课程设计说明书
化工与制药学院
课程设计说明书
课题名称苯-乙苯精馏装置工艺设计
专业班级化工01班
学生学号
学生姓名
学生成绩
指导教师
课题工作时间
目录
前言 (1)
一、概述 (2)
1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用 (2)
1.2 精馏塔对塔设备的要求 (2)
1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (2)
1.4 精馏过程模拟计算方法 (3)
二、工艺流程方案的说明和论证 (4)
2.1工艺流程 (4)
2.2设计方案简介 (4)
2.2.1塔型的选择 (5)
2.2.2设计的依据与技术来源 (5)
2.2.3加料方式和加料热状况的选择 (5)
2.3设计条件 (5)
2.4被分离的物质的性质 (5)
三、精馏塔模拟设计计算及操作条件的选择 (8)
3.1精馏塔全塔物料衡算 (8)
3.1.1摩尔分数计算 (8)
3.1.2平均摩尔质量 (8)
3.1.3物料衡算 (8)
3.2理论塔板数计算 (9)
3.2.1最小回流比 (9)
3.2.2精馏线、提馏线确定 (9)
3.2.3平衡线 (9)
3.2.4操作线的确定 (10)
3.3 实际塔板数的计算 (11)
3.3.1温度及压力的计算 (11)
3.3.2相对挥发度ɑ (12)
3.3.3粘度 (13)
四、精馏塔主体工艺尺寸的计算及结构设计 (14)
4.1塔径的计算 (14)
4.1.1表面张力 (14)
4.1.2密度 (14)
4.1.3流速计算 (15)
4.1.4检验塔径 (16)
4.2溢流装置计算 (17)
4.2.1溢流堰长 (17)
4.2.2弓形降液管宽度和截面积 (17)
4.2.3溢流堰的高度 (18)
4.2.4安定区 (19)
4.3塔板布置 (19)
4.3.1浮阀孔径 (19)
4.3.2筛孔排列 (19)
4.3.3筛孔数的计算 (20)
4.4塔板的流体力学性能计算 (20)
4.4.1气相通过塔板的压降 (20)
4.4.2降液管内液面高度 (21)
4.4.3漏气点气速 (21)
4.4.4雾沫夹带量 (21)
4.5负荷性能图 (22)
4.5.1漏液线 (22)
4.5.2雾沫夹带线 (22)
4.5.3液相负荷下限线 (22)
4.5.4液相负荷上限线 (22)
4.5.5液泛线 (23)
4.5.6负荷性能图 (24)
4.6. 塔高计算 (24)
4.6.1 塔顶空间 (24)
4.6.2塔底空间 (24)
4.6.3人孔数目 (25)
4.6.4塔高 (25)
五、辅助设备选型 (26)
5.1进料管 (26)
5.2塔顶出液管 (27)
5.3回流管 (27)
5.4塔顶蒸汽接管 (28)
5.5釜液排出管(冷凝器后) (29)
5.6釜液排出管(冷凝器前) (29)
5.7塔釜进气管 (30)
5.8泵的选取 (30)
5.9冷凝器的计算 (31)
5.10再沸器 (33)
5.11预热器 (34)
六、精馏塔的工艺设计计算结果总表 (35)
七、设计结果概要 (36)
八、主要符号说明 (37)
参考文献 (39)
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，是使学生体察工程问题复杂性、学习化工设计基础知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基础知识，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，还能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。在当前大多数学生结业工作以论文为主的情况下，通过课程设计培养学生的设计能力和严谨的科学作风就更为重要了。
苯和乙苯是工业上常见的有机溶剂，也是非常重要的化工原料之一。苯通常用作溶剂及合成苯的衍生物、香料、染料、塑料、医药、炸药、橡胶等，乙苯是一个芳香族的有机化合物，主要用途是在石油化学工业作为生产苯乙烯的中间体，所制成的苯乙烯一般被用来制备常用的塑料制品——聚苯乙烯。
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，它可以使气液亮相紧密接触，达到传质传热的目的，中化工厂，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类，作为主要的传质过程的塔设备，首先必须是气液两相能充分接触，以获得高的传质速率。
一、概述
1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用
实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。
1.2 精馏塔对塔设备的要求
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。
1.3常用板式塔类型及本设计的选型
常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。
浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。
乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计
1.4 精馏过程模拟计算方法
本次精馏过程我们首先进行了理论塔板的计算，依照化工原理实验总结的经验，我们算出一系列物系数据之后得到精馏、提馏方程，进而从图中直接得到理论塔板数。接下来的计算以《塔设备计算》、《石油化工设计手册》为参考，以此算出塔径、溢流堰尺寸、塔板布置以及负荷性能。
二、工艺流程方案的说明和论证
本设计任务为分离苯-乙苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏。连续精馏的流程设计如下：
2.1工艺流程
如图所示，原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内，操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却，并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后
被送出作为塔顶产品。
为了使精馏塔连续的
稳定的进行，流程中还
要考虑设置原料槽。产
品槽和相应的泵,有时
还要设置高位槽，且在
适当位置设置必要的
仪表（流量计、温度计
和压力表）以测量物流
的各项参数
2.2设计方案简介
设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，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1.4倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。加料方式采用直接流入塔内，采用泡点进料，即热状态参数q=1.0。具体如下：
2.2.1塔型的选择
本设计中采用浮阀塔。浮阀塔的优点是可根据气体的流量自行调节开度。这样在低气量时浮阀处于低位，开度较小，气体仍以足够气速通过环隙，避免过多的漏液；在高气速时阀片自动浮起，开度增大，从而降低了高气速时的压降。由于降低了压降，塔板的液泛气速提高，故在高液气比L/V下，浮阀塔板的生产能力较高。缺点是其结构仍有些复杂，结构上采用了运动件，不免留下隐患。
2.2.2设计的依据与技术来源
本设计依据于精馏的原理（即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使轻重组分分离），并在满足工艺和操作的要求，满足经济上的要求，保证生产安全的基础上，对设计任务进行分析并做出理论计算。
2.2.3加料方式和加料热状况的选择
加热方式采用直接流入塔内。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，饱和液体进料时精馏塔和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料。
2.3设计条件
进料量9850kg/h的物料由20℃预热至压力为0.14Mpa下泡点状态下进料，进料组成（质量分数）：苯0.620、乙苯0.380。要求塔顶馏出苯液中，苯含量不低于98.5%（质量分数，下同），釜液中苯含量低于1.5%。塔顶馏出液和釜液要求降至40℃。塔顶全凝器压力为常压0.1013MPa。
2.4被分离的物质的性质
苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳苯香气味的透明液体，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,除甘油,乙二醇等多元醇外能与大多数有机溶剂混溶.除碘和硫稍溶解外,无机物在苯中不溶解.苯对金属无腐蚀性。
乙苯（ethylbenzene ）一种芳烃。存在于煤焦油和某些柴油中。易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。主要用途是在石油化学工业作为生产苯乙烯的中间体，所制成的苯乙烯一般被用来制备常用的塑料制品——聚苯乙烯。尽管在原油里存在少量的乙苯，但大批量生产仍然是靠在酸催化下苯与乙烯反应。乙苯经过催化脱氢，生成氢气和聚苯乙烯。乙苯也存在与某些颜料中。
苯、乙苯的物理性质
项目 分子式 分子量 沸点℃ 临界温度℃ 临界压强Pa 苯A C 6H 6 78.11 80.1 288.5 6833.4 乙苯B C 8H 10
106.16
136.2
348.57
4307.7
苯、乙苯在某些温度下的表面张力
t/℃
20 40 60 80 100 120 140 (mN/m)苯σ 28.8 26.25 23.74 21.27 18.85 16.49 14.17 (mN/m)乙苯σ
29.3
27.14
25.01
22.92
20.85
18.81
16.82
苯、乙苯在某些温度下的粘度
t/℃ 0
20
40
60
80
100
120
140
）
苯s ·(?mPa μ 0.742 0.638 0.485 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 )mPa s ?（乙苯μ
0.874 0.666 0.525 0.426 0.354 0.300 0.259 0.226
苯、乙苯的液相密度
t/℃
20 40 60 80 100 120 140 (kg/m3)苯ρ
877.4 857.3 836.6 815.0 792.5 768.9 744.1 (kg/m3)乙苯ρ
867.7
849.8
931.8
913.6
795.2
776.2
756.7
化工手册苯和乙苯的t-x-y关系
T/℃x y
80.1 1 1
84 0.86 0.974
88 0.74 0.939
92 0.635 0.906
96 0.541 0.864
100 0.485 0.816
104 0.4 0.8
108 0.318 0.7
110.6 0.278 0.654
115 0.217 0.571
120 0.156 0.463
125 0.103 0.344
130 0.055 0.205
135 0.01 0.042
136.2 0 0
三、精馏塔模拟设计计算及操作条件的选择
3.1精馏塔全塔物料衡算
已知量： F=9850Kg/mol W 苯=0.62 泡点进料 q=1
苯的摩尔质量 M 苯=78.11Kg/mol 乙苯的摩尔质量 M 乙苯=106.16Kg/mol 3.1.1摩尔分数计算
689.016
.10638
.011.7862.011.7862.0=+
=x F 989.016
.106015
.011.78985.011.78985.0=+
=x D 0203.016.106985
.011.78015.011.78015.0=+
=x W 3.1.2平均摩尔质量
乙苯苯）-1（M X M X M F F F ?+?= 106.160.689)-(1+78.110.689??= =mol Kg /834.86
3.1.3物料衡算
h kmol F /435.113834
.869850
==
W D F +=
W D F X W X D F X ?+?=?
D=78.3kmol/h W=35.14kmol/h 3.2理论塔板数计算 3.2.1最小回流比
689.0==x
x e
F 由平衡相图课得 921.0=y e
293.0min
=-
-=x
y y x
R e
e
e
D
取 4395.05.1min ===R R 3.2.2精馏线、提馏线确定
精馏段 1
1+++=
R x R R
y x D 687.0305.0+=x 提馏段 0063.031.1-=-+=
x V
F D x V
L y x x
F D
q 点（0.689,0.897） 3.2.3平衡线
根据苯和乙苯的t-x-y 关系以及操作线做出图像
T/℃ x y 80.1 1 1 84 0.86 0.974 88 0.74 0.939 qq92 0.635 0.906 96 0.541 0.864 100 0.485 0.816 104 0.4 0.8 108
0.318
0.7
110.6 0.278 0.654
115 0.217 0.571
120 0.156 0.463
125 0.103 0.344
130 0.055 0.205
135 0.01 0.042
136.2 0 0 3.2.4操作线的确定
由精馏线、提馏线、平衡线得到一系列操作线的点的
x y
0.989 0.989
0.931959 0.989
0.931959 0.971247
0.862058 0.971247
0.862058 0.949928
0.7854 0.949928 0.7854 0.926547 0.709827 0.926547 0.709827 0.9034 0.643335 0.903497 0.643335 0.837725 0.491441 0.837725 0.491441 0.638441 0.257091 0.638441 0.257091 0.330974 0.097976739 0.330974 0.097976739 0.122215482 0.030905213 0.122215482 0.030905213 0.034217639 0.008095109 0.034217639 0.008095109
0.00429
根据图解法可得理论塔板数 10=T N 3.3 实际塔板数的计算 3.3.1温度及压力的计算
全凝器压力101.3KPa 其压降为9KPa 根据安妥因方程-=A p 0log C
t B
+ 用试差法计算温度 安托因常数
苯 A ：6.031 B ：1211.033 C:220.790 乙苯 A:6.082 B:1424.255 C:213.06 (1).加料处
x 1=0.689 P=140KPa 假设温度为t 1=98.14℃
790.220033.1211031.6log 0
+-
=t P A =2.23 KPa P A 33.1710
=
5
.2191345
082.6log 0+-=t P B =1.85 KPa P B 4.700=
验算689.0000=--=B A B P P P P x 则假设正确 即t 1=98.14℃
(2).塔顶第一块板
x 1=0.932 P=101.3+9=110.3KPa 假设温度为t 1=84.8℃
790.220033.1211031.6log 0
+-
=t P A =2.072 KPa P A 011.1170
=
06
.213255
.1424082.6log 0+-=t P B =1.305 KPa P B 97.190=
验算932.00
00=--=B A B P P P P x 则假设正确 即为t 1=84.8℃ (3).塔底
0.5KPa
取每块板压降为 0081.0=W X
假设实际有20块板
P=110.3+20×0.5=120.3KPa 假设塔底温度为138.55℃
790.220033.1211031.6log 0
+-
=t P A =2.691 KPa P A 97.4570
=
06
.213255
.1424082.6log 0+-=t P B =2.068 KPa P B 5.1070=
验算008.00
00=--=B A B P P P P x 则假设温度正确即t 2=138.55℃
68.1112
2
1
=+=
t
t
t
m
℃
3.3.2相对挥发度ɑ
ɑ=
)
1()
1(--y x x y
56.6)
1989.0(932.0)
1932.0(989.0ɑ1=-?-?=
341.4)10342.0(0081.0)
10081.0(0342.0ɑ2=-?-?=
453.52
ɑɑɑ2
1m =+=
3.3.3粘度
粘度n
L i Li
X μμ=∑
8.841=t 295.0μ=苯 341.0μ=乙苯
298.0)1(x 111=-+=x 乙苯μμμ
℃55.1382=t 186.0μ=苯 2284.0μ=乙苯
298.0)1(x W 2=-+=W x 乙苯μμμ
263
.02
2
1L =+=
μμμ ()
0.245
0.49T L E αμ-=
448
.0)263.0453.5(49.0245.0=??=-
20
452
.09
1==-=
T T E N N 则假设板数正确。
四、精馏塔主体工艺尺寸的计算及结构设计
4.1塔径的计算
π4u V
D =
u u max
)8.0~6.0(= ρρρmax
V
V
L C
u -=ρ
2
.020
)
20
σ(c C = 4.1.1表面张力
表面张力σ
℃8.841=t
m /mN 689.20=σ
苯
m /mN 423.22σ=乙苯
m mN /807.20)1(σ
x x σσ1
1
1
=-+=乙苯
苯
℃55.1382=t
m /mN 338.14σ
=苯
m /mN 964.16σ=乙苯
m mN W W
W /943.16-1σx x
σσ=+=乙苯苯
）（
m
mN m /875.182
97
.2061.16σ=+=
4.1.2密度
(1).ρL
的计算
乙苯苯ρρ1
L a a B A +=ρ
℃8.841
=t
3
/6.809ρm
kg =苯 3
/184.809ρm kg =乙苯
3
/56.809ρ
m kg L
=
℃55.1382
=t
3/943.745ρm kg =苯 3
/148.758ρm kg =乙苯
3/075.758ρ
m kg W
=
则
3W
1/817.7832
ρρρ
m kg L
=+=
(2).ρV
的计算
3
231/94.105)0081.01(16.1060081.011.78/04.78)989.01(16.106989.011.78m
kg M m kg M V V =-?+?==-?+?=
32
1/922
m kg M M M V V V =+=
则
30/9.2)
68.11115.273(4.2292
15.2734.22ρ
m kg t M T m V V
=+??==
4.1.3流速计算
s
m h m M L L h kmol qF RD L L L
F
m s m /00455.0/39.16075
.783834.868.147/8.14733==?==
=+==ρ
s
m h m M V V h k m o l D R V V V
V
m s m /99.0/7.35759
.2927.112/712.1123.784395.1)1(3
3==?==
=?=+==ρ 则0777.0)(==V
L
s s LV V L F ρρ
m
h m H L T 05.04.0==，取
则m h H L T 35.0=-
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 1课程设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 2前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 2.1塔设备的化工生产中的作用和地位- - - - - - - - - - - - - 3 2.2设计方案- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 2.3符号说明- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 3.1进料组成- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - 5 3.2全塔物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 3.3相对挥发度确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 3.4理论塔板数和进料位置确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 3.5实际板数和实际进料位置确定- - - - - - - - - - - - - - - - - 8 3.6精馏塔的气液负荷- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- 9 4热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11 4.1塔顶冷却水用量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 4.2塔釜饱和水蒸气用量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11 4.3液体平均表面张力- - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -12 5塔板工艺尺寸计算- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - -12 5.1塔径计算- - - - - - - - - - - -- - - - - - -- - -- - - - - - -- - - - -12 5.2溢流装置- - - - - - - - - - - -- - - - - - -- - - - -- - - - - - - - - 13 5.3弓形降液管宽度和截面- -- - - - - - -- - - - -- - - - - - - - - 15 5.4降液管底隙高度- - - - - - - - -- - - - - - -- - - - -- - - - - - - 17 5.5筛孔计算及其排列- - - - - - -- - - - --- - - - - - - - - - - - - -17 5.6塔有效高度的计算- - - - - -- - - - ---- - - - --- - - - - - - - - 18 6塔板流体力学验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 6.1气相通过浮阀塔板的压强降- - - - - - - - - - - - - - - - - - -19 6.2淹塔- - - - - - - - - - - - - - - -- -- - -- - - - -- - - - - - -- - - - --20 6.3雾沫夹带- - - - - - - - - - - - -- -- - -- - - - -- - - - - - -- - - - -21 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) 目录 一、毕业设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 二、设计题目及原始条件- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - 2 三、前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 四、物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 五、热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 六、塔板工艺尺寸计算(精馏段)- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -6 1、塔径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - -7 2、溢流装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -7 3、塔板布置及浮阀数目与排列- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 七、塔板流体力学验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 1、气相通过浮阀塔板的压强降- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 2、淹塔- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 3、雾沫夹带- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 八、塔板负荷性能图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 1、雾沫夹带线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2、液泛线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 3、液相负荷上限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 4、漏液线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9 5、液相负荷下限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9 九、计算结果 十、塔板工艺尺寸，流体力学验算，负荷性能图(提馏段) - - - - - -10 十一、参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - 13 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) 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) 目录 设计任务书 1、概述.........................................................4 1.1设计任务及要求...................................................4 1.2符号说明...................................................5 1.3设计基础数据...................................................6 2、设计内容.........................................................7 2.1 精馏塔的物料衡算.............................................7 2.2塔板数的确定...................................................8 2.2.1操作线方程..........................................8 2.2.2塔板数的计算..........................................9 2.3塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 ..................11 2.3.1操作压力计算 ............................................. 11 2.3.2操作温度计算 ............................................. 11 2.3.3平均摩尔质量计算.......................................... 11 2.3.4平均密度计算................................................12 2.3.5液体平均黏度计算.......................................13 2.3.6液体平均表面张力计算 .......................................14 2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算....................................15 2.4.1塔径的计算................................................... 15 2.4.2精馏塔有效高度的计算.......................................16 2.5塔板主要工艺尺寸的计算....................................17 2.5.1溢流装置 (17) 2.5.2提馏段气、液相负荷计算.................................17 2.5.3弓形降液管宽度d w 和截面f A .................................18 2.5.4塔板设置 (18) 2.6塔板的流体力学验算..........................................19 2.6.1塔板压降 ...................................................19 2.6.2液面落差 (21) 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) 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。 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 《化工原理》课程设计报告 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 合作者 指导教师 化工原理设计任务书 一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 二、设计任务 1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。 2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。 3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。年工作日300天，每天24小时连续运行。（设计任务量为3.5吨/小时） 三、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0.5MPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6. 设备型式：自选 7．厂址天津地区 四、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五行数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板的主要工艺尺寸计算； 6.塔板的流体力学计算； 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； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论 五、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 氯苯 t B 111.11127-= 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 .01212??? ? ??--=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。 绍兴文理学院化学化工学院 《化工设计》报告 苯-乙苯精馏塔工艺设计 应化092班钱武 09114514（19） 2012 目录 第1节设计任务书 (3) （一）设计题目 (3) （二）操作条件 (3) （三）塔板类型 (3) （四）工作日 (4) （五）主要物性数据 (4) 第2节方案设计 (6) 方案设计 (6) 方案简介 (6) 第3节物料衡算 (7) 3.1进料组成： (7) 3.2全塔的物料衡算： (7) 3.3相对挥发度： (9) 3.4理论塔板数和进料板确定 (9) 3.5实际板数和实际进料位置确定 (10) 第4节塔体工艺尺寸计算 (11) 4.1操作压力的计算 (11) 4.2 塔体工艺尺寸计算 (12) 第5节各接管的设计 (18) 5.1进料管 (18) 5.2釜残液出料管 (18) 5.3回流液管 (19) 5.4塔顶产品出口管 (19) 第6节热量衡算 (20) 6.1塔顶冷却水用量 (20) 6.2塔釜饱和蒸汽用量 (21) 第7节辅助设备的计算及选型 (21) 7.1 冷凝器的选择 (21) 7.2 再沸器的选择 (22) 第1节设计任务书 题目：苯-乙苯精馏塔工艺设计 （一）设计题目 某化工厂拟采用一板式塔分离苯－乙苯混合液。已知：生产能力为年产44000 吨98%的乙苯产品；进精馏塔的料液含乙苯45%（质量分数，下同），其余为苯；塔顶的乙苯含量不得高于2%；残液中乙苯含量不得低于98%；料液初始温度为30℃，加热至沸点进料；塔顶冷凝器用温度为30 ℃的冷水冷却；塔底再沸器用温度为150 ℃的中压热水加热。 试根据工艺要求进行： （1）板式精馏塔的工艺设计； （2）标准列管式原料预热器或塔顶冷凝器或塔底再沸器的选型设计； （3）确定接管尺寸； （4）画出带控制点的工艺流程图。 （二）操作条件 1.塔顶压力4kPa（表压） 2.进料热状态泡点进料 3.回流比2倍最小回流比 4.加热蒸气压力0.5MPa（表压） 5.单板压降≤0.7kPa。 （三）塔板类型 板式塔 * 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。苯-甲苯体系板式精馏塔设计
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