《化工原理》课程设计报告精馏塔设计
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苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3)
一．设计题目 (3)
二．操作条件 (3)
三．塔设备型式 (3)
四．工作日 (3)
五．厂址 (3)
六．设计内容 (3)
设计方案 (4)
一．工艺流程 (4)
二．操作压力 (4)
三．进料热状态 (4)
四．加热方式 (4)
精馏塔工艺计算书 (5)
一．全塔的物料衡算 (5)
二．理论塔板数的确定 (5)
三．实际塔板数的确定 (7)
四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8)
五．塔体工艺尺寸设计 (10)
六．塔板工艺尺寸设计 (12)
七．塔板流体力学检验 (14)
八．塔板负荷性能图 (17)
九．接管尺寸计算 (19)
十．附属设备计算 (21)
设计结果一览表 (24)
设计总结 (26)
参考文献 (26)
苯-氯苯精馏塔的工艺设计
苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务
一．设计题目
设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。
二．操作条件
1.塔顶压强自选；
2.进料热状况自选；
3.回流比自选；
4.塔底加热蒸汽压强自选；
5.单板压降不大于0.9kPa；
三．塔板类型
板式塔或填料塔。
四．工作日
每年300天，每天24小时连续运行。
五．厂址
厂址为天津地区。
六．设计内容
1.设计方案的确定及流程说明
2. 精馏塔的物料衡算；
3.塔板数的确定；
4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
5.精馏塔主要工艺尺寸；
6.精馏塔塔板的流体力学验算；
7.精馏塔塔板负荷性能图；
8.精馏塔辅助设备选型与计算；
9.设计结果概要或设计一览表；
10.带控制点的生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图；
11.设计总结和评述；
设计方案的确定
一、工艺流程
苯和氯苯原料液经换热器由塔釜液预热至泡点连续进入精馏塔内，塔顶蒸气经塔顶冷凝器冷凝后，一部分馏分回流，一部分馏分作为产物连续采出；塔底液的一部分经塔釜再沸器气化后回到塔底，另一部分连续采出。塔顶设置全凝器，塔釜设置再沸器，进料及回流液的输送采用离心泵。本设计采用筛板塔，因其结构简单、易于加工、造价低廉，且具有处理能力大、塔板效率高、压降较低、适用于黏度不大的物系的分离等优点。
二、操作压力
精馏过程按操作压力可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性的综合考虑。一般优先使用常压精馏，对热敏性物料或混合物泡点过高的物系，宜采用减压精馏。对于沸点低、在常压下为气态的物料，应在加压下进行精馏在本方案所涉及的浓度范围内，苯和氯苯的相对挥发度相差较大，易于分离，而且苯和氯苯在操作条件下均非热敏性物质，因此选用普通的常压精馏，并采取连续操作的方式。
三、进料热状态
进料热状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的关系。q值增加，则冷凝器负荷降低，再沸器负荷增加。对于低温精馏，采用较高q值更经济；对于高温精馏，当D/F值较大时，宜采用较小的q值；当D/F值较大时，宜采用q值较大的气液混合物。本方案采用泡点进料。
四、加热方式
塔釜的加热方式通常分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。当塔底产物近于纯水且在浓度很低时溶液的相对挥发度仍较大时，可采用直接蒸汽加热。本方案采用间接蒸汽加热，塔釜设置再沸器。饱和水蒸汽的冷凝潜热较大，价格较低廉，因此本方案采用饱和水蒸气作为加热剂。
精馏塔工艺计算书一、全塔的物料衡算
苯的摩尔质量
氯苯的摩尔质量
进料及塔顶、塔底产品中苯的摩尔分数
进料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
塔底产品量
根据总物料衡算式
及苯的物料衡算式
联立求得
二、理论塔板数的确定
苯-氯苯属理想体系，采用图解法求理论板数。
由手册查得不同温度下苯和氯苯的饱和蒸气压数据，根据
查阅气象资料可知天津地区年平均气压为101.6kPa。
计算塔顶压力
对应的汽液平衡数据，绘制x-y图。
图1 图解法求理论板数
本工艺采用泡点进料，进料热状况q=1。q线与平衡曲线的交点坐标为x q = 0.836，y q = 0.961。最小回流比
取操作回流比
精馏段气相及液相负荷
提馏段气相及液相负荷
精馏段操作线方程
提馏段操作线方程
采用图解法求理论板数。求解结果为总理论板数N T= 16，其中精馏段理论板数N T,精= 9，提馏段理论板数N T,提= 6（不含再沸器），进料板位置N F = 10。
设全塔效率E T = 0.5，则精馏段实际板数N精= 9 / 0.5 = 18，提馏段实际板数N提= 6 / 0.5 = 12，总板数N = 18（不含再沸器）。
三、实际塔板数的确定
前已得出，塔顶压力
则塔底压力
由Antoine方程
及泡点方程
通过试差法分别计算塔顶和塔底的温度（泡点）。
