苯与甲苯混合液浮阀精馏塔项目设计方案

目录1课程设计的目的 (3)2课程设计题目描述和要求 (3)3 课程设计报告内容 (4)4对设计的评述和有关问题的讨论 (22)5参考书目 (22)1苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计1•课程设计的目的2课程设计题目描述和要求本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，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，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：原料苯含量：质量分率 =（30+0.5*学号>%原料处理量：质量流量 =<10-0.1*学号）t/h ［单号］<10+0.1* 学号）t/h ［双号］产品要求：质量分率：xd=98% , xw=2% ［单号］xd=96% , xw=1% ［双号］工艺操作条件如下：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=<1.2〜2） Rmin。

3 .课程设计报告内容3.1流程示意图冷凝器T塔顶产品冷却器T苯的储罐T苯f回流原料T原料罐T原料预热器T精馏塔帼流J再沸器J T塔底产品冷却器 T甲苯的储罐T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。

苯与甲苯的精馏塔设计苯与甲苯是常见的有机化工原料，其精馏塔设计是化工工程中的重要环节之一首先，我们需要确定设计的目标和要求。

在苯与甲苯的精馏过程中，一般的设计目标是实现高纯度的苯和甲苯产品，并且在经济效益上达到最佳。

第二步，需要进行物性参数测定和实验数据收集。

包括苯和甲苯的蒸气压、沸点、密度等物性参数，以及其在不同温度下的相平衡数据等。

接下来，可以运用精馏塔设计的经典方法，如麦凯布-塔克方法或史密斯方法，进行精馏塔的初步设计。

在初步设计中，首先确定塔顶和塔底的操作压力，即以什么方式进行冷凝和加热。

其中，冷凝方式可以通过冷凝器来进行，而加热可以通过加热器来实现。

然后，可以根据塔底的更容易凝结的成分，例如甲苯，选择合适的塔底冷凝器类型。

常见的塔底冷凝器类型包括冷却盘、冷凝卷管和冷凝器。

接下来，进行塔板的设计。

塔板的设计包括确定板间距、塔板孔径、塔板的有效蒸汽速度等参数。

这些参数对于实现塔板上液相和气相的充分搅拌、易于负荷和操作都非常重要。

在塔板设计完成后，可以进行塔塞的设计。

塔塞的设计包括塔塞的形状、大小以及布置在塔板上的位置。

塔塞的作用是增加交换效果，提高分离效果。

在塔板和塔塞设计完成后，可以进行填料的设计。

填料的设计包括填料的材料选择、填料的形状和尺寸。

填料的作用是增加表面积，提高蒸馏效率。

最后，进行精馏塔的热力学计算和模拟。

可以通过现有的化工流程模拟软件，如Aspen Plus，对精馏塔进行热力学计算和性能预测。

这可以帮助我们更好地了解在不同操作条件下，塔的性能如何，以及它能否满足设计要求。

总结起来，苯与甲苯的精馏塔设计是一项复杂且精细的工程，需要综合考虑物性参数、操作要求和经济效益等因素。

通过前期的物性参数测定和实验数据收集，结合经典的精馏塔设计方法和现代化工流程模拟软件的应用，可以设计出高效、可靠的精馏塔。

课程设计任务书一、设计题目：分离苯－甲苯混合液的浮阀精馏塔设计二、原始数据及操作条件1．生产能力：年处理苯－甲苯混合液6.5万吨(开工率300天/年)2. 原料：苯的含量44%（质量分数，下同）进料状况自选3. 分离要求：塔顶馏出液中苯含量不低于95%塔底釜液中含苯量不高于2%4. 操作压力：常压101.3 kPa操作塔顶表压4 kPa 单板压降不低于0.7 kPa5. 回流比：R=(1.1～2.0)Rmin6. 塔顶采取用全辽凝气泡点回流7. 塔釜采用间接饱和水蒸气加热三、设计内容1. 精馏流程的确定（附流程简图）；2. 精馏塔的物料衡算、塔板数的确定、工艺条件及相关物性数据的计算；3. 精馏塔和塔板主要工艺尺寸的计算、塔板流体力学的校核并作出塔板负荷性能图。

四、设计要求1. 设计程序简练清楚，结果准确并汇总表；2. 计算公式、图表正确并注明来源，符号和单位要统一。

五、设计日期2010 年5月15日至2010年5月31日设计步骤1. 设计方案的确定及工艺流程的说明拟设计一台年处理苯－甲苯混合液6.5万吨(开工率300天/年)的浮阀精馏塔，要求塔顶馏出液中苯含量不低于95%，塔底釜液中含苯量不高于2%。

先设计苯-甲苯混合液经预热器加热后，用泵送入精馏塔；塔顶上升蒸汽采用冷凝器冷凝后部分回流，其余作为塔顶产品冷却后送至贮槽；塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。

工艺流程图见附图1。

操作压力为常压101.3 kPa ，采取泡点进料。

2. 全塔物料衡算2.1 进料、塔顶及塔底产品的摩尔分数48.00.44)/921(0.44/780.44/78X F =-+=09692/95.0(10.95/780.95/78X D =-+=）X W =92/)02.01(78/02.078/02.0-+0.02=2.2 平均摩尔质量M F = 780.52920.48⨯+⨯=85.28 kg/kmol2.3 物料衡算F 0=24300106.57⨯⨯= 9027.78 kg/h F = 85.289027.78=105.86 kmol/hD = FWD W F X -X X -X = 105.860.02-0960.02-0.48⨯ = 51.80 kmol/hW = F －D = 54.06 kmol/h3. 塔板数的确定 3.1 确定理论塔板数3.1.1由苯-甲苯气液平衡数据绘制x-y ， t-x-y 图苯(A)-甲苯( B)饱和蒸汽压数据：由公式： y = 000BA B P P P P -- , y = x P P A 0 计算得苯-甲苯的t-x-y 数据如下：由上表数据绘制得x-y ， t-x-y 图（见附图 2）用作图法求R min 并选取R本设计的进料状态选取的是泡点进料，即q=1,q 线方程为：0.48X X F == 作图得694.0=P yR min =DD X X --P Py y = 48.0694.0694.00.96-- = 1.29R = 1.6R min = 2.1由此可得精、提馏短的操作线方程分别为： y = 0.68x+ 0.31 y = 1.3x – 0.008 3.1.3 用图解法求理论板数N T求解过程见附图 2，总理论板数N T =13（包括塔釜）。

化工原理课程设计任务书一 设计题目：苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计 二 任务要求设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯， 具体工艺参数如下：原料加料量 F=75kmol/h 进料组成 xf=0.41 馏出液组成 965.0=D x 釜液组成 035.0=W x 塔顶压力 k P a P 325.101=单板压降 0.7kPa ≤ 进料状态 965.0=q2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点回流。

三 主要设计内容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4、辅助设备选型与计算设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔设备条件图目录任务书 (1)目录 (Ⅱ)摘要 (1)第1 章绪论 (2)1.1 设计流程 (2)1.2 设计思路 (2)第2 章精馏塔的工艺设计 (4)2.1 产品浓度的计算 (4)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)2.3 物料衡算 (6)2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (7)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (7)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (8)第3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)3.1 物性数据计算 (8)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (11)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)3.4 塔板流体力学校核 (17)3.5 塔板符合性能图 (20)第4 章热量衡算 (24)4.1 热量衡算示意图 (24)4.2 热量衡算 (24)第5 章塔附属设备的计算 (29)5.1 筒体与封头 (29)5.2 除沫器 (29)5.3 裙座 (29)5.4 塔总体高度的设计 (30)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (30)5.6 进料管的设计 (32)5.7 泵的选型 (32)5.8 贮罐的计算 (33)第6 章结论 (35)6.1 结论 (35)6.2 主要数据结果总汇 (35)结束语 (36)参考文献 (31)附录1主要符号说明 (38)附录2 程序框图 (41)附录3 精馏塔工艺条件图 (43)附录4 生产工艺流程图 (44)教师评语.................................................................................................................... 错误！未定义书签。

1设计任务及操作条件1.1工艺条件及数据（1）原料液含苯42％（质量分率，下同）；（2）馏出液含苯98％，残液含甲苯97％；（3）泡点进料；（4）料液可视为理想溶液；（5）生产能力：13000t/year 年开工7200小时。

（6）塔板类型：浮阀塔板1.2操作条件（1）常压操作；（2）回流液温度为塔顶蒸汽的露点；（3）塔顶压力4kPa（表压）；（4）单板压降≤0.7kPa；（5）间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝压）；（6）冷却水进口温度300C，出口温度450C；（7）设备热损失为加热蒸汽供热量的5％。

2厂址厂址为长沙地区。

3设计方案的确定本设计任务为分离苯-甲苯混合物。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。

设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏内。

塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器后送至储罐。

该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作比取最小回流比的2倍。

塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

4主要工艺计算4.1精馏塔的物料衡算（1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量M a=78.11kg/kmol甲苯的摩尔质量M b=92.13kg/kmolX F=0.4278.110.420.5878.1192.13+=0.461X D=0.9878.110.980.0278.1192.13+=0.983X W=0.0378.110.030.9778.1192.13+=0.035图1精馏塔工艺流程图(2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F=0.461⨯78.11+（1-0.461）⨯92.13=85.67kg/kmol M D=0.983⨯78.11+（1-0.983）⨯92.13=78.35kg/kmol M W=0.035⨯78.11+（1-0.035）⨯92.13=91.64kg/kmol (3)物料衡算原料处理量F=130001000720085.67⨯⨯=21.08kmol/h总物料衡算21.08=D+W`苯物料衡算21.08⨯0.461=0.983D+0.035W联立解得:D=9.47kmol/h W=11.61kmol/h表2物料衡算表进料出料项目数量（kmol/h）项目数量（kmol/h）进料F 合计21.0821.08产品D塔底出量W合计9.4711.6121.084.2塔板数的确定(1)理论板层数N T的求取苯-甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数①由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y图见图2②求最小回流比及操作回流比0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.00.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0bf XfDWed g图2图解法求理论塔数示意图采用作图法求最小回流比。

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。

分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计苯和甲苯是两种常用的有机溶剂，它们通常通过精馏过程进行分离。

浮阀板式精馏塔是一种常用的精馏设备，具有高效、节能、操作方便等特点。

下面就对分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺进行设计。

1.工艺流程：分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺流程一般包括进料、初留、尾留和回流等环节，具体流程如下：1)进料：将苯和甲苯混合液进料到精馏塔的顶部。

进料包括苯和甲苯的混合物以及一部分回流。

2)初留：通过多个塔板的精馏，将苯分离出来，初留液位以下的液体为初馏液，初留液通过凝气冷却器冷却后分为初留顶部产品和初留底部回流。

3)尾留：在塔底通过降温器冷却后，即可得到尾液，尾留底部产品通常作为顶部产品的回流，以保证塔托和稳定操作。

4)回流：回流是为了提高塔板的效率，减小焦失和能耗。

可通过将一部分的顶部产品送回到塔顶部作为回流。

2.浮阀板式精馏塔的设计参数：在进行浮阀板式精馏塔的工艺设计时，需要考虑以下参数：1)塔高：塔高应根据塔板的数量和塔板高度来确定，总体来说，塔高越高，分馏效果越好，但是设备成本和能耗也会增加。

2)塔板数：塔板数的确定需要考虑到初留和尾留的要求，一般根据初留质量分数和尾留质量分数进行迭代计算。

3)流量：进料流量、回流流量以及所需的产品流量都需要根据需求和经验来确定，可通过仪表和流量控制阀来调节。

4)进料温度：进料温度一般在常温下进行，如果需要提高分离效率，可以适当降低进料温度。

5)塔底温度：塔底温度是通过冷凝器来冷却的，根据具体情况来确定冷凝器的设计参数。

3.优化调整：在实际工艺操作中，可能需要对工艺参数进行优化调整，以达到更好的分离效果和降低能耗。

具体调整方法如下：1)调整回流比：根据实际需要，调整回流比可以提高塔板的效率。

2)改变操作压力：通过改变操作压力，可以改变馏出物的温度和塔板的效果，进而实现优化调整。

3)塔板节流孔调整：通过调整塔板节流孔的大小，可以影响流体的分布和液体在塔板上的停留时间，从而达到更好的分离效果。

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 (35)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。

化工原理课程设计论文( 2010 届 )题目：苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺学生姓名：王文俊学号：21007051065指导教师：吴彬完成时间：2013 年 6 月 26 日成绩：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。

精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。

精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节。

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。

1 、板式精馏塔设计任务书1.1、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。

1.2、设计任务(1)原料液中苯含量：质量分率＝50％(质量)，其余为甲苯。

(2)塔顶产品中苯含量不得低于98％(质量)。

(3)残液中苯含量不得高于2％(质量)。

(4)生产能力：30000 t/y苯产品，年开工330天。

1.3、操作条件(1)精馏塔顶压强：4.0kPa(表压) (2)进料热状态：间接蒸汽加热。

前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。

生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。

苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。

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，石油化工等工业得到广泛应用。

精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。

实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。

本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯——甲苯的分离。

苯——甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁。

因此用筛板塔。

筛板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。

与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。

本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核。

绪论 (3)第一节概述 (8)1.1精馏操作对塔设备的要求 (8)1.2板式塔类型 (8)1.2.1筛板塔 (8)1.2.2浮阀塔 (9)1.3精馏塔的设计步骤 (9)第二节设计方案的确定 (10)2.1操作条件的确定 (10)2.1.1操作压力 (10)2.1.2 进料状态 (10)2.1.3加热方式 (10)2.1.4冷却剂与出口温度 (10)2.1.5热能的利用 (11)2.2确定设计方案的原则 (11)第三节板式精馏塔的工艺计算 (12)3.1 物料衡算与操作线方程 (12)3.1.1 常规塔 (12)3.1.2 直接蒸汽加热 (14)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)4.1塔的有效高度和板间距的初选 (15)4.1.1塔的有效高度 (15)4.1.2板间距的初选 (15)4.2 塔径 (16)4.2.1初步计算塔径 (16)4.2.2塔径的圆整 (17)4.2.3 塔径的核算 (17)第五节板式塔的结构 (17)5.1塔的总体结构 (17)5.2 塔体总高度 (18)5.2.1塔顶空间H D (18)5.2.2人孔数目 (18)5.2.3塔底空间H B (19)5.3塔板结构 (20)5.3.1整块式塔板结构 (20)第六节精馏装置的附属设备 (20)6.1 回流冷凝器 (20)6.2管壳式换热器的设计与选型 (21)6.2.1流体流动阻力（压强降）的计算 (21)6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (22)6.3 再沸器 (23)6.4接管直径 (24)6.4加热蒸气鼓泡管 (25)6.5离心泵的选择 (25)绪论一、化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

题目：分离苯一甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计第一章：前言1.1 文献综述1.2中英文摘要及关键词1.3相关符号说明第二章：工艺条件的确定和说明2.1设计参数2.2操作压力2.3进料状况2.4加热剂及加热方式2.5冷却剂及进出口温度第三章：流程的确定和说明3.1流程的说明3.2设置各设备的原因第四章：精馏塔的设计计算4.1物料衡算4.2回流比的确定4.3板块数的确定4.4相关物性参数4.5汽液负荷的计算4. 6精馏塔工艺尺寸的计算4.7塔板流动性能校核4.8塔板负荷性能图4.9主要工艺接管尺寸的选取4.10塔顶冷凝器的热负荷4.11塔底再沸器的负荷4.12原料预热器的热负荷第五章：主要计算结果列表5.1精馏段5.2提留段1.4相关物性参数1)苯和甲苯的物理参数(2) 饱和蒸汽压苯、甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算:(3) 苯、甲苯的相对密度(4) 液体表面张力(5) 苯甲苯液体粘度第二章工艺条件的确定和说明2.1 设计参数（1）设计规模：苯- 甲苯混合液年产量为12000t ／a（2）生产制度：年开工300天，每天24 小时连续生产（3）原料组成：苯含量为40%（质量分数，下同）（4）进料状况：15C时进料，常压精馏（5）分离要求：塔顶苯含量不低于99%，塔底苯含量不大于2%（6）建厂地区：大气压为760mmHg自来水年平均温度为15C平均温度t m2.2 确定进料状态2.2.1 平均分子量对进料板：x F=0.440，y F=0.660M V m F=y F M A+( 1-y F) M B=82.88kg/mol M L m F=x F M A+( 1-x F)M B=85.96kg/mol 对塔底：x W=0.023，y W=0.055 M V m W=y W M A+( 1-y W) M B==91.36kg/mol M L m W=x W M A+( 1-x W) M B=91.81kg/mol 对塔顶：x D=0.991 y D=0.996M V m D=y D M A+(1-y D) M B=78.1 7kg/mol M L m D=x D M A+( 1-x D)M B=78.24kg/mol 气相平均摩尔分子量M V m=( M V m D+M V m F) /2=80.53kg/mol塔底液相平均密度1LmF精馏段液相平均密度?LmUmD JmF2-806.72kg/m 3提馏段液相平均密度-lmUmW JmF=789.33kg/m 3M V m'= (M V m W +M V m F ) /2=87.12kg/mol 液相平均摩尔分子量M L m= (M L m D +M L m F ) /2=82.1kg/mol M L m'= (M L m w +M L m F ) /2=88.89kg/mol2.2.2平均密度——(a 为质量分数)ppp■ m ' Ima ' Imb(1)对塔底:t m “09.46C 时，由内插法 匚=780.67kg/m 3 订=780.84kg/m 3a A a B —3AB= UmF = 780.08kg/mAB(2)对进料：t F = 92.97E ,由内插法 \ =780..05kg/m 3，:订=797.26kg/m 3 进料液相平均密度 ——=-0A •鱼=『LmF = 789.51kg/m 3°LmF°A(3)对塔顶：t D =80.09C 时，由内插法= 814.9kg/m 3 ,「B = 809.91kg/m 3塔顶液相平均密度士宅著—81叽卅精馏段气相平均密度Lm 二匕^ = 3.01kg/m 3RT I提馏段气相平均密度 二二空^江二3.42kg/m 3vmRTP + P全塔气相平均密度 5=4= 3.22kg/m 3全塔液相平均密度「m 二 798.03kg /m 3对塔顶，由内插法, 对进料，由内插法, 对塔底，由内插法,2.2.3表面张力fn由公式：；冷-' X iGi 4t D =80.09°C,二m ^21.26mN/m^nb ^21.68mN/m t F =92.97C,二ma =19.70mN/m^^^ = 20.40mN/m t w =109.46C,二ma ^17.78mN/m ^mb =18.49mN/m 进料板表面张力 一=0.44 19.70+0.56 20.40=20.09mN/m 塔顶表面张力 二 m =0.991 21.26+0.009 21.68=21.26mN/m 塔底表面张力 一用0.023 17.78+0.97718.49=18.47mN/m提馏段表面张力平均值-m 提=19.29 mN/m 精馏段表面张力平均值•二m 精 =20.68 mN/m2.2.4液体黏度7m由公式：ni =1对塔顶， 由内插法， t D =80.09C ，"aD =0.308mPa s,」bD =0.318mPa s 对进料， 由内插法， t F =92..97C ，l aF =0.272mPa s^l bF =0.280mPa s对塔底， 由内插法， t w 二 109.46C ，"aw 二 0.234mPa s,」bw 二 0.255mPa s进料处平均黏度J m=0.276 mPa s塔顶处平均黏度 JmD =0.307 mPa s 塔底处平均黏度 JmW =0.253 mPa s提馏段液体黏度平均值J m'=m+L mW /2=0.265 mPa s精馏段液体黏度平均值Jm = O- m”L mD /2=0.292 mPa s(R min ) 1 [X D:-1[X F：(1 _X D)]「1-X F]2.5冷却剂及进出口温度精馏段平均温度t m= (t F+t D) /2=86.53°C提馏段平均温度t m= (t w+t D) /2=101.22o C全塔平均温度t= (86.53+101.22) /2=93.88C第四章流程的确定和说明4.1物料衡算3原料液处理量G F J200°101666.67kg/h300 x 24F -1666.67/M F =18.123kmol/h总物料衡算F=D+W ( 1)苯的物料衡算F X F二D X D+W X W(2)由1、2两式联合解得：F (XF -X W)D =XD - X WW =F -DD=7.883kmol/h W=10.240kmol/h 4.2回流比的确定对于q=1的饱和液体进料，有如下公式(参考文献6,公式10-45) 由(参考文献6)图10-1及表10-2,可知，当XF =0.440时，；当X D =0.991 时，t2=80.2°C；相平衡方程 Y m 1L ' 'V 'X mW 3 6. 136x w= x 血 V ' 2 5. 8 9 6°q. 2)40122 5. 8961. 39肖0. 0 05第一块板的气相组成应与回流蒸汽的组成一致，所以有 Y n =,联立相平衡方程及精馏段操作线，逐板计算 y2.475 -1.475yx^i = 0.988 x 2 二 0.977 x 3 = 0.959由(参考文献6)表10-3，可知，―2.60 2.35 =2.4752则 R min —坯一逊士6 =1.5232.475-1 0.4401 - 0.440取操作回流比 Rpt =1.5R min =1.5 1.523 = 2.285 4.3板块数的确定 (1) 理论板数的计算精馏段操作线方程：y "1#X n 倉皿6 (303)ax2.475x 八1 -(a -1)x 一 1 -1.475x提馏段 操作线方程：L'RDF =2.285 7.883 18.123 = 36.136 kmol/hV 』(R1D =(2.2 8 5 1 ) 7 三 88 I3moi/h然后可以根据平衡方程可得X 1，从第二块板开始应用精馏段操作线方 程求Y n ,用平衡方程求x n ,直到x n <X F ,共需》1块精馏板，第n 块板为进料板。

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2010 －2011 学年度化学化工学院制药工程专业班级08（3）班学号08233302题目名称年产30000t苯—甲苯混合液浮阀精馏塔的设计学生姓名王晨指导教师社科奇设计时间：2010年12月6日～2010年12月19日化工原理课程设计任务书2010年12月5日目录摘要 (7)引言 (7)第一章绪论1.1 塔设计在化工生产中的地位和作用 (7)1.2 背景介绍 (8)1.3原料性质 (8)1.4 问题研究 (9)1.8设计流程示意图 (9)1.6设计流程的说明 (9)1.7设计流程方案 (10)1.8选塔依据.................. .. (10)第二章设计内容2.1精馏塔的工艺设计和全塔物料衡算2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率............................ (11)2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (11)2.1.3 物料衡算 (11)2.2 塔板数的确定2.2.1 平衡曲线的绘制 (12)2.2.2 操作回流比的 (13)2.2.3 求精馏塔的气、液相负荷 (13)2.2.4操作线方程 (13)2.2.5图解法求理论板层数 (13)2.2.6相对挥发度的求取 (13)2.2.7利用平衡方程和操作线方程计算理论塔板数 (15)2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（精馏段）2.3.1操作压力的计算....................... (16) (17)2.3.2操作温度的计算...............2.3.3平均摩尔质量的计算 (17)2.3.4 平均密度的计算 (17)2.3.5 液相平均表面张力的计算 (18)2.3.6液相平均黏度的计算 (18)2.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（提馏段）2.4.1操作压力的计算........................ .. (19) (19)2.4.2操作温度的计算...............2.4.3平均摩尔质量的计算 (19)2.4.4 平均密度的计算 (19)2.4.5 液相平均表面张力的计算 (20)2.4.6液相平均黏度的计算 (20)2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算2.5.1 塔径的计算（精馏段） (22)2.5.2 塔径的计算（提馏段） (23)2.5.3精馏塔有效高度的计算 (24)2.6 塔板主要工艺尺寸的设计与计算2.6.1溢流装置计算 (24)2.6.2塔板布置及浮阀数目与排列 (25)2.7 塔板的流体力学验算2.7.1气相通过浮阀塔板的压降 (26)2.7.2淹塔 (27)2.7.3 雾沫夹带 (27)2.8 塔板负荷性能2.8.1雾沫夹带线 (28)2.8.2 液泛线 (29)2.8.3 液相负荷上限线 (29)2.8.4 漏液线 (30)2.8.5液相负荷下限线 (30)第三章塔附件设计2.9 接管-进料管 (33)3.0 法兰.................................................................................................................... ..333.1 筒体与封头3.1.1筒体 (33)3.1.2封头 (34)3.2 人孔 (34)3.3群座的选择 (34)3.4塔总体高度设计 (34)第四章设计过程的评述和讨论3.5回流比的选择 (36)3.6塔高和塔径 (36)3.7进料状况的影响 (36)3.8热量衡算和节能 (36)3.9精馏塔的操作和调节 (37)参考文献 (37)后记 (38)附录 (39)年产30000t苯—甲苯混合液浮阀精馏塔的设计【摘要】设计一座连续浮阀塔，通过对原料、产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对苯-甲苯精馏工艺流程和主体设备设计。

分离苯--甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计专 业： 化学工程与工艺 学 号： ********* * 名： * * 指导教师： 谭志斗 周红艳 日 期： 二零一一年四月十六日目录Context第一章前言1.1苯和甲苯在工业中的用途1.2精馏原理及其在工业生产中的应用1.3精馏操作的特点及其对塔设备的要求1.4常用板式塔的类型及本设计的选型1.5本设计所选塔的特性1.6相关物性参数说明第二章设计题目及设计任务书第三章工艺条件的确定和说明3.1确定操作压力3.2确定进料状态3.3确定加热剂和加热方式3.4确定冷却剂及其进出口温度第四章流程的确定和说明4.1流程4.2流程说明第五章精馏塔的设计计算5.1全塔的物料衡算5.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 5.1.2料液及塔顶底产品平均摩尔质量 5.1.3料液及塔顶底产品摩尔流率5.2回流比的确定5.3塔板数的确定5.4气液负荷计算5.4.1平均压强5.4.2平均分子量5.4.3液体的平均粘度5.4.4液体的平均密度5.4.5体积流量5.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.5.1 塔径的计算5.5.2精馏塔有效高度的计算5.6 塔板工艺结构尺寸的设计与计算5.6.1溢流装置计算5.7 浮阀的布置5.7.1 阀孔速度5.7.2 开孔率5.7.3 阀孔总面积5.7.4 浮阀总数5.7.5 塔板上布置浮阀的有效操作面积5.7.6 浮阀的排列5.8 塔板流动性能校核5.8.1液沫夹带量校核5.8.2 塔板阻力校核5.8.3 降液管液泛校核5.8.4 液体在降液管中停留时间校核5.8.5严重漏液校核5.9 塔板负荷性能图5.9.1漏液线5.9.2 液沫夹带线5.9.3 液相负荷下限线5.9.4 液相负荷上限线5.9.5液泛线5.9.6塔板性能负荷图5.9.7浮阀塔的工艺设计计算结果总表第六章塔的机械设计6.1、设计条件6.2、按计算压力计算塔体和封头厚度6.3、塔设备质量载荷计算6.4、风载荷和风弯矩计算6.5、地震弯矩计算6.6、各种载荷引起的轴向应力6.7、塔体和裙座危险截面的强度及稳定校核6.8、塔体水压试验和吊装时的应力校核6.9、基础环设计6.10、地脚栓设计第七章设计结果的讨论及说明第八章参考文献第九章课程设计总结致谢中文摘要：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。

目录绪论 (03)第一章板式塔课程设计任务书 (06)1.1课程名称 (06)1.2设计条件（原始数据） (06)第二章设计计算...................................................................................错误!未定义书签。

2.1设计方案的确定 (07)2.2设计基础数据 (07)2.3精馏塔的物料衡算 (09)2.4塔板数的确定 (10)2.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)2.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)2.7塔板主要工艺尺寸的计算 (22)2.8筛板的流体力学验算 (25)2.9塔板负荷性能图 (29)第三章板式塔设计计算结果 (35)第四章参考文献 (36)概述板式塔板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。

广泛应用于精馏和吸收，有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。

操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。

每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。

沿革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，很长一段时间内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。

通过大量的实验研究和工业实践，逐步掌握了筛板塔的操作规律和正确设计方法，还开发了大孔径筛板，解决了筛孔容易堵塞的问题。

因此，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。