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化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔本文将针对化工原理课程设计，探讨苯与甲苯精馏塔的工艺设计。
一、工艺流程苯与甲苯精馏塔的工艺流程如下：苯与甲苯混合物在进入塔后，首先通过反应塔抽收制冷剂进行冷却，从而达到冷却效果，然后通过塔顶进入预分离器进行处理，将其中的气相成分与液相成分分离，剩余的液相通过进料口进入塔体，反复上升和下降，与上部的气相进行平衡沸腾，不断提高纯度，最后在顶部凝结出高纯度的甲苯。
二、设计考虑因素1.塔型塔型应根据生产规模和成本考虑。
一般而言，小型的塔型适合处理小流量、高品质的混合物，而大型的塔型则适合处理大流量、低品质的混合物。
2.动力学参数在设计苯与甲苯精馏塔时，要考虑动力学参数，如液相和气相的流速、物料的热量传递效应等等。
这些参数将直接影响塔的效率和产品品质。
3.填料和操作条件由于苯与甲苯混合物具有一定的粘度和密度差异，因此应在填料和操作条件上进行制约，以避免不同成分之间发生混合或分离出现问题。
三、设计基础1.填料设计填料是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分，是决定塔效率和塔高的关键因素。
填料材料应具有良好的性能，如高效的传质、良好的气体液体接触、稳定的抗攻击性等等。
常见的填料材料有氧化铝、陶瓷、合金等。
2.除塔器设计除塔器是苯与甲苯精馏塔的一个重要设计组成部分。
它的主要作用是在塔底处收集返回的液相，防止溢出和保持塔内的可控性。
除塔器的设计应根据填料类型、流量、操作温度和压力等多个因素进行综合考虑，以确保塔的正常运行。
3.塔底设计塔底是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分，主要用于收集精馏出的液态产品。
由于反应塔存在高温、高压等因素，因此需要考虑塔底的材料和设计。
常见的材料有碳钢、不锈钢、合金等。
此外，塔底还应配备可靠的排放和泄压装置，以确保塔的安全性。
四、结论苯与甲苯精馏塔是一种常见的化工装置，其设计应考虑多种因素，如塔型、填料、动力学参数等等。
从而确保塔的高效、稳定和可靠性。
《化工原理》课程设计设计题目苯-甲苯精馏塔的设计学生指导教师讲师年级专业系部课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定原料：苯、甲苯原料苯含量：质量分率= 45.5%原料处理量：质量流量=20.5t/h产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1%2、操作条件常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。
3、设备型式：筛板塔三、设计容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算（物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等）3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径（2）塔板（降液管、溢流堰、塔板布置等）（3）塔高4、流体力学验算与操作负荷性能图5、辅助设备选型（冷凝器、再沸器、泵、管道等）6、结果汇总表7、设计总结8、参考文献9、塔的设计条件图（A2）10、工艺流程图（A3）四、图纸要求1、带控制点的工艺流程图（2＃图纸）；2、精馏塔条件图（1＃图纸）。
摘要：本设计对苯—甲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—甲苯；分离过程；精馏塔目录目录 .......................................................................... 1 1 文献综述 .................................................................... 3 1.1概述 ....................................................................... 3 1.2方案的确定及基础数据 ....................................................... 3 2 塔物料衡算 .................................................................. 5 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ........................................... 5 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 ....................................... 6 2.3物料衡算 ................................................................... 6 3 塔板数的确定 ................................................................ 6 3.1理论板层数T N 的求取 ........................................................ 6 3.2求精馏塔气液相负荷 ......................................................... 7 3.3操作线方程 ................................................................. 8 3.4逐板计算法求理论板层数 ..................................................... 8 3.5全塔效率T E 估算 (8)3.6际板数 ..................................................................... 9 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ......................................... 9 4.1操作压力计算 ............................................................... 9 4.2安托尼方程计算 ............................................................ 10 4.3平均摩尔质量计算 .......................................................... 10 4.4平均密度计算 .............................................................. 11 4.5液体平均表面力计算 ........................................................ 12 4.6液体平均粘度计算 .......................................................... 13 4.7气液负荷计算 .............................................................. 14 5 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 .................................................... 15 塔径的计算 .................................................................... 15 6 塔板主要工艺尺寸的计算 ...................................................... 16 6.1溢流装置计算 .. (16)6.2塔板布置 (18)6.3筛孔数n与开孔率 ： (19)7 筛板的流体力学验算 (19)7.1气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（精馏段） (19)7.2气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（提馏段） (21)8 塔板负荷性能图 (22)8.1精馏段： (22)8.2提馏段： (26)9 设备设计 (30)9.1塔顶全凝器的计算与选型 (30)9.2再沸器 (31)10 各种管尺寸确定 (31)10.1进料管 (31)10.2出料管 (31)d (32)10.3塔顶蒸汽管pd (32)10.4回流管Rd (32)10.5再沸返塔蒸汽管v11 塔高 (32)12.设计体会 (33)13.参考文献 (34)分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔1．文献综述1.1概述在常压操作的连续精馏塔分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为20.5t/h，组成为45.5%（苯的质量分率），要求塔顶馏出液的组成为98%（苯的质量分率）塔底釜的组成为1%。
化工原理课程设计：苯与甲苯精馏塔简介本文主要探讨化工原理课程设计中的苯与甲苯精馏塔。
通过对苯和甲苯进行精馏分离，我们可以获得纯度较高的苯和甲苯产品。
在本文中，我们将从以下几个方面展开讨论：1.背景和目的2.设计流程3.塔设计4.精馏原理5.实验操作6.结果和讨论背景和目的苯和甲苯是常用的工业化学品，广泛应用于加工、涂料、塑料等行业。
苯和甲苯在某些工艺中需要纯度较高，因此需要进行精馏分离。
本课程设计旨在设计一个能有效分离苯和甲苯的精馏塔。
设计流程为了设计一个合适的苯与甲苯精馏塔，我们需要进行以下几个步骤：1.确定原料2.确定塔的类型和结构3.进行塔的热力学计算4.进行实验验证塔设计塔是精馏过程中最关键的组件之一，它可以通过蒸汽冷凝回收馏分。
在苯和甲苯的精馏中，一般采用板式塔。
塔类型在板式塔中，我们可以选择不同的塔类型，如：•始料塔•落料塔•浓差塔•强化塔塔结构塔的结构包括：1.塔筒：用于装载填料或板2.助塔装置：用于改善塔内气液分布精馏原理精馏是利用不同物质的沸点差异进行分离的过程。
在苯与甲苯的精馏过程中，由于苯和甲苯的沸点差异较大，可以有效地进行分离。
实验操作进行苯与甲苯精馏的实验时，我们需要注意以下几个操作步骤：1.准备好实验所需设备和试剂2.开启冷却水，确保设备冷却3.将苯和甲苯加入精馏塔中4.开启加热源，控制温度5.收集馏出的苯和甲苯样品结果和讨论通过实验操作，我们可以得到苯和甲苯的纯度和收率。
根据实验结果，我们可以评估精馏塔的效果，并对塔的设计进行改进。
在进行课程设计时，我们要求学生深入了解苯与甲苯的精馏原理，并通过实验进行验证。
此外，在设计塔的结构和操作过程时，也需要考虑到实际工业生产的要求。
通过本次课程设计，学生不仅能够更好地理解化工原理，还能够培养实验操作和实际问题解决能力。
这对于他们将来的工作和研究具有重要意义。
总结起来，本文对苯与甲苯精馏塔的设计和实验操作进行了详细的讨论。
从背景和目的到实验结果和讨论，我们提供了一个全面的指导，希望能对读者有所帮助。
化工原理课程设计任务书苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计2021年6月16日苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计一.设计概述塔设备是化工、炼油生产中国最重要的设备之一。
塔设备的设计和研究已经受到化工行业的极大重视。
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。
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以采用恒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-甲苯混合液筛板精馏塔的设计，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。
二.原始数据1.年处理量：50000吨2.料液初温：35℃3.料液浓度：45%（苯质量分率）4.塔顶产品浓度：98%（苯质量分率）5.塔底釜液含甲苯量不低于：98%（以质量计）6.每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）7.精馏塔塔顶压强：4kkk（表压）8.冷却水温度：30℃9.饱和水蒸气压力：2.5kkk/kk2（表压）10.设备类型：筛板（浮阀）塔三.基础数据1.组分的液相密度（见表-1）温度/℃80859095100105110115苯814.24 808.68 803.08 797.44 791.75 786.01 780.21 774.36甲苯809.80 804.87 799.90 794.90 789.85 784.76 779.63 774.45表-1烃类化合物实测k值多，也有系统的关联工作，最好的关联成果发表在k−k手册中，方程是：k=k+kk+kk2+kk3+kk4关联系数通过查找《化工物性简明手册》得知，k的单位是kk/k3，k的单位是k。
化工原理课程设计书苯—甲苯精馏塔设计目录（一）化工原理设计任务书 (3)（二）概述 (4)一、精馏基本原理 (5)二、设计方案的确定 (5)（三）塔工艺计算 (6)一、精馏塔物料衡算 (6)二、塔板数确定 (8)三、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)四、精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (15)五、塔板主要工艺尺寸计算 (17)六、筛板的流体力学验算 (19)七、塔板负荷性能图 (23)八、设计结果一览表 (29)（四）辅助设备的设定 (30)（五）设计评述心得 (32)（六）参考书目及附表 (33)（一）化工原理设计任务书一、设计名称：苯-甲苯精馏塔设计二、设计条件：在常压连续精馏塔中精馏分离含苯35%（质量%，下同）的苯-甲苯混合液，要求塔顶流出液中苯的回收率为97%，塔底釜残液中含苯不高于2%。
处理量：17500 t/a，料液组成（苯质量分数）：35%，塔顶产品组成（质量分数）：97%，塔顶易挥发组分回收率：99%，每年实际生产时间：300天三、设计任务完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。
四、基础数据或其他操作条件所需数据自己查阅资料或根据资料确定五、设计说明书内容1 目录2 概述（设计方案的确定和流程说明、精馏基本原理等）3.塔的物料恒算、塔板数的确定、塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4.塔和塔板的主要工艺尺寸的设计：（1）塔体工艺尺寸的计算；（2）塔板主要工艺尺寸的计算；（3）塔板的流体力学验算；（4）塔板负荷性能图。
5.设计结果概要或设计一览表6.辅助设备的选型——对再沸器进行设计，对预热器进行选型7.参考文献8.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
（二）概述一、精馏基本原理精馏操作就是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同的性质，在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝，使各组分得以完全分离的过程。
二、设计方案的确定本设计任务为分离苯一甲苯混合物。
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根底知识、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、塔板构造等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的平安性、经济合理性。
化工生产常需进展液体混合物的别离以到达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屡次局部汽化和局部冷凝到达轻重组分别离的方法。
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以下特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔构造简单，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展严密接触，到达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上下，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)1.1 精馏条件确实定 (1)1.1.1 精馏的加热方式11.1.2 精馏的进料状态11.1.3 精馏的操作压力................................................. 错误!未定义书签。
1.2 确定设计方案 (2)1.2.1 工艺和操作的要求21.2.2 满足经济上的要求21.2.3 保证平安生产3第二章设计计算32.1 设计方案确实定 (3)2.2 精馏塔的物料衡算 (3)2.2.1 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率32.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量32.2.3 物料衡算32.3 塔板计算 (4)2.3.1 理论板数NT的求取42.3.2 全塔效率的计算错误!未定义书签。
苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和《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最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石化等工业中得到广泛应用。
精馏过程是利用两组份挥发度的差异实现连续的高纯度分离。
本设计的题目是苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计，即设计一个精馏塔用来在常压下分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作。
精馏塔设计任务书一、设计题目苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计二、设计任务(1)原料液中苯含量：质量分数为41%，甲苯含量为59%。
(2)塔顶馏出液中轻组分含量不低于96%，釜液中重组分含量不低于96%。
(3)生产能力：80t/d原料量，年开工310天，每天工作20小时。
(4)精馏方式：筛板塔常压精馏。
三、操作条件(1)精馏塔顶压强：4.0kpa(2)进料热状态：泡点进料(3)回流比：自选(4)单板压降：>0.7kpa四、设计内容(1)实际塔板数的确定，加料板位置的确定，塔高的计算，塔径的计算 (4)根据物料衡算和能量衡算，选择管路流动路线，管路尺寸，材料，管路中所需泵的型号。
一、工艺计算1.1设计方案的选定及基础数据的搜集该二元物系属易挥发物系，最小回流比小，故操作回流比取最小回流比的2倍。
表3常温下苯一甲苯气液平衡数据91.40 50.0 71.3 90.11 55.0 75.5 80.80 60.0 79.1 87.63 65.0 82.5 86.52 70.0 85.7 85.44 75.0 88.5 84.40 80.0 91.2 83.33 85.0 93.6 82.25 90.0 95.9 81.11 95.0 98.0 80.66 97.0 98.8 80.21 99.0 99.61 80.01100.0100.0=0.4500.966 0.047 X w1.2精馏塔的物料衡算a. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量仏=78.11枚/Awo / 甲苯的摩尔质量仏=92.13^/Awo /0.41/78.11 0.41/78.11 + 0.59/92.130.96/78.110.96/78.11 +0.04/92.130.04/78.110.04/78.11 + 0.96/92.13b. 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F = 0.450x 78.11 + (1 -0.450) x 92.13 = 85.82 M D = 0.966x 78.11 + (1 -0.966)x 92.13 = 78.59 M W = 0.047x 78.11 + (1 - 0.047)x 92.13 = 91.47 c. 物料衡算 原料处理量F =80000= 46.61( kmol / h )85.82 x 20总物料衡算D +妒= 46.61 苯物料衡算 0.450F = 0.966D + 0.047妒 联立方程1和2得 D = 20.44 W = 26.17 式中F ------原料液流量D ------ 塔顶液流量 W ------塔底液流量1.3塔板数的确定采用逐板计算法求取理论塔板数％a .求最小回流比和操作回流比 利用恩特伍德方程q =1取^. =2.47则对二元物系a jy =1 解恩特伍德方程得 6= 1.487Rnn = 136取操作回流比R = 2x 1.36 = 2.72 b .求精馏塔的液、气相负荷 L = RD =2.72x 20.44 = 55.60V = (R +1) D = (2.72 +1) x 20.44 = 76.04h - -R +1 m务.Fi、i =\ a i 「6=1 - q 式中a ——相对挥发度V = (R + \)D - (1 - q)F = (2.72 +1) x 20.44 = 76.04 L = RD + qF = 2.72 x 20.44 +1 x 46.61 = 102.21 c.求操作线方程精馏段操作线方程y n+1RR+1 X n +XD =R+10.731x n +0.260提馏段操作线方程y n+1V1 X n V 1.344x n - 0.016 d.逐板法求理论板数相平衡方程 2.47 xy变形得x: y1 +1.47x 2.47-1.47y取精馏段操作线方程和相平衡方程作逐板计算y t = x D = 0.966 ，Xj y：0.9662.47 -1.47y t 2.47-1.47 x 0.9660.920y2 = 0.731x1 + 0.260 = 0.933，x2 = y3 = 0.731x2 + 0.260 = 0.880 ，x3: y4 = 0.731x3 + 0.260 = 0.807 ，x4 y5 = 0.731x4 + 0.260 = 0.719 ，x5y6 = 0.731x5 + 0.260 = 0.632 ，x6因为，x6 = 0.411 < XF = 0.450故精馏段理论塔板数为5y22.47 -1.47y20.848y32.47 -1.47y30.748y42.47 -1.47y40.629y52.47 -1.47y50.509y62.47 -1.47y60.411y 7 = 1.344x 6 -0.016 = 0.536X7y 72.47 -1.47y 70.319y 8 = 1.344x 7 - 0.016 = 0.413 , x 8y 82.47 -1.47y 80.221y 9 = 1.344x 9 - 0.016 = 0.282 , x 9y 92.47 -1.47y 90.137y 10 = 1.344x 9 - 0.016 = 0.168 , x 1Cy ：02.47-1.47y K0.076y ll = 1.344x 10 -0.016 = 0.086 , x ny：12.47 -1.47y … 0.037，得到 t F =93.4°C ，得到 t D = 80.88 °C 全塔平均温度用提馏段操作线方程和相平衡方程作逐板计算因为，x …= 0.037 <x w = 0.047提馏段所需理论踏板数为11 所需理论塔板数为11块。
吉林化工学院化工原理课程设计化工原理课程设计任务书1.设计题目苯-甲苯二元筛板精馏塔设计2.设计条件在常压下连续筛板精馏塔中精馏分离苯-甲苯混合液。
要求进料组成X D=0.42，塔顶组成X F=0.985，塔底组成X W=0.015.已知参数：苯-甲苯混合液处理量80kmol/h,进料热状况q=0.97.塔顶压强 1atm（绝压）。
单板压降小于0.7KPa.回流比R=（1.1~2.0R min）。
3.设计任务：（1）完成该精馏塔的工艺设计，包括辅助设备及进出口管路的计算和选型；（2）画出带控制点工艺流程图、x-y相平衡图、塔板负荷性能图、塔板布置图、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。
指导教师：庄志军设计时间：2012年11月22日-2010年12月16日专业：化学工程与工艺班级：化工1003班姓名：任云霞学号：10110307吉林化工学院化工原理课程设计题目筛板精馏塔分离苯--甲苯工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工1003班学生姓名学生学号 ********指导教师庄志军2012年12月06日目录摘要.............................................................................................................................. - 1 -第1章绪论........................................................................................................................... - 2 -第2章精馏流程确定 ............................................................................................................. - 3 -第3章精馏塔的设计计算....................................................................................................... - 4 -3.1物料衡算.................................................................................................................. - 4 -3.2塔板数的确定........................................................................................................... - 5 -3.2.1相对挥发度α的求解 ........................................................................................ - 5 -3.2.2确定最小回流比Rmin和回流比 ........................................................................ - 6 -3.2.3精馏段、q线、提馏段方程求解........................................................................ - 6 -3.2.4逐板计算法求解NT ......................................................................................... - 7 -3.2.5全塔效率ET.................................................................................................... - 8 -3.2.6实际塔板数 .................................................................................................... - 9 -3.3工艺条件的计算........................................................................................................ - 9 -3.3.1操作压强Pm................................................................................................... - 9 -3.3.2温度∆tm...................................................................................................... - 10 -3.4物性数据计算......................................................................................................... - 10 -3.4.1平均相对分子质量Mm................................................................................... - 10 -3.4.2平均密度ρm................................................................................................. - 11 -3.4.3液体表面张力σm.......................................................................................... - 13 -3.4.4液体粘度μLm............................................................................................... - 15 -3.5塔的气液负荷计算 .................................................................................................. - 16 -3.6塔和塔板主要工艺尺寸计算 ..................................................................................... - 16 -3.6.1塔径D.......................................................................................................... - 16 -3.6.2溢流装置...................................................................................................... - 18 -3.6.3塔板布置...................................................................................................... - 19 -3.6.4筛孔数n与开孔率φ...................................................................................... - 20 -3.6.5塔的有效高度Z............................................................................................. - 21 -3.7.1塔板压降验算............................................................................................... - 21 -3.7.2雾沫夹带量ev的验算..................................................................................... - 22 -3.7.3漏液的验算 .................................................................................................. - 22 -3.7.4液泛验算...................................................................................................... - 23 -3.8塔板负荷性能图...................................................................................................... - 24 -3.8.1雾沫夹带线（1） .......................................................................................... - 24 -3.8.2液泛线......................................................................................................... - 26 -3.8.3液相负荷性能图............................................................................................ - 28 -3.8.5液相负荷下限线............................................................................................ - 29 -3.8.6操作弹性...................................................................................................... - 30 -第4章塔的热量衡算 ........................................................................................................... - 32 -4.1加热介质的选择...................................................................................................... - 32 -4.2冷却剂的选择......................................................................................................... - 32 -4.3比热容及汽化潜热的计算......................................................................................... - 32 -4.3.1塔顶温度tD下的比热容.................................................................................. - 32 -4.3.2进料温度tF下的比热容 .................................................................................. - 32 -4.3.3塔底温度tW下的比热容................................................................................. - 33 -4.3.4塔顶温度tD下的汽化潜热 .............................................................................. - 33 -4.4热量衡算................................................................................................................ - 33 -4.4.10℃时塔顶上升的热量QV的求解 ...................................................................... - 33 -4.4.2回流热的热量QR........................................................................................... - 34 -4.4.3塔顶馏出液的热量QD.................................................................................... - 34 -4.4.4进料的热量QF .............................................................................................. - 34 -4.4.5塔底残液的热量QW ...................................................................................... - 34 -4.4.6冷凝器消耗的热量QC .................................................................................... - 34 -4.4.7再沸器提供的热量QB.................................................................................... - 35 -第5章塔总体高度计算........................................................................................................ - 35 -5.2塔顶空间................................................................................................................ - 36 -5.3塔底空间................................................................................................................ - 36 -5.4人孔...................................................................................................................... - 36 -5.5进料处板间距......................................................................................................... - 36 -5.6裙座...................................................................................................................... - 36 -第6章塔的附属设备计算..................................................................................................... - 37 -6.1塔的接管................................................................................................................ - 37 -6.1.1进料管......................................................................................................... - 37 -6.1.2回流管......................................................................................................... - 38 -6.1.3塔底出料管 .................................................................................................. - 38 -6.1.4塔顶蒸汽出料管............................................................................................ - 38 -6.1.5塔底蒸汽出气管............................................................................................ - 39 -6.2换热器的选择......................................................................................................... - 39 -6.2.1冷凝器的选择............................................................................................... - 39 -6.2.2再沸器的选择............................................................................................... - 40 -6.3进料泵的选择......................................................................................................... - 40 -第7章结果汇总表............................................................................................................... - 42 -主要符号说明 ..................................................................................................................... - 44 -参考文献............................................................................................................................ - 47 -结束语......................................................................................................................... - 48 -摘要根据化工原理课程设计任务书的要求对苯-甲苯二元筛板精馏塔的主要工艺流程进行设计，并画出了精馏塔的工艺流程图和设备条件图，此设计针对二元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。
浮阀精馏塔工艺设计任务书1．工艺要求与数据（1）料液为苯——甲苯混合液，含苯40 %（质量分数）（2）XD =94 % XW=3 %（质量分数）（3）年生产能力：7万吨（进料）2．设计条件（1）连续常压操作、中间加料、泡点回流（2）泡点进料（3）年生产时间330天（4）塔釜用间接蒸汽加热，加热蒸汽压力 300 kPa（5）设塔顶冷凝用水进口温度为25℃3．设计内容（1）精馏流程设计及论证（2）工艺计算（3）塔盘设计（精馏段、提馏段各选一块）（4）精馏段、提馏段流体力学条件校核（5）主要辅助设备的选型（再沸器、冷凝器）（6）控制系统、节能措施、工艺调整、故障处理、废液处理的方案4．设计成果（1）设计说明书（含评价与体会）（2）设计图纸（画在设计说明书中：流程图、t-x-y图、作图法求理论塔板数、负荷性能图2张）、（画在图纸上：塔盘布置图1张、浮阀塔工艺条件图1张）化工原理课程设计苯-甲苯浮阀塔精馏班级： _姓名： _专业： _目录绪论 (3)第一章设计方案的选择和论证1、设计流程 (5)2、设计要求 (6)3、设计思路 (6)4、相关符号说明 (7)第二章塔的工艺计算1、基础物性数据 (9)2、塔的工艺计算 (10)3、逐板计算法求理论板数计算 (11)4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)5、精馏塔的工艺尺寸的计算 (16)6、塔板流体力学校核 (23)7、塔板负荷性能图 (27)8、设计结果一览表 (31)9、辅助设备的选型 (33)10、塔附件设计计算 (34)第三章安全与环保1、安全注意事项 (38)2、环境保护 (39)第四章设计过程的评述和讨论1、回流比的选择 (39)2、塔高和塔径 (40)3、进料状况的影响 (40)4、热量衡算和节能 (40)5、精馏塔的操作和调节 (41)结束语 (42)参考文献 (43)绪论塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
化工原理课程设计任务书1.设计题目 ： 苯——甲苯二元物系板式精馏塔的设计2.设计条件 ：常 压： 1p atm （绝压） 处理 量： 100kmol/h 进料组成： F x =0.45 馏出液组成：D x =0.98釜液组成： W x =0.035 （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器 泡点回流回流比： R =(1.1-2.0)R min 加料状态： q =0.96 单板压降： ≤0.7kpa 3.设 计 任 务 ：1.完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算）.2．绘制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、精馏塔设备条件图. 3．撰写精馏塔的设计说明书（包括设计结果汇总）.课程设计是化工原理课程的一个非常重要的实践教学内容。
不仅能够培养学生运用所学的化工生产的理论知识，解决生产中实际问题的能力，还能够培养学生的工程意识。
健全合理的知识结构可发挥应有的作用。
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。
精馏塔内装有提供气液两相逐级接触的塔板，利用混合物当中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。
在精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔板之间上升，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，轻组分上升，重组分下降，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。
本设计我们使用筛板塔。
其突出优点为结构简单，造价低板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大，气体分散均匀，传质效率较高。
筛板塔是最早应于手工业生产的设备之一。
合理的设计和适当的操作筛板塔能够满足要求的操作弹性而且效率高。
采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏夜实际操作表明，筛板在一定程度的漏液状态下，操作是板效率明显降低，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的筛板塔其操作弹性仍可达到标准。
化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔1.引言苯和甲苯是广泛应用于化工工业的有机化合物。
苯用于生产塑料、橡胶、染料、医药等领域，甲苯则用于生产苯酚、甲醇、马来酸酯等有机化合物。
为了从苯和甲苯的混合物中获得高纯度的目标物质，需要进行精馏过程。
本次课程设计将设计苯与甲苯的精馏塔。
2.设计目标本次设计的目标是设计一个能够将苯和甲苯混合物中的甲苯分离出来，获得高纯度的甲苯产品的精馏塔。
设计要求如下：(1)产物中甲苯的纯度大于99%；(2)若需要，可考虑对废气回收的技术。
3.设计步骤(1)确定温度、压力和流量条件：根据实际情况，确定苯与甲苯的蒸馏温度和压力范围，以及流量要求。
(2) 确定理论塔板数：根据精馏物质的性质，使用McCabe-Thiele图来确定理论塔板数。
假设有N个塔板，输入混合物的进料温度T1，塔底温度T2，塔顶温度T3、若有Q个馏出物从塔顶进入回流相，那么Q个馏出物中，有αQ个进入塔顶，(1-α)Q个进入回流液，并且最终得到的进料液中含有αQ个甲苯。
通过计算可得到，苯与甲苯的含量变化和温度分布情况，进而确定塔板数。
(3)安装塔床和设备：根据设计要求，选择合适的填料和塔板，进行塔床的安装。
确定合适的进料方式和回流液的流量。
(4)进行操作条件和算例计算：根据输入的温度、压力和流量条件，进行操作条件的预测。
利用模拟软件或手工计算，进行塔板上的组分计算和流量平衡计算，以确定最佳操作条件。
(5)安全措施：在设计过程中，需要考虑安全措施，包括防爆、监测和报警系统的设置。
4.结果与讨论通过精心的设计和计算，得到了一个满足要求的苯与甲苯精馏塔。
该塔能够将苯和甲苯的混合物中的甲苯分离出来，并获得高纯度的甲苯产品。
在设计过程中，需要考虑到流量、温度和压力等因素对操作效果的影响，以确保塔的性能和安全运行。
5.结论本次设计实现了苯与甲苯精馏塔的设计，满足了高纯度甲苯产品的要求。
通过合理的操作条件和安全措施，确保了塔的性能和安全运行。
高等专科学校化工原理课程设计说明书设计题目：苯-甲苯混合液精馏塔设计设计者：班级制药13学号130305127王婷婷日期2014-11-19指导教师：徐兵设计成绩：日期一、设计题目：苯-甲苯混合液精馏塔设计本课程设计是依据实际生产情况加以一定程度的简化而提出的。
二、设计任务及操作条件1. 进精馏塔的料液含苯40% (质量分数)，其余为甲苯2. 产品的苯含量=96%(质量分数)3. 釜液中苯含量=1.85%(质量分数)4. 生产能力为年产38000吨/年苯-甲苯混合液5. 每年实际生产天数：320天。
6. 操作条件(1) 精馏塔塔顶压力0.04 MPa(表压)(2) 进料热状况泡点液体(3) 回流比R = 1.6Rmin(4) 加热水蒸汽压力 3.0 kg/cm2(表压)（1kg/cm2=98.066kPa）(5) 单板压降≤0.7kPa(6) 全塔效率54%(7) 设备型式浮阀(8) 厂址地区三、设计项目(设计说明书容)设计说明书应包括所有论述、原始数据、计算、表格等，编排顺序如下：I. 封面(课程设计题目、班级、、指导教师、时间)；II. 设计任务书；III. 目录；IV. 概述；V. 设计方案的选定；VI. 工艺设计计算；V II. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计计算；VIII. 设计结果汇总表；IX. 主要符号说明；X. 设计评述(即设计者对本次设计的评述以及本次设计的收获体会)；XI. 参考文献；XII. 致;目录第一章.概述 (1)1.1 精馏塔的简单介绍 (1)1.2 工业上对塔设备的主要要求 (1)1.3 板式塔类型 (2)1.3.1 筛板塔 (2)1.3.2 浮阀塔 (3)1.3.3 泡罩塔 (4)第二章.设计方案的确定 (6)2.1 操作条件的确定 (6)2.1.1 操作压力 (6)2.1.2 进料状态 (6)2.1.3 加热方式 (6)2.1.4 冷却剂与出口温度 (7)2.1.5 热能的利用 (7)2.2 确定设计方案的原则 (7)第三章.工艺计算 (8)3.1.塔的物料衡算 (8)3.1.1 料液及塔顶塔底产品含苯摩尔分率 (8)3.1.2 平均分子量 (8)3.1.3 物料衡算 (8)3.2 塔板数的确定 (9)3.2.1 理论塔板数N T的求取 (9)3.2.2 全塔效率E T (12)3.2.3 实际塔板数N (12)3.3 塔的工艺条件及物性数据计算 (12)3.3.1 操作压强Pm (12)3.3.2 温度t m133.3.3 平均分子量 (13)3.3.4 平均密度ρm (13)3.3.5 液体表面力σm (14)3.3.6 液体粘度μLm (14)3.4 精馏段气液负荷计算 (15) (15)第四章．塔和塔板主要工艺尺寸计算 (16)4.1.塔径D (16)4.2 溢流装置 (16)4.2.1 溢流堰长lW (17)4.2.2出口堰高hw (17)4.2.3降液管的宽度Wd与降液管的面积Af (17)4.2.4降液管底隙高度 (18)4.3塔板布置 (18)4.3.1 孔区面积 (18)4.4筛孔数n与开孔率φ (18)4.5 塔有效高度（精馏段） (19)4.6 塔高计算(从略) (19)4.7 筛板的流体力学验算 (19)4.7.1气体通过筛板压强相当的液柱高度h p (19)4.7.2 雾沫夹带量ev 的验算 (20)4.7.3 漏液的验算 (20)4.7.4 液泛验算 (21)4.8塔板负荷性能图 (21)4.8.1 雾沫夹带线（1） (21)4.8.2 液泛线（2） (22)4.8.3 液相负荷上限线（3） (23)4.8.4 漏液线（气相负荷下限线）（4） (24)4.8.5 液相负荷下限线（5） (24)第五章.设计结果一览表 (26)第六章.主要符号说明 (28)第七章.设计评述 (30)第八章.参考文献 (32)第九章.致 (33)第十章.附录 (34)第一章.概述1.1 精馏塔的简单介绍精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸汽由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
1.2 工业上对塔设备的主要要求（1）生产能力大（2）传热传质效率高（3）气体的摩擦阻力小（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，不易堵塞耐腐蚀等。
1.3 板式塔类型板式塔是在圆筒形壳体中安装若干层水平塔板构成的。
板与板之间有一定的间距。
塔板上有降液管，供液相逐层向下流动。
塔板开有许多孔，供气相逐从下向上流动。
气液两相在塔板上呈错流流动。
即气相垂直向上穿过塔板上的液层，液相水平流过塔板。
塔板是板塔式的核心部分，它关系到气液两相传热、传质的好坏。
1.3.1 筛板塔扎板塔的一种，装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。
操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。
气体（或蒸汽）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触，并相互作用。
泡沫式接触气液传质过程的一种形式，性能优于泡罩塔。
为克服筛板安装水平要求过高的困难，发展了环流筛板；克服筛板在低负荷下出现漏液现象，设计了板下带盘的筛板；减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距，制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰，塔板上开设气体导向缝的林德筛板。
筛板塔普遍用作H2S-H2O 双温交换过程的冷、热塔。
应用于蒸馏、吸收和除尘等。
在工业上实际应用的筛板塔中，两相接触不是泡沫状态就是喷射状态，很少采用鼓泡接触状态的。
筛板塔优点：结构简单、造价低；气流压降小、板上液面落差小；板效率高。
缺点：操作弹性小、筛孔小易堵塞。
1.3.2 浮阀塔浮阀塔广泛用于精馏吸收和解析等过程。
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地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而上下浮动，自行调节。
浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。
浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小(因气体水平吹出之故)，塔板效率较高，生产能力较大。
塔结构简单，制造费用便宜，并能适应常用的物料状况，是化工、炼油行业中使用最广泛的塔型之一。
在分离稳定同位素时采用在克服泡罩塔缺陷的基础上发展起鼓泡式接触装置。
浮阀塔有活动泡罩、圆盘浮阀、重盘浮阀和条形浮阀四种形式。
浮阀主要有V 型和T 型两种，特点是：生产能力比泡罩塔约大20％～40％；气体两个极限负荷比为5～6，操作弹性大；板效率比泡罩塔高10％～15％；雾沫夹带少，液面梯度小；结构难于泡罩塔与筛板塔之间；对物料的适应性较好等，通量大、放大效应小，常用于初浓段的重水生产过程。
1.3.3 泡罩塔在其气体或蒸汽以泡状通过液体的一种塔;尤指板式塔(如用于分馏石油馏出物),其中塔板上具有许多泡罩,又称泡帽塔和泡盖塔。
塔设备的一种,通常用来使蒸汽（或气体）与液体密切接触以促进其相互间的传质作用。
塔装有多层水平塔板，板上有若干个供蒸汽（或气体）通过的短管，其上各覆盖底缘有齿缝或小槽的泡罩，并装有溢流管。
操作时，液体由塔的上部连续进入，经溢流管逐板下降，并在各板上积存液层，形成液封；蒸汽（或气体）则由塔底进入，经由泡罩底缘上的齿缝或小槽分散成为小气泡，与液体充分接触，并穿过液层而达液面，然后升入上一层塔板。
短管装在塔的，称溢流式；也有装在塔外的，称外溢流式。
泡罩塔广泛用于精馏和气体吸收。
泡罩塔优点：1、泡罩塔气-液两相接触比较充分，传质面积大，因此塔板效率较高；2、泡罩塔气液比变化围较大，即操作弹性较大，便于操作；3、泡罩塔具有较高的生产能力，适用于大型生产。
泡罩塔的主要缺点是结构复杂、造价较高、塔板压力降较大。
所以限制了泡罩塔的使用围。
第二章.设计方案的确定 2.1 操作条件的确定 2.1.1 操作压力塔顶压力为 0P 40101.3141.3 kPa =+= 加热水蒸汽压力 P 3.098.066101.3395.498 kPa =⨯+= 单板压降 P 0.7 kPa =△ 2.1.2 进料状态本次设计中采取饱和液体进料。
（q=1） 2.1.3 加热方式蒸馏可采用间接蒸汽加热也可采用直接蒸汽加热，例蒸馏釜残液中的主要成分为水时，且在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时宜用直接蒸汽加热，其优点是可以利用压强在较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。
但由于直接蒸汽的加入，对釜溶液起一定的稀释作用，在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下，釜液组成相对降低，故需要在提馏段增加塔板以达到生产要求。
本次设计采用的是间接蒸汽加热。
2.1.4 冷却剂与出口温度精馏塔常以循环冷却水为冷却剂，将热量从塔顶冷凝器中移出。
且厂址选在地区，水资源丰富。
设备的出口温度一般在50℃左右。
温度10℃，故选用40℃的冷却水，否则，溶于水中的有些无机盐将析出、结垢，影响传热效果。
2.1.5 热能的利用精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。
因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。
虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。
为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。
2.2 确定设计方案的原则本课程设计的设计容是分离苯-甲苯混合液。
是依据实际生产情况加以一定程度的简化而提出的。
设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔，其余部分经产品冷却器后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热，操作回流比采用最小回流比的1.6 倍。
第三章.工艺计算 3.1.塔的物料衡算3.1.1 料液及塔顶塔底产品含苯摩尔分率4078.110.44406078.1192.139678.110.96696478.1192.131.8578.110.02181.8598.1578.1192.13F D W X X X ==+==+==+3.1.2 平均分子量()()()F D W M 0.4478.1110.4492.1385.96kg /kmol M 0.96678.1110.96692.1378.59kg /kmol M 0.021878.1110.021892.1391.82kg /kmol=⨯+-⨯==⨯+-⨯==⨯+-⨯=3.1.3 物料衡算 原料处理量:3,3800010494732024F kg h ⨯==⨯总物料衡算：F D W =+易挥发组分的物料衡算：49740.440.9660.0218D W ⨯=⨯+⨯联立代入数据，解得： h kg D /9.2770'=W '=2203.06kg h3.2 塔板数的确定3.2.1 理论塔板数 N T 的求取苯、甲苯属理想物系，可采用 M.T.图解法求 N T 。
