相负荷下限线.......................................................................................14 4.液相负荷上限线.......................................................................................14 5.液泛线.......................................................................................................14 九、设计一览表.. (16) 十、参考文献 (17) 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月苯-甲苯体系板式精馏塔设计
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