盐城师范学院
化工原理课程设计
2010 －2011 学年度
化学化工学院学院应用化学专业
班级 ***** 学号 ****
题目名称苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计
学生姓名* * *
指导教师%%%%
设计时间：2010年12月6日～2010年12月19日
盐城师范学院
化工原理课程设计任务书
化学化工学院应用化学专业班级姓名学号
设计题目：苯——甲苯馏塔设计
课程设计的目的与意义：
（1）初步掌握化工单元操作设计的基本方法和程序；
（2）训练我们的基本技能，如计算、绘图、运用设计资料（手册、标准和规范）、使用经验数据，进行经验估算和处理数据等；
（3）提高运用工程语言（简洁的文字、清晰的图表、正确的计算）表达设计思想的能力。（4）培养我们理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学过的理论和实际知识去分析和解决工程问题的能力。
课程设计的内容：
设计一个常压塔板精馏塔，分离含苯0.60（以下皆为质量分率）的苯——甲苯混合液，进料温度为35摄氏度，要求获得0.98的塔顶产品和0.02的塔釜产品,年生产量为45000吨，再沸器用2atm的水蒸汽作为加热介质,塔顶全凝器采用冷水为冷凝介质.通过翻阅大量的资料进行工艺计算、物性数据处理、塔体塔板尺寸计算、流体力学计算、画负荷性能图等对筛板塔展开了全方面的设计。
工艺操作条件：
精馏塔的塔顶压力4kPa
进料状态泡点进料
回流比R=1.5R min
加热蒸汽压力100kPa（表压）
单板压降不大于0.70kPa（表压）
设备型式筛板塔
课题设计任务：
（1）完成主题设备的工艺设计与计算；
（2）有关附属设备的设计和选型；
（3）绘制带控制点的工艺流程简图和主体设备的工艺条件图；
（4）编写设计说明书。
主要参考书：
[1]申迎华,郝晓刚主编《化工原理课程设计》化学工业出版社
[2]JB4732-95《钢制压力容器－分析设计标准》
[3]黄载生主编.《化工机械设计》.北京：化学工业出版社，1990
[4]王志文主编.《化工容器设计》.北京：化学工业出版社，1990
[5]陈敏恒等编.《化工原理》.北京：化学工业出版社；1999
[6]王嘉麟主编.《球形储罐建造技术》.北京：中国建筑工业出版社
[7]黄炎.《局部应力及其应用》.北京：机械工业出版社
[8]刘鸿文主编.《板壳理论》.杭州：浙江大学出版社，1987
[9]美国压缩气体学会主编.《压缩气体手册》.肖家立等译.北京：冶金工艺出版社，1991
[10]GB150-1998《钢制压力容器》
[11] 贾绍义，柴城敬主编《化工原理课程设计》（化工传递与单元操作课程设计）天津大
学出版社2002
[12]王英琛等译.《流体混合技术》.北京：化学工业出版社，1991
[13]姚玉英编《化工原理》（上）天津大学出版社出版 1999年
[14]聂清德编《化工设备设计》化学工业出版社出版 1991年
指导教师
2010年12月20日
目录
摘要 (6)
1.引言 (7)
1.1塔设备的分类 (7)
1.2塔设备在化工生产中的作用和地位 (7)
1.3设计条件 (7)
1.4问题研究 (7)
2精馏塔的工艺设计
2.1全塔工艺设计计算 (7)
2.1.1产品浓度的计算和进料组成确定 (8)
2.1.2塔板数的确定 (8)
2.1.3求最小回流比及操作回流比 (9)
2.1.4操作方程 (9)
2.1.5平均相对挥发度的计算 (10)
2.1.6全塔效率 (11)
2.1.7实际塔板数及实际加料位置 (11)
3 板式塔主要工艺尺寸的设计计算
3.1 塔的工艺条件及物性数据计算
3.1.1操作压强P (12)
3.1.2操作温度T (12)
3.1.3塔内各段气、液两相组分的平均分子量 (12)
3.1.4精馏段和提馏段各组分的密度 (13)
3.1.5液体表面张力的计算 (14)
3.1.6液体粘度ΜM (15)
3.1.7气液负荷计算 (15)
精馏段气液负荷计算 (15)
提馏段气液负荷计算 (15)
3.2塔和塔板的主要工艺尺寸的计算
3.2.1最大空塔气速和空塔气速 (15)
3.2.2塔径D (17)
3.2.3精馏塔有效高度的计算 (17)
3.2.4塔高度的计算 (18)
3.2.5溢流装置的计算 (18)
3.2.6塔板的分块 (20)
3.2.7边缘区宽度的确定 (20)
3.2.8开孔区面积计算 (20)
3.2.9筛孔计算及其排列 (21)
3.3 筛板的流体力学验算
3.3.1塔板压降 (21)
3.3.2液面落差 (23)
3.3.3液沫夹带 (23)
3.3.4漏液 (24)
3.3.5液泛 (25)
3.4 塔板的负荷性能图
3.4.1漏液线 (26)
3.4.2液沫夹带线 (27)
3.4.3液相负荷下限线 (27)
3.4.4液相负荷上限线 (29)
3.4.5液泛线 (30)
3.4.6负荷性能图 (32)
5 设计结果汇总 (34)
结束语 (35)
参考文献 (35)
主要符号说明 (36)
塔图 (38)
流程图 (39)
摘要
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。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计苯-甲苯物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
关键词：苯、甲苯精馏段、提馏段。。。。。。。
引言
1.1 塔设备的分类
塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以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，气体以鼓泡或喷射的方式穿过板上的液层，进行传质于传热。在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属于逐级接触逆流操作过程。
填料塔内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(有时也采用并流向下)流动，气体两相密切接触进行传热与传质。在正常操作过程中，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属于微分接触逆流操作过程。
1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。在化工生产中，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个方面，都有非常重大的影响。
1.3 设计条件
进料量每小时160千摩尔，原料中含苯55%（摩尔分率），以沸点状态送入塔内。要求塔顶馏出物含苯98%（摩尔分率），塔釜残液中含苯不大于4%，操作回流比取最小回流比的1.5倍。
1.4 问题研究
本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。之后，计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。
h kmol q W n /63.31,=W n D n q q ,,049.51+=精馏塔的工艺设计
2.1全塔工艺设计计算
2.1.1产品浓度的计算和进料组成确定
1. 料液及塔顶塔底产品含苯摩尔分率： M A = 78kg/kmol M B = 92kg/kmol
2. 平均分子量及产率：
678.9192977.078023.0=*+*=W M
由条件可知，因为要求设计的生产能力是 330 t/天，所以 原料处理量： 总物料衡算：
苯物料衡算： 联立得：
2.1.2塔板数的确定
苯-甲苯属于理想体系,图解法求理论塔板数。
由苯-甲苯物系的气液平衡数据绘出x-yt 图，见附表3-1 表一 苯和甲苯的汽液平衡数据
温度 x/%苯 y/%苯 110.4 0 0 108 6 13.8 106 10.8 23.2 104 15.8 31.9 102 21 39.9 100 26.4 47.3 98 32.2 54.3 96 38.3 60.8
238
.7892017.078983.0=*+*=D M 568
.8692612.078388.0=*+*=F M h
kmol q F n /049.51568
.86330241000
35000,=***=W n D n q q ,,0235.0983.0388.0049.51+=*h
km ol q D n /41.19,=
284.0711.01
1+=+++=
x R x x R R y D
94
44.6 66.8 92 51.3 72.5 90 58.4 77.8 88 66 82.9 86 73.8 87.6 84 82.4 92.1 82 91.5 96.4 81 96.3 98.5 80.2
100 100
附图1气液平衡曲线
1.图解法求理论塔板数 采用图解法求理论塔板层数，如附表1表示。求解结果为：总理论板层数N T = 15,其中N p,精 = 7，N T,提 = 7（不包括再沸器），进料板位置N F =8。
2.1.3求最小回流比及操作回流比。
用图解法求最小回流比。在附表1中对角线上，自e(0.388,0.388)，作垂线即为 q 线，
该线与平衡线的焦点坐标为 613.0=q y 3 , 388.0=q x 故最小回流比为
取操作回流比为466.2644.15.1min 5.1=?==R R
2.1.4 操作方程
精馏段操作方程为
因为是泡点进料所以提留段线经过（0.388,0.560）,(0.0235,0.0235)
644.1388
.0613.0613
.0983.0min =--=--=
q q q D x y y x R
107.1'471.1'-=x y 提馏段操作线方程为
2.1.5平均相对挥发度的计算
1—汽相 2—液相
附图2 苯-甲苯的等压曲线（数据见表一）
根据附表3可确定它定、塔釜和进料温度分别为：
C t C t C t f w
D 0008.95,5.109,1.80===由于沸点进料（q=1） 饱和蒸汽压*p 可由Antoine 方程计算：
C
t B
A p +-
=*lg 所以塔顶苯的饱和蒸汽压为：
012.258.80790.220033
.121103.6lg *=+-=+-=t C B A p A
83.102=*∴A p
60.158
.80482.2198
.134407954.6lg *=+-=+-
=t C B A p B 61.39=*∴B p
60.261
.3983.102==**=
B A D p p α
36.247
.109790.220033
.121103.6lg *=+-=+-
=t C B A p A 09.229=*∴A p
99.147
.109482.2198
.134407954.6lg *=+-=+-
=t C B A p B 72.97=*∴B p
34.272
.9709.229==**=
B A W p p α 47.234.26.2=?==D W ααα平均
2.1.6全塔效率
采用“奥康奈尔的精馏塔效率关联图”来估算全塔效率。
图四中的曲线可以近似表示为：
式中 T E
全塔总效率
塔顶，塔底平均温度下的相对挥发度 附 图
3 精馏塔全塔效率关联
图
L μ 液体的平均黏度，s mPa ?
28.0612.0*28.0388.0*27.0=+==∑i i L x μμ
其中，温度以塔顶，塔底平均温度计算；组成以进料组成计算。其值从手册中查的。 2.1.7实际塔板数及实际加料位置
精馏段实际板层数
提留段实际板层数 1397.1254.0/7,≈==提p N 总实际板层数 261313,,=+=+=提精p p p N N N
245
.0)(49.0-=L T E αμ54
.0)28.047.2(49.0)(49.0245
.0245.0=??==--L T E αμ13
97.1254.0/7,≈==精p N
3 板式塔主要工艺尺寸的设计计算
3.1 塔的工艺条件及物性数据计算
3.1.1操作压强 P
塔顶操作压力 每层塔板压降 进料板压降
精馏段平均压降 塔底压降 kPa p W 8.103136.096'=?+= 提留段平均压降 3.1.2操作温度 T
由表三，苯-甲苯的等压曲线可以读出：
塔顶温度 C t D 0
1.80= 塔底温度
进料板温度 精馏段平均温度
提馏段平均温度：C m t 065.1022/)8.955.109('=+=
3.1.3塔内各段气、液两相组分的平均分子量
塔顶气，液混合物平均摩尔质量：由983.01==y x D 查平衡曲线（见附图1），得960.01=x
)/(24.7892017.078983.0kmol kg M VDm =?+?= )/(56.7892040.078960.0kmol kg M Dm L =?+?=
进料板气，液混合物平均摩尔质量；由图解理论板（见附图1）得560.0=F y ；查平衡曲线得（见附表1），得337.0=xF 。
)/(16.849244.07856.0kmol kg M VFm =?+?= )/(282.8792663.078337.0kmol kg M LFm =?+?= 精馏段气，液混合平均摩尔质量：
)/(2.812/)16.8424.78(kmol kg M Vm =+=
C
t F 08.95=C tm 085.872/)8.951.80(=+=)(4.10544.101kPa p p p D =+=+=表当地kPa
p 6.0=?)(8.103136.096kPa p F =?+=)(9.992/)8.10396(kPa pm =+=)
(9.992/)8.10396('kPa m p =+=C
t W 05.109=
)/(92.822/)282.8756.78(kmol kg M Lm =+=
塔底气，液混合物平均摩尔质量：由0235.0=w x 查平衡曲线（见附图1），得67.5=w y )/(2.91929433.0780567.0'kmol kg M Vwm =?+?=
)/(671
.91929765.0780235.0'kmol kg M wm L =?+?= 提馏段气，液混合平均摩尔质量：
)/(68.872/)16.842.91('kmol kg M Vm =+= )/(48.892/)282.87671.91('kmol kg M Lm =+=
3.1.4精馏段和提馏段各组分的密度
（1）.气体的平均密度
精馏段 由理想气体状态方程计算，即 )/(70.2)
15.27385.87(314.82
.819.993m kg RT M p m Vm m Vm =+??==
ρ 提馏段 由理想气体状态方程计算，即 )/(8.2)
15.27365.102(314.868
.879.99''''3m kg RT M p m Vm m Vm =+??==
ρ
（2）液相平均密度 液相平均密度计算公式：
∑=i i m
W ρρ/1
塔顶液相平均密度：由C t D 01.80=，查手册得：33/795,/800m kg m kg B A ==ρρ。 )/(91.799795
/017.0800/983.01
3m kg LDm =+=
ρ
塔底液相平均密度：由C t w 0
5.109=，查手册得：33/755,/748m kg m kg B A ==ρρ
)/(83.754755
/9765.0748/0235.01
'3m kg Lwm =+=
ρ
进料板平均密度：由C t F 08.95=，查手册得33/784,/784m kg m kg B A ==ρρ。 进料板液相质量分数为 350.092
612.078388.078
388.0=?+??=
A ω
()
3/784784
/65.0784/350.01
m kg LFm =+=
ρ
精馏段液相平均密度为
()
3/96.7912/)78491.799(m kg Lm =+=ρ .气体的平均密度 由理想气体状态方程计算，即 )/(70.2)
15.27385.87(314.82
.819.993m kg RT M p m Vm m Vm =+??==
ρ 提馏段相平均密度为
()
3/415.7692/)78483.754('m kg Lm =+=ρ .气体的平均密度 由理想气体状态方程计算，即 )/(803.2)
15.27365.102(314.868
.879.99''''3m kg RT M p m Vm m Vm =+??==
ρ
3.1.5液体表面张力的计算
液相平均表面张力计算公式： ∑=i i Lm x σσ
塔顶液相平均表面张力：由C t D 01.80=，查手册得： 塔底液相平均表面张力：由C t w 05.109=，查手册得：m N m N B A /104.23,/100.1933--?=?=σσ
)/10(30.234.239765.00.190235.0'3
m N LD m -?=?+?=σ 进料板液相平均表面张力：由C t F 08.95=，查手册得
)/10(72.203.21612.08.19388.03m N LFm -?=?+?=σ
精馏段液相平均表面张力：
)/10(02.212/)72.2031.21(3m N Lm -?=+=σ
提馏段液相平均表面张力：
)/10(01.222/)72.2030.23('3m N Lm -?=+=σ
m N m N B A /103.21,/108.1933--?=?=σσ)
/10(31.219.21017.03.21983.03
m N LD m -?=?+?=σm N m N B A /109.21,/103.2133--?=?=σσ
275
.6741.19488.3)1(,,=?=+=D n V n q R q 135
.98049.5186.47,,',=+=+=F n L n L n q q q 275.67,',==V qn V qn 3.1.6液体粘度μ
m
液相平均黏度计算公式：∑=
i
i
Lm x μμlg lg
塔顶液相平均黏度：由C t D 0
1.80=，查手册得： 计算得：
塔底液相平均黏度：由C t w 05.109=，查手册得：s mPa s mPa B A ?=?=245.0,220.0μμ 计算得： s m P a L w m ?=?+?=244.0245.09765.0220.00235.0'μ
进料板液相平均黏度：由 ，查手册得 计算得：
精馏段液相平均黏度为)(158.02/)273.0315.0(s mPa Lm ?=+=μ 提馏段液相平均黏度为)(517.02/)273.0244.0('s mPa Lm ?=+=μ
3.1.7气液负荷计算
1) 精馏段气液负荷计算
2) 提馏段气液负荷计算
3.2塔和塔板的主要工艺尺寸的计算
3.2.1 最大空塔气速和空塔气速 (1) 最大空塔气速计算公式：
V
V
L C
u ρρρ-=max s
mPa LD m ?=?+?=315.033.0017.0315.0983.0μC t F 08.95=s mPa s mPa B A ?=?=281
.0,260.0μμs
mPa s mPa B A ?=?=330.0,315.0μμs
mPa LFm ?=?+?=273.0281.0612.026.0388.0μ86
.4741.19466.2,,=?==D n L n Rq q
精馏段的气，液相体积流率为
)
/(562.070
.236002
.81275.6736003,,s m M q q Vm Vm V n V V =??==
ρ
)/(00140.096
.791360092
.8286.4736003,,s m M q q Lm Lm L n L V =??==
ρ
C 可根据2
.02002.0??
?
??=σC C
史密斯关联图可查出C 20，途中横坐标为:
取板间距m H T 45.0=，板上液层高度m h L 05.0=则 查手册得076.020=C ，
077.02002.21076.0202
.02
.020=?
?
?
???=?
?
?
??=σC C
)/(316.17
.27
.296.791077.0max s m C
u V V L
=-=-=ρρρ )/(7896.0316.16.06.0max s m u u =?==
提馏段的气，液相体积流率为
)/(585.08
.2360068
.87275.673600'3',,s m M q q Vm Vm V n V V =??==ρ
)/(00317.0415
.769360048
.89135.983600'3',,s m M q q Lm Lm L n L V =??==
ρ
C 可根据2
.02002.0??
?
??=σC C
史密斯关联图可查出C 20，途中横坐标为:
0898
.0803.2415.69585.000317.0''''2
1
2
1,,=??
? ??=???
?
??V L V V L V q q ρρ 0427.070.296.791562.000140.02
1
2
1,,=??
? ??=???? ??V L V V L V q q ρρ4.005.045.0=-=-L L h H
取板间距m H T 45.0'=，板上液层高度m h L 05.0'=则 查手册得079.020=C ，
077.02001.22076.020'''2
.02
.020=?
?
?
???=?
?
?
??=σC C
)/(27.1803
.2803
.2415.769077.0''''max s m C
u V V L
=-=-=ρρρ )/(762.027.16.0'6.0'max s m u u =?==
3.2.1塔径 D
（1）精馏段 )(953.07896
.0563
.044,m u q D V V =??==
ππ 按标准塔径圆整后为
塔截面积为 )(785.00.14
4222m D A T =?==π
π
实际空塔气速为 )/(716.0785.0562.0,s m AT V qV u ===
（2）提馏段 )(989.0762
.0585.04''4',m u q D V V =??==
ππ 按标准塔径圆整后为
塔截面积为 )(785.00.14
'4
'222m D A T =?=
=π
π
实际空塔气速为 )/(745.0785
.0585
.0''',s m A q u T V V ===
3.2.2 .精馏塔有效高度的计算
精馏塔有效高度为
提馏段有效高度为
在进料板处及提馏段各开1个人孔，其高度均为0.8m ，故精馏塔的有效高度为
）（提精m Z Z Z 5.1128.05.44.528.0)(=?++=?++=
m
D 0.1=)(4.545.0)113(1-N m H Z T =?-==）（精精）（）（）（提提m H N Z 5.445.03-133T =?=-=4
.005.045.0''=-=-L L h H m D 0.1'=
3.2.3 .塔高度的计算
板式塔的高度的计算如下
D B F T T p H H H SH H S N H ++++--='
)2(
＝21*0.045+3*0.55+0.5+1.5+7 ＝12m
式中 H 塔高，ｍ H D 塔顶高度，ｍ
H B 塔底空间，ｍ H T 塔板间距，ｍ
H T ＇ 开有人孔的塔板间距，ｍ H F 进料板高度，ｍ ＮＰ 实际塔板数 Ｓ
人孔数
3.2.4 .溢流装置的计算
因塔径 ,可选用单溢流弓形浆液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：
（1）堰长 取
（2）精馏段
溢流堰高度 溢流堰高计算公式
选用平直堰，堰上液层高度W h 0 依下式计算，即
3
2,0)(100084.2W
l q E h L V W =
近似取E = 1，则 011
.066.0360000140.01100084.21100084.23
2
3
2
,0=??
?
?????=??
? ????=W l q h L V W
取板上液层高度m h L 05.0=，故
)(039.0011.005.00m h h h W L W =-=-= 提馏段
溢流堰高度W h 溢流堰高计算公式
W L W h h h 0-=
m D 0.1=W
l )(66.00.166.066.0m D l W =?==W h W L W h h h 0-=
选用平直堰，堰上液层高度W h 0 依下式计算，即
3
2,0)'(100084.2W
l q E h L V W = 近似取E = 1，则 019.066.0360000317.01100084.2'1100084.2'3
2
3
2
,0=??
?
?????=??
? ????=W l q h L V W
取板上液层高度m h L 07.0=，故
)(051
.0019.007.0'''0m h h h W L W =-=-=
（3）精馏段
弓形降液管宽度W d 及截面积A f 由
66.0=D l W ，查表得：0722.0=T f A A ，124.0=D
W d
故 )(0567.0785.00722.00722.02m A A T f =?== )(124.00.1124.0124.0m D Wd =?== ())(0121.0)2/124.0(2/222
m W A d d =?==ππ
依式L
V T
f q H A ,3600=
θ液体在降液管中停留时间，即
[])(5)(23.183600
0014.045
.00567.036003600,s s q H A L V T f ≥=???==
θ
故降液管设计合理。
提馏段
弓形降液管宽度W d 及截面积A f 由
66.0=D l W ，查表得：0722.0=T f A A ，124.0=D
W d
故 )(0567.0785.00722.00722.02m A A T f =?== )(124.00.1124.0124.0m D Wd =?== ())(0121.0)2/124.0(2/222
m W A d d =?==ππ
依式L
V T
f q H A ,'3600=
θ液体在降液管中停留时间，即
[])(5)(05.83600
00317.045
.00567.03600'3600,s s q H A L V T f ≥=???==
θ
故降液管设计合理。
（4）精馏段
降液管底隙高度οh 计算公式 o
W L
V u l q h 3600,=ο
取s m u /08.0=ο，则 )(027.008
.066.036000014
.0360036000
,m u l q h w L V =???=
=
ο
[])(006.0)(012.0027.0039.00m m h h w >=-=- 故降液管底隙高度设计合理。
提馏段
降液管底隙高度ο'h 计算公式 o
W L
V u l q h '3600'',=
ο
取s m u /11.0'=ο，则
)(044.011
.066.0360000317
.036003600'0
','m u l q h w L V o
=???=
=
[])(006.0)(007.0044.0051.0''0m m h h w >=-=- 故降液管底隙高度设计合理。
3.2.5 塔板的分块
因mm D 800≥，故塔板采用分块式。查手册得，塔板分为3块。
3.2.6 边缘区宽度的确定
取m W m W W c s s 035.0,065.0'===。
3.2.7 开孔区面积计算
开孔区面积???
? ??+-=-r x r x r x A a 122
2sin 1802π
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 化工原理课程设计 设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计 化工原理课程设计任务书 ?设计任务 分离含苯35% ，甲苯65%的二元均相混合液，要求所得单体溶液的浓度不低于97% 。（以上均为质量分率） 物料处理量：20000吨/年。（按300天/年计） 物料温度为常温（可按20℃计）。 ?设计内容 设计一常压下连续操作的板式精镏塔，设计内容应包含： 方案选择和流程设计； 工艺计算（物料、热量衡算，操作方式和条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）； 主体设备设计，塔板选型和布置，流体力学性能校核，操作负荷性能图，附属设备选型； 绘制工艺流程示意图、塔体结构示意图、塔板布置图； （设计图纸可手工绘制或CAD绘图） ?计算机辅助计算要求 物性计算 ①编制计算二元理想混合物在任意温度下热容的通用程序； ②编制计算二元理想混合物在沸腾时的汽化潜热的通用程序。 气液相平衡计算 ①编制计算二元理想混合物在任意温度下泡点、露点的通用程序； ②编制计算二元理想混合物在给定温度、任意组成下气液分率及组成的通用程序。 精馏塔计算 ①编制计算分离二元理想混合液最小回流比的通用程序； ②编制分离二元理想混合液精馏塔理论塔板逐板计算的通用程序。 采用上述程序对设计题目进行计算 ?报告要求 设计结束，每人需提交设计说明书（报告）一份，说明书格式应符合毕业论文撰写规范，其内容应包括：设计任务书、前言、章节内容，对所编程序应提供计算模型、程序框图、计算示例以及文字说明，必要时可附程序清单；说明书中各种表格一律采用三线表，若需图线一律采用坐标纸（或计算机）绘制；引用数据和计算公式须注明出处（加引文号），并附参考文献表。说明书前后应有目录、符号表；说明书可作封面设计，版本一律为十六开(或 A4幅面)。 摘要 化工生产和现在生活密切相关，人类的生活离不开各色各样的化工产品。设计化工单元操作，一方面综合了化学，物理，化工原理等相关理论知识，根据课程任务设计优化流程和工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备和机械制图等软件对数据和图形进行处理。 本次设计旨在分离苯和甲苯混合物，苯和甲苯化学性质相同，可按理想物系处理。通过所学的化工原理理论知识，根据物系物理化学特性及热力学参数，对精馏装置进行选型和优化，对于设备的直径，高度，操作条件（温度、压力、流量、组成等）对其生产效果，如产量、质量、消耗、操作费用 BeiJing JiaoTong University HaiBin College 化工原理课程设计 说明书 题目：年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续 精馏塔的设计 院（系、部）：化学工程系 姓名： 班级： 学号： 指导教师签名： 2015 年4 月12 日 摘要 目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。 关键词：气液传质分离；精馏；浮阀塔 ABSTRACT Currently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process. The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air. The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray. And then draw the dray load map. Key words：gas-liquid mass transfer；rectification；valve tower 目录 板式精馏塔设计任务书 (3) 设计题目： (3) 二、设计任务及操作条件 (3) 三、设计内容： (3) 一．概述 (5) 1.1 精馏塔简介 (5) 1.2 苯-甲苯混合物简介 (5) 1.3 设计依据 (5) 1.4 技术来源 (6) 1.5 设计任务和要求 (6) 二．设计方案选择 (6) 2.1 塔形的选择 (6) 2.2 操作条件的选择 (6) 2．2.1 操作压力 (6) 2.2.2 进料状态 (6) 2.2.3 加热方式的选择 (7) 三．计算过程 (7) 3.1 相关工艺的计算 (7) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7) 3.1.2 物料衡算 (8) 3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8) 3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9) 3.1.5逐板法求理论塔板数 (10) 3.1.6 全塔效率的估算 (11) 3.1.7 实际板数的求取 (13) 3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13) 3.2.1 精馏塔的物性计算 (13) 3.2.2 塔径的计算 (15) 3.2.3 精馏塔高度的计算 (17) 3.3 塔板结构尺寸的计算 (18) 3.3.1 溢流装置计算 (18) 3.3.2塔板布置 (19) 3.4 筛板的流体力学验算 (21) 3.4.1 塔板压降 (21) 3.4.2液面落差 (22) 3.4.3液沫夹带 (22) 3.4.4漏液 (22) 3.4.5 液泛 (23) 3.5 塔板负荷性能图 (23) 3.5.1漏夜线 (23) 3.5.2 液泛夹带线 (24) 3.5.3 液相负荷下限线 (25) 3.5.4 液相负荷上限线 (25) 3.5.5 液泛线 (26) 3.6 各接管尺寸的确定 (29) 3.6.1 进料管 (29) 3.6.2 釜残液出料管 (29) 3.6.3 回流液管 (30) 3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30) 四．符号说明 (30) 五．总结和设计评述 (31) 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 化工过程设 备设计 设计题目：设计一座处理苯——甲苯混合液的连续筛板式精馏塔设计人：旷天亮 班级：11级化工<3）班 学号：1120204009 设计时间：2018年12月 目录 课程设计任务书??????????????????2 第一章．设计概述??????????????????5 第二章．设计方案的确定及流程说明????????????????9 第三章.塔的工艺计算??????????????????12 第四章．塔和塔板主要工艺尺寸的设计????????????2?4 ??? （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定????????????.24 （2）塔板的流体力学验算????????????????????..27 （3） 塔板的负荷性能图 ??????? （4＞设计结果概要或设计结果一览表 ?? 第五章 .对本设计的评述和有关问题的分析讨论 化工原理课程设计二》任务书 （1＞ （一） 设计题目： 试设计一座苯 —甲苯连续精馏塔，要求进料量 5 吨/小时，塔顶馏出液中苯含量不低于 99%，塔底馏出液中苯含量不高于 2%，原料液中含苯 41%＜以上均为质量 %）。 ＜二）操作条件 ＜1）塔顶压强 4kPa ＜表压） ＜2）进料热状况气液混合进料 ＜液：气 =1：2） ＜3）回流比自选 ＜4）单板压降不大于 0.7kPa ＜三）设备型式 ： 筛板塔 ＜四）设备工作日 ：每年 330天，每天 24 小时连续运行 ＜五）厂址 ： 西宁地区 ＜六）设计要求： 1、 概述 2、 设计方案的确定及流程说明 3、 塔的工艺计算 4、 塔和塔板主要工艺尺寸的设计 （1） 塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定； .34 29 .33 西北师大学 化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 专业: 化学工程与工艺年级:2011 题目: 苯—甲苯精馏塔设计 前言 课程设计是化工原理课程的一个重要的实践教学容，是在学习过基础课程和化工原理理论与实践后，进一步学习化工设计的基础知识、培养化工设计能力的重要环节。通过该设计可初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法、得到化工设计能力的基本锻炼，更能从实践中培养工程意识、健全合理的知识结构。 此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备，它是利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离。在精馏塔中，料液自塔的中部某适当位置连续的加入塔，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分（称回流液）回入塔顶，其余作为塔顶产品（称馏出液）连续排出。塔釜产生的蒸汽沿塔板上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔实现多次接触，进行传质传热过程，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。 课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节，是对我们进行的一次综合性设计训练。通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识，还能培养我们独立分析和解决实际问题的能力。更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。当代大学生应具有较高的综合能力，特别是作为一名工科学生，还应当具备解决实际生产问题的能力。课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为毕业论文等奠定基础。更为将来打下一个稳固的基础。 虽然为此付出了很多，但在平常的化工原理课程学习中总是只针对局部进行计算，而对参数之间的相互关联缺乏认识，所以难免有不妥之处，望垂阅者提出意见，在此表示深切的意。 作者 2013年12月 《化工原理课程设计》报告 年处理5.4万吨苯-甲苯精馏装置设计 学院：化学化工学院 班级：应用化学101班 姓名：董煌杰 学号：10114308（14） 指导教师：陈建辉 完成日期：2013年1月17日 序言 化工原理课程设计是化学工程与工艺类相关专业学生学习化工原理课程必 修的三大环节之一，起着培养学生运用综合基础知识解决工程问题和独立工作能力的重要作用。 综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (1) 二、设计计算 (3) 1）设计方案的选定及基础数据的搜集 (3) 2) 精馏塔的物料衡算 (7) 3) 塔板数的确定 (9) 4) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15) 5) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (21) 6) 塔板主要工艺尺寸的计算 (23) 7) 塔板负荷性能图 (27) 三、个人总结 (36) 四、参考书目 (37) 化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏板式塔的设计专业年级：11级化工本2 姓名：申涛 指导老师：代宏哲 2014年7月 目录 一序言 (3) 二板式精馏塔设计任务书 (4) 三设计计算 (5) 1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 1.2 精馏塔的物料衡算 (8) 1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18) 1.6 筛板的流体力学验算 (21) 1.7 塔板负荷性能图 (24) 四设计结果一览表 (30) 五板式塔得结构与附属设备 (31) 5.1附件的计算 (31) 5.1.1接管 (31) 5.1.2冷凝器 (33) 5.1.3 再沸器 (33) 5.2 板式塔结构 (34) 六参考书目 (36) 七设计心得体会 (36) 八附录......................................................................................... 错误!未定义书签。 一序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 | ' 目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13) 设计任务书 设计题目： 苯－甲苯连续精馏浮阀塔设计 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 100Kmol h 进料组成： 0.45f x = 馏出液组成： 98.0=d x 釜液组成： 02.0=w x （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器： 泡点回流 回流比： min (1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设 计 要 求 ： (1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 (2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 (3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。 目录 摘要 ........................................................................................................................................................................... I 绪论 (1) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (5) 1.1基础物性数据 (5) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (5) 1.2.1已知条件 (5) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (6) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7) 1.2.5操作线方程 (7) 1.2.6用逐板法算理论板数 (7) 1.2.7实际板数的求取 (8) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 1.3.1进料温度的计算 (9) 1.3.2操作压力的计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.3平均摩尔质量的计算 (9) 1.3.4平均密度计算 (10) 1.3.5液体平均表面张力计算 (11) 1.3.6液体平均粘度计算 (12) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12) 1.4.1塔径的计算 (12) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 1.5.1溢流装置计算 (14) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (15) 1.7塔板流体力学验算 (16) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (16) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (17) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (18) 1.8塔板负荷性能图 (19) 1.8.1雾沫夹带线 (19) 1.8.2液泛线 (19) 1.8.3 液相负荷上限线 (21) 1.8.4漏液线 (21) 1.8.5液相负荷下限线 (21) 1.9小结 (22) 第二章热量衡算 (23) 2.1相关介质的选择 (23) 2.1.1加热介质的选择 (23) 2.1.2冷凝剂 (23) 2.2热量衡算 (23) 第三章辅助设备 (28) 化工原理课程设计 设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 目录 设计任务书 (3) 前言 (4) 第一章工艺流程设计 (5) 第二章塔设备的工艺计算 (6) 第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15) 第四章塔板的流体力学验算 (18) 第五章塔板负荷性能图 (21) 第六章换热器的设计计算与选型 (25) 第七章主要工艺管道的计算与选择 (28) 结束语 (30) 参考文献 (32) 附录 (33) 化工原理课程设计任务书 设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计 一、工艺设计部分 （一）任务及操作条件 1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的 1.25倍。 2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。 3. 生产能力：每小时处理9.4吨。 4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。（二）塔设备类型浮阀塔。 （三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃） （四）设计内容 1. 设计方案的确定、流程选择及说明。 2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。 3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。 4. 自控系统设计（针对关键参数）。 5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。 6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、按要求编制相应的设计说明书 设计说明书的装订顺序及要求如下： 1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等） 2. 目录 3. 设计任务书 4. 前言（课程设计的目的及意义） 5. 工艺流程设计 6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表） 7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表） 8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表） 8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价） 9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注） 10. 设计图纸 三、主要参考资料 [1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册 四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东 五、时间安排第17周～第18周 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 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）： * 化工原课程设计* 换热器工艺初步设计 学生：学号： 专业：班级： 成绩： 指导教师： 设计时间：年月日至年月日 环境与生命科学系 目录 绪论 (3) 塔板的工艺设计 (4) 一、精馏塔全物料衡算 (4) 二、常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (4) 三、理论塔板的计算 (8) 四、塔径的初步计算 (9) 五、溢流装置 (11) 六、塔板分布、浮阀数目与排列 (12) 塔板的流体力学计算 (14) 一、气相通过浮阀塔板的压降 (14) 二、淹塔 (14) 三、雾沫夹带 (15) 四、塔板负荷性能图 (16) 塔附件设计 (19) 一、接管 (19) 二、简体与封头 (20) 三、除沫器 (20) 四、裙座 (21) 五、手孔 (21) 塔总体高度的设计 (21) 一、塔顶部空间高度 (21) 二、塔的底部空间高度 (21) 三、塔总体高度 (21) 附属设备设计 (21) 绪论 1、工艺流程简介 连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等． 原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进行传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品． 2、主要设备的型式 塔的类型选择板式塔，板式塔的主要构件有塔体，塔板及气液进、出口等塔板的选择。 塔板选择浮阀塔板。浮阀塔板结构简单，即在塔板上开若干个孔，在每个孔的上方装上可以上下浮动的阀片，操作时，浮阀可随上升气量的变化自动调节开度，当气量较小时，阀片的开度亦较小，从而可使气体能以足够的气速通过环隙，避免过多的漏液，当气量较大时，阀片浮起，开度增大，使气速不致过高。浮阀塔板的优点是生产能力大，操作弹性大，气液接触状态良好，塔板结构简单，安装容易，压强小，塔板效率高，液面梯度小，使用周期长等。 3、操作压力的确定 采用操作压力为常压，即P＝4 kPa (表压)。 4、进料状态与塔板数，塔径，回流量及塔的热量负荷都有密切的关系. 蒸汽加热，其优点是可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜只须安装鼓泡管，不须安置宠大的传热面。这样在设计费用上可节省许多。5、加热方式的确定 6、热能的利用 蒸馏过程的特征是重复地进行汽化和冷凝，因此，热效率很低，所以塔顶蒸汽和塔底残液放出的热量利用要合理，这些热量的利用，要考虑这些热量的特点，此外，通过蒸馏系统的合理设置，也可以节能。 化工原理课程设计 –––––板式精馏塔的设计 姓名单素民 班级 1114071 学号 111407102 指导老师刘丽华 河南城建学院 序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 目录 一、化工原理课程设计任书 (3) 二、设计计算 (3) 1.设计方案的确定 (3) 2.精馏塔的物料衡算 (3) 3.塔板数的确定 (4) 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10) 6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11) 7.筛板的流体力学验算 (13) 8.塔板负荷性能图 (15) 9.接管尺寸确定 (30) 二、个人总结 (32) 三、参考书目 (33) 江汉大学 《化工原理》课程设计说明书题目苯—甲苯溶液连续精馏塔设计 专业班级过控141 学生翔 指导老师红姣 成绩 2017 年 7 月 5 日 化工原理课程设计任务书 一、设计名称： 苯-甲苯溶液连续精馏塔设计 二．设计条件 处理量：10万吨/y 料液组成（质量分数）：45% 塔顶产品组成（质量分数）：99% 塔顶易挥发组分回收率：99% 每年实际生产时间：7200h 精馏塔顶的压强：4kPa (表压) 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≯0.7kPa 三、设计任务 1、设备选型、设计方案的确定和流程说明； 2、精馏塔的工艺计算：塔径、塔高、溢流装置、塔板的布置、升气道等的设计与排列； 3、流体力学性能的验算； 4、绘制塔板负荷性能图并结合流体力学验算进行调整； 5、有关附属设备的计算选型； 6、编写设计说明书和设计结果概要或设计一览表，绘制主体设备工艺条件图 目录 1.流程和工艺条件的确定和说明 (3) 2.操作条件和基础数据 (3) 2.1操作条件 (3) 2.2基础数据 (3) 3.设计计算 (3) 3.1精馏塔的物料衡算 (3) 3.2塔板数的确定 (4) 3.2.１苯—甲苯混合物的ｔ-ｘ-ｙ图和x-y图 (4) 3.2.2确定最小回流比Ｒｍｉｎ和回流比 (6) 3.2.3精馏塔气、液相负荷的确定 (6) 3.2.4操作线方程 (7) 3.2.5图解法求理论板层数 (7) 3.2.6全塔效率的计算 (7) 3.2.7实际板层数 (9) 3.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 3.3.1操作压力计算 (9) 3.3.2平均摩尔质量计算 (9) 3.3.3平均密度计算 (10) 3.3.4液体平均表面力计算 (12) 3.3.5液体平均粘度计算 (13) 3.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算与板间距的确定 (13) 3.4.1塔径的计算 (13) 3.4.2塔高度计算 (15) 3.5塔板主要工艺尺寸计算 (16) 3.5.1溢流装置的计算 (16) 3.5.2塔板布置 (18) 3.6筛板的流体力学验算 (19) 河西学院 Hｅxi Ｕniｖersiｔy 化工原理课程设计 题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计学院：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 学号: 姓名: 指导教师： 2014年１２月6日 目录 化工原理课程设计任务书 1．概述 (5) 1.1序言 ....................................................................................................................... ５ 1.2再沸器?5 1.3冷凝器?5 2．方案的选择及流程说明?6 3.塔的工艺计算?6 3.1原料及塔顶塔底产品的摩尔分率?７ 3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7) 3．3物料衡算?7 4．塔板数的确定 (7) 4.1理论塔板数T N (7) 4.2最小回流比及操作回流比?8 ４.３精馏塔的气、液相负荷?８ 4.4操作线方程 .............................................................................. 错误!未定义书签。 4．５图解法求理论塔板数 (9) 4.6实际板层数?9 5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据................................................. 错误!未定义书签。 5.1操作压力?9 5．２操作温度?１0 10 ５.３平军摩尔质量? 5.4平均密度?１1 ５.5液体平均表面张力 ........................................................................................... 1２ 5.6液体平均黏度 ..................................................................................................... 1２ 13 ６.精馏塔的塔体工艺尺寸? 6.1塔径 (13) 6.2空塔气速 (13) 6.3实际空塔气速 (14) 6．４精馏塔有效高度?错误!未定义书签。 7．踏板主要工艺尺寸的设计......................................................................................... １5７.１塔板布置 .......................................................................................................... 1８ 7.２.塔板布 置………………………………………………………………………….1８ 目录 一、苯-甲苯板式精馏塔的工艺设计任务书———————————————2 （一）设计题目———————————————————————————2 （二）操作条件———————————————————————————2 （三）设计内容———————————————————————————2 二、苯-甲苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）—————————— 3 （一）设计方案的确定及工艺流程的说明————————————————4 （二）全塔的物料衡算————————————————————————4 （三）塔板数的确定—————————————————————————4 （四）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算——————————6 （五）精馏段的汽液负荷计算—————————————————————7 三、苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列）——————————————8 四、苯立式管壳式冷凝器的设计—工艺计算书（标准系列）————————8 （一）确定流体流动空间———————————————————————9 （二）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据————————————9 （三）计算热负荷——————————————————————————10 （四）计算有效平均温度差——————————————————————11 （五）选取经验传热系数K值—————————————————————12 （六）估算换热面积—————————————————————————12 （七）初选换热器规格————————————————————————13 （八）核算总传热系数K0———————————————————————13 （九）计算压强降——————————————————————————13苯-甲苯体系板式精馏塔设计
年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续精馏塔的设计
苯-甲苯板式精馏塔的课程设计
化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页
苯与甲苯连续精馏塔设计方案青海大学)
苯甲苯精馏塔课程设计说明书
苯与甲苯精馏塔课程设计
化工原理课程设计苯-甲苯板式精馏塔设计
化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计
苯-甲苯连续精馏浮阀塔课程设计
化工原理课程设计之苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计
苯-甲苯精馏塔设计
连续精馏塔内分离苯、甲苯混合物
苯-甲苯精馏塔课程设计
化工原理课程设计苯甲苯的分离(筛板塔)
苯—甲苯溶液连续精馏塔设计
苯-甲苯筛板精馏塔课程设计
苯-甲苯精馏塔顶冷凝器设计
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