化工原理课程设计任务书
姓名： 熊 茂 专业：生 物 工 程 班级：生 物 2010
一、设计题目：正庚烷-正辛烷连续精馏浮阀塔设计
二、设计任务及操作条件
设计任务：
（1） 原料液中含正辛烷 %(质量)
（2） 塔顶馏出液中含正辛烷不得高于2%(质量)
（3） 年产纯度为%的正辛烷3万吨
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：R=
（4） 塔底加热蒸汽压力：（表压）
（5） 单板压降：≤
（6） 全塔效率：ET=59%
三、塔板类型
F1型浮阀塔
四、工作日
每年运行300天，每天工作24小时
五、公司厂址
厂址：重庆市长寿区新工业园区胜利路128号
六、具体设计内容
设计说明书的内容
（1） 精馏塔的物料衡算
（2） 塔板数的确定
（3） 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
（4） 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
（5） 塔板主要工艺尺寸的计算
（6） 塔板的流体力学验算
（7） 塔板负荷性能图
设计图纸要求
（1） 绘制生产工艺流程图
（2） 精馏塔的工艺条件图（双溢流浮阀塔）
（3） 设计基础数据表
目录
一、绪论 ................................................. 错误!未定义书签。
1．设计方案的思考 .................................... 错误!未定义书签。
2.设计方案的特点 ..................................... 错误!未定义书签。
3．工艺流程的确定 .................................... 错误!未定义书签。
二、设备工艺条件的计算 ................................... 错误!未定义书签。
1．设计方案的确定及工艺流程的说明 .................... 错误!未定义书签。
2．全塔的物料衡算 .................................... 错误!未定义书签。
料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 .................. 错误!未定义书签。
平均摩尔质量 .................................... 错误!未定义书签。
料液及塔顶底产品的摩尔流率 ...................... 错误!未定义书签。
3．塔板数的确定 ...................................... 错误!未定义书签。
相对挥发度的计算 ................................. 错误!未定义书签。
平衡线方程求算 ................................... 错误!未定义书签。
精馏塔的气、液相负荷 ............................. 错误!未定义书签。
精馏段、提馏段操作线方程 ......................... 错误!未定义书签。
4．精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算 .......... 错误!未定义书签。
操作压力的计算 .................................. 错误!未定义书签。
操作温度的计算 ................................... 错误!未定义书签。
平均摩尔质量的计算 .............................. 错误!未定义书签。
平均密度的计算 .................................. 错误!未定义书签。
平均粘度的计算 .................................. 错误!未定义书签。
平均表面张力的计算 .............................. 错误!未定义书签。
5．精馏塔的塔体工艺尺寸计算 .......................... 错误!未定义书签。
精馏段塔径的计算 ................................. 错误!未定义书签。
提馏段塔径的计算 ............................... 错误!未定义书签。
精馏塔有效高度的计算 ............................ 错误!未定义书签。
6、塔板主要工艺尺寸的计算 ............................ 错误!未定义书签。
精馏段 .......................................... 错误!未定义书签。
提馏段 ........................................... 错误!未定义书签。
7．浮阀的流体力学验算 ................................ 错误!未定义书签。
精馏段 .......................................... 错误!未定义书签。
提馏段 ........................................... 错误!未定义书签。
8、塔板负荷性能图 .................................... 错误!未定义书签。
精馏段负荷性能图 ................................. 错误!未定义书签。
提馏段负荷性能图 ................................ 错误!未定义书签。
三、 计算结果总汇 ........................................ 错误!未定义书签。
四、 结束语 .............................................. 错误!未定义书签。
五、符号说明： ........................................... 错误!未定义书签。
六、参考文献 ............................................. 错误!未定义书签。
设计基础数据表
表一 正庚烷、正辛烷的密度
温度（℃） 20 40 60 80 100 120 140
正庚烷（Kg/㎥)
正辛烷（Kg/㎥)
表二 正庚烷、正辛烷的粘度
温度（℃） 20 40 60 80 100 120 140
正庚烷（mPa·s)
正辛烷（mPa·s)
表三 正庚烷、正辛烷的表面张力
温度（℃） 20 40 60 80 100 120 140
正庚烷（mN／m)
正辛烷（mN／m)
表四 正庚烷、正辛烷的饱和蒸汽压
温度（℃） 20 40 60 80 100 120 140
正庚烷（kPa) 297
正辛烷（kPa)
表五 正庚烷、正辛烷的摩尔定比热容
温度（℃） 20 40 60 80 100 120 140
正庚烷（kJ/(kg·k))
正辛烷（kJ/(kg·k))
一、绪论
1．设计方案的思考
通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25～100mm、高度～1.5m，每段塔节可设置1～2个进料口/测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。整个精馏塔包括：塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷凝器、回流比控制器、产品储罐等。塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温～300℃范围内任意设定。同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。
2.设计方案的特点
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。浮阀塔应用广泛，对液体负荷变化敏感，不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料，浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到，便于设计和对比，而且更可靠。浮阀塔更适合，塔径不是很大，易气泡物系，腐蚀性物系，而且适合真空操作。
3．工艺流程的确定
原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热后送入连续板式精馏塔F1型浮阀塔），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至后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。以下是浮阀精馏塔工艺简图 5
二、设备工艺条件的计算
1．设计方案的确定及工艺流程的说明
本设计任务为分正庚烷-正辛烷混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。设计中采用泡点进料（q=1），将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。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2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
2．全塔的物料衡算
料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
正庚烷和正辛烷的相对摩尔质量分别为100.20 kg/kmol和114.22kg/kmol。
5673.022.114/5.4620.100/5.5320.100/5.53Fx
9806.022.114/2.220.100/8.9720.100/8.97Dx
0227.022.114/982.100/22.100/2Wx
平均摩尔质量
kg/kmol06.26531＝114.220.5673)－(1＋0.567300.21＝ MF
kmolkgMD/4713.100114.22×0.9806)－(10.9806×2.100
