化工原理设计
徐州工程学院
化工设计说明书
设计题目：苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计
设计者：班级：11化艺2
姓名：林旭
学号：20111305226
设计日期： 5.24
指导教师：（签名）王菊
设计成绩：日期：
目录
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计……………………….. 设计内容及要求…………………………………………. 引言………………………………………………………
一、设计方案的确定………………………………………
二、精馏塔的物料衡算………………………………….
三、塔板数的确定………………………………………..
四、精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算…………
五、提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算………...
六、精馏塔的工艺尺寸计算……………………………....
七、塔板主要工艺尺寸的计算……………………………
八、筛板的流体力学验算………………………………..
九、塔板负荷性能图……………………………………...
十、各接管尺寸的确定…………………………………... 十一、塔体设计总表………………………………………十二、对设计过程的评述和有关问题的讨论…………….. 结论……………………………………………………....
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计
摘要：本设计对苯—氯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—氯苯；分离过程；精馏塔
The Design of sieve plate-distillation Tower about
theSeparating Process of Benzene-chlorobenzene
Abstract: A suit of equipment of sieve distillation column devices which make Benzene separate from chlorobenzene has been designed. The main work comprising: 1. The main processes and programmes of the production have been selected and determined.2.The main container filler tower has been designed,including ①the balance reckon of the sieve plate tower ②the number of the tower plank has been determinated ③the calculation of properties of matter date ④the size of the Distillation tower has been computed ⑤The main tray sizeof the distillation tower.has been reckoned3. Production craftwork flow chart and design condition chart of the distillation tower have been drawn. 4.The questions of the design process have been discussed and reviewed. The design is simple and reasonable, and can meet the needs of the initial production process, a certain role in guiding the practice.
设计内容及要求
一、设计任务：
设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯9.36万吨，塔顶溜出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯38%（以上均为质量分数）。
每年300天，每天24小时连续运行。
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）塔底加热蒸汽压力0.5MPa（表压）；
（5）单板压降≤0.7kPa。
三、设计内容
（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）精馏塔接管尺寸的计算；
（9）电脑绘制生产工艺流程图；
（10）手工绘制精馏塔设计条件图；
（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
四、设计要求
（1）设计计算说明书撰写规范、严谨，条理清晰；
（2）数据可靠，论证合理，有设计价值；
（3）图纸绘制应符合化工制图的标准。
引言
1、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)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。
2、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节开度，可避免漏液，操作弹性大，造价低，且安装检修方便，但对材料的抗腐蚀性能要求高。
Ⅱ、筛孔塔。结构简单、造价低廉、筛板塔压降小、液面落差也较小、生产能力及塔板效率都较泡罩塔高，故应用广泛。
Ⅲ、泡罩塔。其气体通道是升气管和泡罩，由于升气管高出塔板，即使在气体负荷很低时也不会发生严重漏液，操作弹性大，升气管为气液两相提供了大量的传质界面。但泡罩塔板结构复杂，成本高，安装检修不便，生产能力小。综合考虑最终选择筛孔式精馏塔。
(2)、设计板式塔的要求及简易流程
首先应根据已给定的操作条件，由图解法或解析法求得理论塔板数、选定或估算塔板效率，从而测得实际塔板数，然后对以下内容进行设计或计算：Ⅰ、塔高的计算。包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度，以及裙座的高度。
Ⅱ、塔径的计算。
Ⅲ、塔内件的设计。主要是塔盘的工艺和结构设计，此多此还包括，塔的进出口、防冲档板、防涡器、除沫器等的设计计算。
设计流程简略图流程：装置的有关操作条件→给定的塔板设计条件→确定塔径→溢流区的设计→气液接触区的设计→各项核对计算。
一、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。
本设计任务为分离苯—氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏方法，设计中采用泡点进料，将混合料液经预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。其余部分作为塔顶产品经冷却后送入储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜部分采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送入储罐。工艺流程图见附图。查阅得知苯和氯苯的一些性质如下：
（https://www.doczj.com/doc/d910829583.html,/view/7aae7929915f804d2b16c16b.html?from=related &hasrec=1）
1.苯和氯苯的物理性质
表1.1苯和氯苯的物理性质
项目分子式相对分子质量沸点临界温度/。c 临界压力/kpa 苯（A）C6H678.11 80．1 288.5 6833.4
氯苯（B）C6H5 Cl 112.56 131.8 359.2 4520
2.苯－氯苯的气液相平衡数据
表1.2苯－氯苯的气液相平衡数据
沸点温度 t ℃ 苯的组成
沸点温度 t ℃ 苯的组成
液相A x 气相A y 液相A x 气相A y 80.02 1 1 120 0.129 0.378 90 0.69 0.916 130 0.0195 0.0723 100 0.447 0.785 131.8 0
110
0.267
0.61
3.组成饱和蒸气压0i
p
表1.3苯－氯苯的组成饱和蒸气压
温度℃
80
90
100
110
120
130
131.8
0i
p mmhg 苯
760 1025 1350 1760 2250 2840 2900
0i
p
mmhg 氯苯 148 205 293 400 543 719 760
二 、精馏塔的物料衡算
1、 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 M 苯 = 78.11kg/kmol 氯苯的摩尔质量 M 氯苯=112.56kg/ kmol
701.056
.112/38.011.78/62.011
.78/62.0=+=
F X
986.056
.112/02.011.78/98.011
.78/98.0=+=D X
003.056.112/998.011.78/002.011
.78/002.0=+=W X
2、 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
kmol kg M F /411.8856.112)701.01(11.78701.0=?-+?= kmol kg M D /593.7856.112)986.01(11.78986.0=?-+?= kmol kg M W /457.11256.112)003.01(11.78003.0=?-+?=
3、 物料衡算
原料处理量 h /k m o l 26.185457.11210083.22430010154
7=?=÷÷?=W M W
总物料衡算 F=D+W （1） 易挥发组分物料衡算 0.701F=0.986D+0.003W （2） 联立上式（1）、（2）得： D=453.72kmol/h F=638.98kmol/h
三、塔板数的确定
1、理论板层数T N 的求取
苯－氯苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数根据苯－氯苯物系的气液平衡数据，绘出x-y ，t-x-y 图
图3.1苯－氯苯的气液平衡t -x-y 图
0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.00
0.00
0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50
0.550.600.650.700.750.800.850.900.951.00y
X
(0.701,0.918)
X D
=0.986
x w
=0.003
图3.2苯－氯苯的气液平衡x-y 图
（1）、根据苯－氯苯的气液平衡数据作x-y 图及t -x-y 图
通过气液平衡关系在t -x-y 图直角坐标系中做出平衡曲线，并在苯－氯苯的气液平衡x-y 图标出c 点（w x 、w x ）、e 点（F x 、F x ）、a 点（D x 、D x ）三点；
（2）、求最小回流比min R 及操作回流比R
因饱和液体进料，在图中对角线上自点e （0.701,0.701）作垂线（q 线）该线与平衡线的交点坐标为（y q =0.918,x q =0.701），此即最小回流比时操作线与平衡线的交点坐标。R min =(x D -y d )/(y q -x q )=(0.986-0.918)/(0.918-0.701)=0.313取操作回流比: R=2R min =1.2×0.313=0.626
（3）、求操作线方程
L=RD=0.626×453.72= 284.029 kmol/h V=L+D=284.029+453.72=737.749 kmol/h L’=L+F=284.029+638.98=923.009 kmol/h V’=V=737.749 kmol/h 精馏段操作线方程
606.0385.0986
.0749
.73772
.453749.737029.284+=?+=+=
x y x X V D x V L y D 提馏段操作线方程
4
''''''''
1053.725..1003
.0749
.73726.185749.737009.923-?-=?-=-=x y x x V W x V L y w （4）、图解法求理论板层数
采用图解法求理论板层数，如图3.2所示。求解结果为 总理论板层数 10=T N （包括再沸器） 进料板位置 4=F N
2、实际板层数的求取
取全塔效率为55%
精馏段 65.555.03
≈==精N 块 提馏段 1373.1255.07
≈==提N 块
四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
1、操作压力计算
塔顶操作压力 P D ＝4＋101.3＝105.3 kpa 每层塔板压降 ΔP=0.7kpa
进料板压力 P F =105.3＋0.7×6=109.5kpa 精馏段平均压力 P m ＝（105.3＋109.5）/2=107.4kpa
2、操作温度计算
因为 D x =0.986, W x =0.0072, F x =0.701
查图可得：塔顶温度t D =80.10C 进料板温度：t F =89.250C 精馏段平均温度 68.842/)25.891.80(=+=m t
3、平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算
由x D = y 1=0.986 查平衡曲线图3.1可得 x 1=0.86 M VDm =0.986×78.11＋0.014×112.56=78.59 kg/kmol M LDm =0.86×78.11＋0.14×112.56=82.93kg/kmol 进料板平均摩尔质量计算
由图解理论板y F ＝0.88 查平衡曲线图3.1可得x F =0.60 M VF =0.88×78.11＋0.12×112.56=82.24 kg/kmol M LF =0.60×78.11＋0.40×112.56=91.89kg/kmol 精馏段平均摩尔质量
M V 精＝（78.59+82.24）/2=80.42kg/kmol M L 精＝(82.93+91.89)/2=87.41kg/kmol
4 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，即 精馏段气体密度: ()
9.215.27368.84314.842
.804.107=+??==m Vm m Vm RT M P ρ 3/m kg （2）、液相平均密度计算
液相平均密度依下式计算，即
i i Lm
a ρρ/1
∑=
查化学化工物性数据手册_有机卷P307-P308可以得表4.1
表4.1苯-氯苯温度密度关系表
温度℃ 80 90 100 110 120 130 苯ρ3/kg m - 817 805 773 782 770 757 氯苯ρ3/kg m -
1039
1028
1018
1008
997
985
由表可查得:C t D 0
1.80= 时,3
3/1039,/817m kg m kg B A ==ρρ
3
30/1028,/802,25.89m kg m kg C t B A F ===ρρ时
塔顶 3/4.8191039
/014.0817/986.01
m kg LDm =+=
ρ
进料板液相平均密度的计算：
3
/12.8791028/49.0802/53.01
53.056
.11240.011.7862.011.7862.0m kg LFm A
=+==?+??=ρα
所以精馏段液相的平均密度:
3/26.8492/)12.8794.819(m kg Lm =+=ρ
5、液体平均比表面张力计算
1n
m i i i x σσ==∑
查化学化工物性数据手册_有机卷P313-P314可以得下表：
表4.2苯-氯苯温度表面张力关系表
温度℃ 0 20 40 60 80 100 120 140 氯苯表面张力mN/m 32.8 30.49 28.21 25.96 23.75 21.57 19.42 17.32 苯表面张力mN/m
31.60
28.80
26.25
23.74
21.27
18.85
16.49
14.17
已知t D =80.10C ，t f =89.250C 得：
22.4A σ=顶,26.9B σ=顶，0.20=进A σ，5.22=进B σ ,0.98622.4(10.986)26.922.463/m mN m σ=?+-?=顶
m mN m /95.205.2238.00.2062.0=?+?=进σ
精馏段平均表面张力：m mN m /71.212
95
.20463.22=+=
精σ
6、液体粘度Lm μ
i n
i i Lm x μμlg lg 1∑==
查化学化工物性数据手册_有机卷P310-P311
表4.3苯-氯苯温度粘度关系表
温度℃ 20 40 60 80 100 120 140 苯 粘度mPa·s 0.638 0.485 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 氯苯 粘度mPa·s
0.75
0.56
0.515
0.428
0.363
0.313
0.274
已知t D =80.10C ，t f =89.250C ，
得：0.32A μ=顶mPa·s , 0.42B μ=顶 mPa·s ，
30.0=进A μmPa·s ,39.0=进B μ mPa·s ，
s mPa s
mPa s mPa L L L L .3314.039.0lg 62.01(3.0lg 62.0lg .3212.0.3212.042.0lg )986.01(32.0lg 986.0lg =?-+===?-+=进进顶顶所以，）所以，μμμμ
精馏段平均液相粘度s P Lm .a m 3263.02
3314
.03212.0=+=精μ
五、提馏段的工艺条件及有关物性数据计算
1、操作压力计算： 进料压力：KPa P F 5.109= 每层塔板压降：KPa P 7.0=?
塔底操作压力：KPa P W 6.118137.05.109=?+= 提馏段平均压力：KPa P m 1.1142/)6.1185.109(=+=
2、操作温度计算：
依据操作压力，由苯-氯苯物系的温度图得： 进料板温度：C t F 025.89= 塔底温度：C t w 00.131=
提馏段平均温度：C t m 0125.1102/)0.13125.89(=+= 3、平均摩尔质量计算： （1）塔底平均摩尔质量计算：
kmol
kg M kmol M x LWm VW w /46.11256.112)003.01(11.78003.0/kg 18.11256.112011.0111.78011.0011
.0y 003.0m w =?-+?==?-+?===）（，得 （2）提馏段平均摩尔质量：
kmol kg M kmol kg M m L m V /17.1022/)89.9146.112(/21.972/)24.8218.112(''=+==+=
4、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，即kpa p m 1.114=
3'/48.3)
15.273125.110(314.821
.971.114m kg RT M p m m V m Vm =+??==
ρ （2）液相平均密度计算： 液相平均密度按下式计算
∑
==n
i i
i
Lm
Q 1
1
ρρ
由苯-氯苯温度密度关系图，可查得：
330/985,/kg 7590.131m kg m C t B A w ===ρρ时，
3m 3
/kg 12.879/41.984985/998.0759/002.01
m m kg LF LWm ==+=ρρ进料板塔底
提馏段液相的平均密度：
3/76.9312/)12.87941.984('
m kg m L =+=ρ
六、精馏塔的工艺尺寸计算
1、塔径的计算
精馏塔的气、液相体积流率为
024.0)9
.226.849(360068.5360000812.0)(/00812.026
.849360041
.87029.2843600/68.59.2360042
.80749.7373600212133=???==??==
=??==V L n n Lm Lm S Vm Vm S V L s m LM L s
m VM V ρρρρ
因为塔径和板间距的关系如下表:
表5.1塔径和板间距关系表
塔径
Dm
0.30.5
0.50.8
0.8 1.6
1.6
2.0
2.0 2.4
>2.4
板间距H T 200300 300350 350450 450600 600800
≥800
图5.1史密斯关联图
若取: H T =0.5m,h L =0.06m(一般h L 0=0.050.08) H T －h L =0.5-0.06=0.44m 查上图得:C 20=0.098
C=C 20*(l σ/20)0.2=0.098×(21.71/20)0.2=0.123
V
V
L C
u ρρρ-=max =095.29.29.226.849123.0=-?
取安全系数为0.7(一般0.60.8),则空塔气速为: u=0.7×2.095=1.467m/s
m V D u
S
22.2467
.168
.544=??=
=
ππ, 经塔径标准圆整后D=2.2m
22801.34
m D A T ==
π
实际空塔气速为
s m A V T S /494.1801
.368.5===
μ 2、精馏塔有效高度的计算
精馏段有效高度为
m 5.25.01-61-=?==）（）（精精T H N Z
提馏段有效高度为
m H N Z T 65.0)113(1-=?-==）（提提
在塔顶和塔底各开一人孔，其高度为0.8m 故精馏塔的有效高度为
m 1.108.02738.02=?++=?++=提精Z Z Z
七、塔板主要工艺尺寸的计算
1、溢流装置的计算
因塔径D=2.2m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。
各项计算如下： （1）堰长 W l
取m D l w 452.12.266.066.0=?== （2）溢流堰高度
由OW h h h L W -=
选用平直堰，堰上液层高度,近似取 E=1 ，则
m l L E h w n ow 021.0)452
.1360000812.0(1100084.2)(100084.23
2
32=???==
取板上清液层高度 m h L 09.0= 故m h w 069.0021.009.0=-= （3）、弓形降液管宽度d W 和截面积f A 由
66.02
.2452.1==D l w 查下图 得
0722.0=T
f A A
124
.0=D
W d
图6.1弓形降液管的宽度与面积
故
m W m A A d T f 273.02.2124.0274.0801.30722.00722.02=?==?==
验算液体在降液管中停留时间
s s L H A h
T
f 587.163600
00812.05
.0274.036003600>=???=
=
θ
故降液管设计合理 （4）、降液管底隙高度
0'3600u l L h W h
=
取s m u /1.0'0= 则m h o 056.01
.0452.136003600
00812.0=???=
m m h h o w 006.0013.0056.0069.0>=-=-
故降液管底隙高度设计合理。
选用凹形受液盘,深度'
w h =0.013m
2、塔板布置
（1）、塔板的分块
因D=2.2m ，故塔板采用分块式。查下表得，塔板分为6块。
塔径mm 800
1200 1400
1600
1800
2000
2200
2400
塔板分块数
3
4 5 6 （2）、边缘区宽度确定
取 m w m w w c s s 05.0,085.0'=== （3）、开孔区面积的计算 开孔区面积，即
)sin 180(212
2
2
r
x
r x r x A a -+
-=π
其中
m W D
r m W W D x C s d 05.105.01.12742.0)085.0273.0(22.2)(2=-=-==+-=+-=
故m A a 832.205
.1742
.0arcsin
180
05.1742.005.1742.0(22
2
2=?+-??=π （4）、筛孔计算及其排列
由于所处理的物系，可选用m 003.0=δ 碳钢板，取筛孔直径 mm d 60=，筛孔按正三角形排列，取孔中心距t 为
mm d t 186330=?==
筛孔数目n 为
10096018.0832
.2155.1155.12
2=?==
t A n a 开孔率为%1.10907.02
0=???
??=t d φ
气体通过阀孔的气速为s m A V u S /86.19832
.2101.068
.500=?==
φ
八、筛板的流体力学验算
1、塔板压降
（1）、干板阻力c h 计算 干板阻力c h 由式
???
? ?????
? ??=L V c C
u h ρρ2
051.0 mm d 100<,由23/6/0==δd 查图得782.00=C
故液柱m h c 0555.0)26
.8499
.2()782.086.19(
051.02=??=
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
苯氯苯板式精馏塔工艺设计说明书 1 2020年5月29日
苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 一、设计题目 试设计一座苯—氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为38%(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,泡点进料; 3.回流比,2R min; 4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa(表压); 5.单板压降不大于0.7kPa; 6.年工作日300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.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制; 8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据
文档仅供参考 1 2020年5月29日 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 .01238.01 2??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。
《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；
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
化工原理课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 工艺计算书 目录
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为38%<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.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压>； 5.单板压降不大于0.7kPa； 三．塔板类型 筛板或浮阀塔板 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.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.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图<可根据实际情况选作）； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。 七．设计基础数据 苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据 × 符号说明： a ——填料的有效比表面积，㎡/m3——填料的总比表面积，㎡/m3 a t ——填料的润湿比表面积，㎡/m3 a w ——塔板开孔区面积，m2 A a ——降液管截面积，m2 A f ——筛孔总面积，m2 A ——塔截面积，m2 A t ——流量系数，无因次 c C——计算umax时的负荷系数，m/s d ——填料直径，m d ——筛孔直径，m 0 D ——塔径，m D ——液体扩散系数，m2/s L D ——气体扩散系数，m2/s V e ——液沫夹带量，kg(液>/kg(气> v E——液流收缩系数，无因次 ——总板效率，无因次 E T F——气相动能因子，kg1/2/(s.m1/2> ——筛孔气相动能因子， F g——重力加速度，9.81m/s2 h——填料层分段高度，m HETP关联式常数 ——进口堰与降液管间的水平距离，m h 1 h ——与干板压降相当的液柱高度，m液柱 c h ——与液体流过降液管的压降相当的液柱高度，m d h ——塔板上鼓泡层高度，m f ——与板上液层阻力相当的液柱高度，m液柱 h l h ——板上清液层高度，m L ——允许的最大填料层高度，m h max h ——降液管的低隙高度，m ——堰上液层高度，m h OW h ——出口堰高度，m W ——进口堰高度，m h’ W h δ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱 - 专业课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 ： 学号： 指导老师： 时间： 目录 设计任务书 (2) 一．设计题目 (2) 二．操作条件 (2) 三．塔板类型 (2) 四．工作日 (3) 五．厂址 (3) 六．设计容 (3) 七．设计基础数据 (3) 符号说明 (4) 设计方案 (8) 一．设计方案的确定 (8) 二．设计方案的特点 (9) 三．工艺流程 (9) 工艺计算书 (12) 一．设计方案的确定及工艺流程的说明 (12) 二．全塔的物料衡算 (12) 三．塔板数的确定 (13) 四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (16) 五．精馏段的汽液负荷计算 (19) 六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (20) 七．塔板负荷性能图 (25) 八．附属设备的的计算及选型 (28) 筛板塔设计计算结果 (38) 设计评述 (41) 一．设计原则的确定 (41) 二．操作条件的确定 (41) 参考文献 (44) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 设计任务书 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10000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，原料液中含氯苯为35%（以上均为质量分数）。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.塔底加热蒸汽压力：0.506MPa(表压)； 5.单板压降：≤0.7kPa； 三．塔板类型 筛板或浮阀塔板（F1型）。 四．工作日 每年330天，每天24小时连续运行。 五．厂址 地区。 六．设计容 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.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。七．设计基础数据 苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据 (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、 2910mg／kg，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，LD 50 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：氯苯纯度不低于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 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） 课程设计说明书 题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 院(系): 化学化工学院 专业年级: 化学2012级 姓名: 王*** 学号: 121****** 指导教师: **副教授 2015年10月 目录 1绪论 (1) 2 设计方案确定与说明 (1) 2.1设计方案的选择 (1) 2.2工艺流程说明 (2) 3 精馏塔的工艺计算 (2) 3.2精馏塔的操作工艺条件和相关物性数据的计算 (3) 3.2.1精馏塔平均温度 (4) 3.2.2气、液相的密度的计算 (4) 3.2.3混合液体表面力 (6) 3.2.4混合物的黏度 (7) 3.2.5相对挥发度 (8) 3.2.6 气液相体积流量计算 (8) 3.3塔板的计算 (9) 3.3.1操作线方程的计算 (9) 3.3.2实际塔板的确定 (10) 3.4塔和塔板主要工艺结构尺寸计算 (11) 3.4.1塔径的计算 (11) 3.4.2溢流装置 (13) 3.4.3 塔板布置及浮阀数目与排列 (15) 3.5 精馏塔塔板的流体力学计算 (17) 3.5.1精馏塔塔板的压降计算 (17) 3.5.2淹塔 (18) 3.6 塔板负荷性能计算 (18) 3.6.1 雾沫夹带线 (18) 3.6.2 液泛线 (19) 3.6.3 液相负荷上限 (20) 3.6.4 漏液线 (20) 3.6.5 液相负荷下限 (21) 3.6.6塔板负荷性能图 (21) 4 设计结果汇总表 (23) 5工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (24) 6设计评述 (25) 1绪论 精馏塔作为石油化工行业最常用的化工设备之一，在当今工业中发挥了极其重要的作用。精馏塔通过物质的传质传热，将塔的进料中的物质分离，从而在塔顶和塔底分别获得人们需要的高浓度物质。苯与氯苯的分离，必须经过各种加工过程，炼制成多种在质量上符合使用要求的产品工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于1830年，很长一段时间被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。第二次世界大战后，炼油和化学工业发展迅速，泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出，而结构简单的筛板塔重新受到重视。50年代起，筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时，还出现了浮阀塔，它操作容易，结构也比较简单，同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少，除特殊场合外，已不再新建。60年代以后，石油化工的生产规模不断扩大，大型塔的直径已超过 10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求，新型塔板不断出现，已有数十种。 工业生产对塔板的要求主要是：①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。②塔板效率要高。③塔板压力降要低。④操作弹性要大。⑤结构简单，易于制造。在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操作，首先应考虑高效率；对于处理量大的一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通过能力大。为了满足上述要求，近30年来，在塔板结构方面进行了大量研究，从而认识到雾沫夹带通常是限制气体通过能力的主要因素。在泡罩塔、筛板塔和浮阀塔中，气体垂直向上流动，雾沫夹带量较大，针对这种缺点，并为适应各种特殊要求，开发了多种新型塔板。 本文的主要设计容可以概括如下：1.设计方案的选择及流程；2.工艺计算； 3.浮阀塔工艺尺寸计算；4.设计结果汇总；5.工艺流程图及精馏塔工艺条件图 2 设计方案确定与说明 2.1设计方案的选择 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 (10) 2.3.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (13) 苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1 2 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 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; 1 2020年5月29日 2 2020年5月29日 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) 3 2020年5月29日 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 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它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) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。 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-氯苯板式精馏塔冷凝器工艺设计 一、设计题目 设计一苯-氯苯连续精馏塔冷凝器。工艺要求：年产纯度为99.4%的氯苯40500t/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，料液温度为50℃t； 3.塔釜加热蒸汽压力506kPa； 4.单板压降不大于0.7kPa； 5.回流液和馏出液温度均为饱和温度； 3.冷却水进出口温度分别为25℃和30℃； 4.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.冷凝器的热负荷； 4.冷凝器的选型及核算； 5.冷凝器结构详图的绘制； 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/m3） 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 2.359?=c t ） 第一节 设计方案简介 一：设计方案的论证 精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，使其分离成几乎纯态组分的过程。 根据塔内气、接触构件的结构形式。塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。 根据塔为逐板接触型气-液传质设备。种类繁多。根据塔板上气-液接触元件的不同。可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔多种。 筛板塔是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率均较泡罩塔高。 精馏过程原理： 精馏过程原理可用气液平衡相图说明。若混合液具有如图的t-x-y 图，将组成为F x ，温度低于泡点的该混合液加热到泡点以上，使其部分汽化，并将气相和液相分开，则所得气相组成为1y ，液相组成为1x ，且1y >F x >1x ，此时气相、液相流量可由杠杆规则确定。若继续将组成为1y 的气相混合物进行部分冷凝，则可得到组成为2y 的气相和组成为 2x 的液相。依此又将组成为2y 的气相进行部分冷凝，则可得到组成为3y 的气相和组成为3x 的液相。且3y >2y >1y .由此可见，气相混合物经 多次部分冷凝后，在气相中可获得高纯度的易挥发组分。同时若将组 成为1x 的液相进行部分汽化，则可得到组成为'2x 的液相和组成为'2y 的 气相。若继续将组成为' x的液相进行部分汽化，则可得到组成为'3x的 2 液相和组成为' y的气相，且'3x<'2x<'1x。由此可见，将液体混合物进行 3 多次部分汽化，在液相中可获得高纯度的难挥发组分。 工业上精馏过程是多次部分汽化和部分冷凝的联合操作。二．设计流程简图 三．设计流程说明 原料液由料液输送泵将处于原料贮存罐里的低位液体送到高位贮槽内。高位贮槽将原料液输到预热器，原料液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残夜），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中全部被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷凝后被送出作为塔顶产品（馏出液）。 四．控制条件的选择 1.操作压力 由于乙苯-氯苯体系对温度的依赖性不强，常压为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压。其中塔顶压力为塔底压力。 2.进料状态 虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外饱和 课程设计题目—苯-氯苯分离过程筛板精馏塔设计2.3万吨一、设计题目 试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，已知原料液的处理量为2.3万吨，设塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，塔底馏出液中含苯不高于0.2%，原料液中含氯苯为38%（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：泡点进料； ； 3.回流比：2R min 4.塔釜加热蒸汽压力：0.5MPa（表压）； 5.单板压降不大于：0.7kPa； 6.冷却水温度：35℃； 7.年工作日300天，每天24小时连续运行。 三、设计容 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.塔板流体力学性能的计算； 7.塔板负荷性能图的绘制； 8.塔的工艺计算结果汇总一览表； 9.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制； 10.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 i 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.组分的表面力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面力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.液体的粘度μL 5.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 .01238.01 2??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 6.其他物性数据可查化工原理附录。 苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为38%（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.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)； 5.单板压降不大于0.7kPa； 三．塔板类型 筛板或浮阀塔板（F1型）。 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.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.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。 七．设计基础数据 苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据 温度，（℃）80 90 100 110 120 130 131. 8 i p×0.133-1k Pa 苯760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯148 205 293 400 543 719 760 其他物性数据可查有关手册。 设计方案 一．设计方案的思考 通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25～100mm、高度0.5～1.5m，每段塔节可设置1～2个进料口/测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。整个精馏塔包括：塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷凝器、回流比控制器、产品储罐等。塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温～300℃范围内任意设定。同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。 二．设计方案的特点苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计
苯与氯苯分离化工原理课程设计
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计说明
苯与氯苯精馏塔设计
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书
化工原理课程设计(苯-氯苯分离精馏塔——浮阀塔设计)
苯氯苯板式精馏塔冷凝器工艺设计
甲苯氯苯课程设计
苯一氯苯分离过程板式精馏塔设计说明
设计一座苯-氯苯连续板式精馏塔
相关主题
文本预览