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化工原理课程设计苯甲苯精馏塔设计化工原理是化学工程专业的基本课程之一，涵盖了化学反应、传热传质、流体力学等方面的知识。
在课程设计中，学生需要通过理论知识和实验操作来模拟化工生产过程，掌握正确的生产方法和流程。
本篇文档将重点介绍一种化工原理课程设计，即苯甲苯精馏塔设计。
1. 实验背景苯甲苯精馏塔是一种用于分离苯甲腾、苯和甲苯的设备，广泛应用于化工、医药、石油等领域。
这种设备可以通过调节进出口流量、塔板数等参数来实现不同组分的分离和纯化。
其中，精馏塔的设计是非常重要的，它直接影响到设备的性能和效率。
2. 实验目的本次课程设计的主要目的是让学生通过理论分析和实验操作，了解苯甲苯精馏塔的设计原理、计算方法和优化手段，进而掌握化工生产过程的基本技能。
3. 实验内容实验内容主要分为以下几个方面：（1）整体流程设计。
学生需要综合考虑工艺流程、设备选择和流量控制等因素，确定苯甲苯精馏塔的基本参数和结构设计。
（2）塔板设计。
学生需要针对不同组分的物理性质和传热特性，选择合适的塔板类型和数量，制定塔板布置图。
（3）塔底设计。
学生需要考虑热交换、温度调节、泵送和排放等问题，设计合适的塔底结构和管路连接。
（4）操作优化。
学生需要通过模拟操作和实验验证，寻找最佳的操作条件，比如塔板数、进出口流量、温度控制等。
4. 实验流程本次课程设计的具体流程如下：（1）定义苯甲苯精馏塔的物理和化学性质。
（2）确定生产需求和工艺流程。
（3）选择合适的设备和材料。
（4）估算物料特性参数和传热、传质性能。
（5）计算理论塔板数和进出口流量。
（6）制定塔板布置图和塔底结构。
（7）模拟实验和调整操作参数。
（8）完成实验报告和总结，总结设计经验和教训。
5. 实验要求本次课程设计要求学生具备一定的化工原理知识和操作技能，可以独立完成实验流程和报告撰写。
具体要求如下：（1）熟悉苯甲苯精馏塔的物理和化学性质。
（2）掌握塔板设计和布置的基本原理。
（3）理解热力学和传热传质的基本概念。
![[理学]化工原理课程设计_苯——甲苯](https://img.taocdn.com/s1/m/781659783b3567ec102d8a84.png)
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。
化工原理课程设计说明书设计题目：分离苯（1）-甲苯（2）-乙苯（3）混合物班级：化工06-2班姓名：毕胜指导教师：马庆兰设计成绩：设计任务书目录工艺流程简图第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法二、质量分率转换成摩尔分率三、物料平衡表第二节操作温度与压力的确定一、回流罐温度二、回流罐压力三、塔顶压力四、塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度七、进料压力八、进料温度第三节最小回流比的确定第四节最少理论板数的确定第五节适宜回流比的确定一、作N-R/R图min二、作N（R+1）-R/R图min三、选取经验数据第六节理论塔板数的确定第七节实际塔板数及实际加料板位置的确定附表：温度压力汇总表一、精馏段塔径二、提馏段塔径第九节热力学衡算附表：全塔热量衡算总表第二部分塔板设计第一节溢流装置设计第二节浮阀塔板结构参数的确定第三节浮阀水力学计算第四节负荷性能图第三部分板式塔结构第一节塔体的设计一、筒体设计二、封头设计三、人孔选用四、裙座设计第四部分辅助设备设计第一节全凝器设计第二节再沸器选择第三节回流泵选择第五部分计算结果汇总第六部分负荷性能图第七部分分析讨论附录参考资料第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法（P492）重关键组分为甲苯，轻关键组分为苯，分离要求较高，而且与相邻组分的相对挥发度都较大，于是可以认为是清晰分割，假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。
现将已知数和未知数列入下表中：注：表中F 、D 、W 为质量流率，a 1、a 2、a 3为质量分率列全塔总物料衡算及组分A 、B 、C 的全塔物料衡算得，Wa 0.3F W a 0.01D 0.42F 0.013W 0.99D 0.28F WD F W ,3W 2＝＋＝＋＝＋＝，由（1）、（2）两式，F F W 7267.0013.099.028.099.0＝＝--⨯将式（5）代入式（4）解得，4123.07276.03.0,3＝＝FFa W由式（1），0.2724F 0.7276)F (1W F D ＝－＝－＝由式（3），0.7276F 0.2724F 0.010.42F W ,2⨯⨯a ＋＝解得，0.5735 W ,2＝a说明计算结果合理已知，h t 8.8F ＝解得，ht 2.48.80.2724D ht 6.48.80.7267W ＝＝＝＝⨯⨯二、质量分率换算成摩尔分率（P411）物性参数 化工热力学 P189注：温度单位K ，压力单位0.1MPa换算关系式：()∑=Ni i ijj j M aM a x 1＝同理，解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率解得，hkmol 65.78h kmol 30.74hkmol 6.529==W D F ＝三、物料平衡表将以上的结果列入下表中：物料平衡表第二节 操作温度与压力的确定一、回流罐温度一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差：℃＝△20t已知，冷却剂温度：℃25=i t则，℃△回45=+=t t t i二、回流罐压力纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x同理，解得MPa P b 1.00985.00⨯=∵atm P 1<回∴取MPa atm P 1.00133.11⨯==回三、塔顶压力塔顶管线及冷凝器的阻力可以近似取作0.15atm则，MPa P P 1.01653.1atm 15.115.0⨯==+=回顶四、塔顶温度露点方程：∑==ni ii p p y 11 试差法求塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度泡点方程：p x p ni i i =∑=1试差法求塔底温度七、进料压力设计中可近似取：MPa P P P 1.02653.12⨯=+=底顶进八、进料温度（P498）物料衡算和相平衡方程：1)1(111,==-+∑∑==Ci Ci i i Fi x eK x1.0=e （质量分率）试差法求进料温度将代入方程式的结果列如下表中：106.02995.05564.02995.03268.0,=--=--=ii i F i x y x x e （摩尔分率）第三节 最小回流比的确定（P502）试差法求θ第四节 最少理论板数的确定（P503）6.813879.2lg )0162.06058.00085.09915.0lg(1lg ))()lg((min =-⋅=-=m W l h D h l x x x x N α（不包括再沸器）第五节 适宜回流比的确定21)1(75.0minmin567.0+-=+-=-=N N N Y R R R X X Y （不包括再沸器）一、作N-R/R min 图二、作N （R+1）-R/R min 图三、选取经验数据第六节 理论塔板数的确定（P504）联立解得，3.61.10==S R N N第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定（P465）液体粘度由查图确定（P375），smPa s mPa smPa c b a ⋅=⋅=⋅=29.025.023.0μμμ191185547.01.10285547.04.15=+=======RP T R RP T T P N N E N N E N N 进（不包括再沸器） N P 与假设实际塔板数N=30近似，可认为计算结果准确。
化工与制药学院课程设计任务书专业化学工程与工艺班级03 学生姓名发题时间：2012 年 6 月18 日一、课题名称苯-甲苯连续板式精馏塔的设计二、课题条件1.文献资料：【1】陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编，化工原理。
北京：化学工业出版社。
2000.02 【2】贾绍义，柴诚敬编。
化工原理课程设计。
天津：天津大学出版社。
2003.12【3】华东理工大学化工原理教研室编。
化工过程开发设计。
广州：华南理工大学出版社。
1996.02【4】刘道德编。
化工设备的选择与设计。
长沙：中南大学出版社。
2003.04【5】王国胜编。
化工原理课程设计。
大连：大连理工大学出版社。
2005.02【6】化工原理课程设计指导/任晓光主编。
北京：化学工业出版社，2009，01.2.仪器设备：板式精馏塔3.指导老师：方继德三、设计任务1设计一连续板式精馏塔以分离苯和甲苯，具体工艺参数如下：原料苯含量：质量分率= 30.5%原料处理量：质量流量= 4.1 t/h产品要求：塔顶含苯的质量分率：98.5%塔底含苯的质量分率：1%塔板类型: 浮阀塔板2工艺操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降≯0.7kPa，塔顶全凝，泡点回流，R =（1.2~2）Rmin。
3 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置；4 精馏塔的工艺计算与结构设计：1）物料衡算确定理论板数和实际板数；（采用计算机编程）2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；3）确定塔板和降液管结构；4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核；（采用计算机编程）5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。
5 计算塔高和接管尺寸；6 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量或再沸器换热面积；7 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图；8 设计结果概要或设计一览表；9 设计小结和参考文献；10 绘制装配图和工艺流程图各一张（采用CAD绘图）。
化工原理课程设计苯-甲苯精馏塔本次化工原理课程设计历时两周，是学習化工原理以来第一次独立的工业设计。
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；理解计算机辅助设计过程，利用编程使计算效率提高。
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和经济合理性。
在短短的两周里，从开始的一头雾水，到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养，我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难，也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。
我们从中也明白了学无止境的道理，在我们所搜寻至的很多参考书中，很多的科学知识就是我们从来没碰触至的，我们对事物的介绍还仅限于皮毛，所学的知识结构还很不健全，我们对设计对象的认知还仅限于书本上，对实际当中事物的方方面面包含经济成本方面上考量的还很比较。
在实际计算过程中，我还发现由于没有及时将所得结果总结，以致在后面的计算中不停地来回翻查数据，这会浪费了大量时间。
由此，我在每章节后及时地列出数据表，方便自己计算也方便读者查找。
在一些应用问题上，我直接套用了书上的公式或过程，并没有彻底了解各个公式的出处及用途，对于一些工业数据的选取，也只是根据范围自己选择的，并不一定符合现实应用。
因此，一些计算数据有时并不是十分准确的，只是拥有一个正确的范围及趋势，而并没有更细地追究下去，因而可能存在一定的误差，影响后面具体设备的选型。
如果有更充分的'时间，我想可以进一步再完善一下的。
通过本次课程设计的训练，使我对自己的专业存有了更加感性和理性的重新认识，这对我们的稳步学習就是一个较好的指导方向，我们介绍了工程设计的基本内容，掌控了化工设计的主要程序和方法，进一步增强了分析和化解工程实际问题的能力。
绪论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。
在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
5. 学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图6. 学会编写设计说明书。
第一节概述1.1精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。
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。
根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。
板式塔内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（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求是：（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。
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-苯-甲苯精馏塔设计(最终版)化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计聊城大学目录一序言 (4)二板式精馏塔设计任务书五 (5)三设计计算 (6)1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (6)1.2 精馏塔的物料衡算 (10)1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14)1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (19)1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (20)1.6 筛板的流体力学验算 (23)1.7 塔板负荷性能图 (26)四设计结果一览表 (31)五板式塔得结构与附属设备 (33)5.1附件的计算 (33) (33) (35) (35)5.2 板式塔结构 (36)六参考书目 (38)七设计心得体会 (38)八附录 (40)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。
二板式精馏塔设计任务书五一、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
化工原理课程设计分离苯_甲苯连续精馏筛板塔--分离苯—甲苯连续精馏筛板塔序言课程设计是“化工原理”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先修课程的差不多知识来解决某一设计任务的一次训练，在整个教学打算中它起着培养学生独立工作能力的重要作用。
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，精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直截了当接触和分离，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。
按照生产上的不同要求，精馏操作能够是连续的或间歇的，有些专门的物系还可采纳衡沸精馏或萃取精馏等专门方法进行分离。
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，采纳连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。
分离苯和甲苯，能够利用二者沸点的不同，采纳塔式设备改变其温度，使其分离并分不进行回收和储存。
目录化工原理课程设计任务书 (6)1、设计题目 (6)2、设计任务 (6)3、设计条件 (6)二、精馏塔的物算 (6)1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)3、物料衡算 (7)三、塔板数的确定 ...................................................................................................... ( 7)1、理论板层数NT 的求取 (7)2、实际板层数的求取 (10)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的运算 (10)1、操作压力运算 (11)2、操作温度运算 (11)3、平均摩尔质量运算 (12)4、平均密度运算 (13)5、液体平均表面张力运算 (14)6、液体平均粘度运算 (15)五、精馏塔塔体工艺尺寸运算 ............................................................................. ( 17)1、塔径的运算 (17)2、精馏塔有效高度运算 (19)六、塔板要紧工艺尺寸运算 (19)1、溢流装置运算 (19)2、塔板布置 (20)七、筛板的流体力学验算 (23)1、塔板压降 (23)2、液面落差 (24)3、泡沫夹带 (24)4、漏液 (25)5、液泛 (25)八、塔板负荷性能图 (28)1、漏液线 (28)2、液沫夹带线 (29)3、液相负荷下限线 (29)4、液相负荷上限线 (30)5、液泛线 (30)九、设计结果一览表 (37)十、附录 ....................................................................................................................... (3 8) 十一、要紧物性数据 (40)十二、个人心得体会及改进意见 ......................................................................... ( 43)化工原理课程设计任务书1、设计题目：筛板式精馏塔设计2、设计任务：试设计分离苯-甲苯混合物的筛板精馏塔。
课程设计说明书武汉工程大学化工与制药学院课程设计说明书课题名称苯-甲苯溶液连续精馏塔设计专业班级过程装备与控制工程01班学生学号学生姓名学生成绩指导教师课题工作时间11过控1班化工原理课程设计任务书一、课程设计题目苯-甲苯溶液连续精馏塔设计二、课程设计的内容1．设计方案的确定2．带控制点的工艺流程图的确定3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）4．塔的工艺计算（1）全塔物料衡算（2）最佳回流比的确定（3）理论板及实际板的确定（4）塔径的计算（5）降液管及溢流堰尺寸的确定（6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定（7）塔板流动性能的校核（8）塔板负荷性能图的绘制（9）塔板设计结果汇总表5．辅助设备工艺计算（1）换热器的面积计算及选型（2）各种接管管径的计算及选型（3）泵的扬程计算及选型6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）三、课程设计的要求1、撰写课程设计说明书一份2、工艺流程图一张3、设备总装图一张四、课程设计所需的主要技术参数原料：苯-甲苯溶液原料温度：30℃处理量：9万吨/年原料组成（苯的质量分数）：40%产品要求：塔顶产品中苯的质量分数：94%塔顶产品中苯的回收率：99%生产时间：300天（7200 h）冷却水进口温度：30℃加热介质：0.6Mpa（表压）饱和水蒸汽五、课程设计的进度安排1、查找资料，初步确定设计方案及设计内容，1-2天2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天六、课程设计考核方式与评分方法指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。
其中：平时表现20%设计说明书40%绘图质量20%答辩20%指导教师：吕仁亮学科部负责人：杜治平2014年9月1 日摘要本次设计是针对苯-甲苯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。
我们对此塔进行了工艺设计，包括它的进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。
化工原理课程设计年产六万吨苯和甲苯化工原理课程设计：年产六万吨苯和甲苯一、引言苯和甲苯是化工行业中重要的有机化合物，广泛应用于染料、塑料、橡胶、医药、农药等领域。
本篇文章将围绕化工原理课程设计的主题——年产六万吨苯和甲苯展开讨论。
二、工艺流程1. 原料准备苯和甲苯的生产主要原料为石油馏分，主要包括石脑油和轻质芳烃。
这些原料经过预处理后，去除杂质和硫化物，以确保后续反应的高效进行。
2. 苯的生产苯的生产主要采用烷基化反应。
首先，将石脑油经过脱氢装置，去除其中的杂质。
然后，将经过脱氢的石脑油与甲烷在催化剂的作用下进行烷基化反应。
反应生成的烷基苯经过分离和精馏，最终得到高纯度的苯产品。
3. 甲苯的生产甲苯的生产主要采用二甲苯法。
首先，将轻质芳烃与甲烷进行烷基化反应，生成甲苯。
然后，将生成的甲苯与甲烷再次进行烷基化反应，生成二甲苯。
最后，通过蒸馏和提纯，得到高纯度的甲苯产品。
4. 副产物处理在苯和甲苯的生产过程中，会产生一些副产物，如废气和废水。
废气经过净化处理后，可以回收利用或进行安全排放。
废水则需要经过处理，去除其中的有机物和重金属离子，以确保环境的安全。
三、工艺优化为了提高苯和甲苯的生产效率和产品质量，可以采取以下措施进行工艺优化。
1. 催化剂选择选择高效的催化剂，可以提高反应速率和产物选择性，从而提高生产效率和产品质量。
2. 反应条件控制合理控制反应温度、压力和反应时间等参数，可以使反应达到最佳状态，提高产物收率和产品纯度。
3. 废物回收利用对于废气和废水中的有用成分，如甲烷和苯类化合物，可以进行回收利用，提高资源利用率。
4. 能源利用通过采用高效能源回收装置，将反应过程中产生的废热回收利用，降低能源消耗，提高工艺经济性。
四、安全与环保在化工生产过程中，安全和环保是至关重要的。
为了确保生产过程的安全可靠，需采取以下措施。
1. 设备监测与维护定期对生产设备进行检查和维护，确保设备运行正常，减少事故发生的可能性。
化工原理课程设计说明书设计题目：分离苯（1）-甲苯（2）- 乙苯（3）混合物班级：化工06-2 班姓名：毕胜指导教师：马庆兰设计成绩：设计任务书目录工艺流程简图第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定、清晰分割法、质量分率转换成摩尔分率三、物料平衡表第二节操作温度与压力的确定、回流罐温度、回流罐压力三、塔顶压力四、塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度七、进料压力八、进料温度第三节最小回流比的确定第四节最少理论板数的确定第五节适宜回流比的确定、作N-R/R min 图、作N（R+1）-R/R min 图三、选取经验数据第六节理论塔板数的确定第七节实际塔板数及实际加料板位置的确定附表：温度压力汇总表第八节塔径计算第九节热力学衡算附表：全塔热量衡算总表第二部分塔板设计第一节溢流装置设计第二节浮阀塔板结构参数的确定第三节浮阀水力学计算第四节负荷性能图第三部分板式塔结构第一节塔体的设计、筒体设计、封头设计三、人孔选用四、裙座设计第二节接管的设计第四部分辅助设备设计第一节全凝器设计第二节再沸器选择第三节回流泵选择第五部分计算结果汇总第六部分负荷性能图第七部分分析讨论附录参考资料第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法（P492）重关键组分为甲苯，轻关键组分为苯，分离要求较高，而且与相邻组分的相对挥发度都较大，于是可以认为是清晰分割，假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。
现将已知数和未知数列入下表中：注：表中F、D W为质量流率, a1、a2、a3为质量分率F= D + W列全塔总物料衡算及组分A B C的全塔物料衡算得, 0.28F =0.99D + 0.013W 0.42F =0.01D + a2 W W2, W0.3F = a3,W W由(1)、(2)两式，W= F 0.99 0.28 = 0.7267F0.99 0.013将式0 3F(5)代入式(4)解得,a3,W = = 0.41230.7276F由式(1), D = F — W = (1 — 0.7276)F = 0.2724F 由式(3) , 0.42F = 0.01 0.2724F + a2,W 0.7276F解得，a2,W = 0.5735说明计算结果合理已知，F = 8.8 t/h的/曰W = 0.7267 8.8=6.4t/h解得，D = 0.2724 8.8= 2.4 t/h、质量分率换算成摩尔分率（P 411）物性参数化工热力学P189注：温度单位K,压力单位0.1MPa换算关系式：X j = "Nj M ja i/'M ii 1同理，解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率F =96.52kmol/h 解得，D30.74kmol/hW 65.78kmol/h三、物料平衡表将以上的结果列入下表中:物料平衡表第二节操作温度与压力的确定、回流罐温度一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差：△ t=2（y c已知，冷却剂温度：t i 25C则，t回t i△ t 45C、回流罐压力纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学P199）:饱和蒸气压关联式化工热力学P19945 88 38 48 以苯为例，x 1 T 仃C 1 318.15/562.2 0.434同理，解得P b00.0985 0.1MPa■/ P回1atm .•.取 P回1atm 1.0133 0.1MPa三、塔顶压力塔顶管线及冷凝器的阻力可以近似取作0.15atm则，P顶P回0.15 1.15atm 1.1653 0.1MPa四、塔顶温度露点方程："-^0i 1 P i试差法求塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度泡点方程: P0X i P 试差法求塔底温度七、进料压力八、进料温度（P498）e 0.1 （质量分率）试差法求进料温度106. 110. 112.设计中可近似取：P 进0.1M Pa物料衡算和相平衡方程:X，Fi 11 (K i 1)eX i1将代入方程式的结果列如下表中:0.3268 0.29950.106 （摩尔分率）0.5564 0.2995第三节 最小回流比的确定（P502）等式右1进料组成 甲苯 乙苯摩尔分 质量分摩尔分 质量分 0.29 0.42 0.27 9548570.25 0.42 0.31 4963890.55 0.33 0.10 6482540.50 0.36 0.13 622903e X i^y i X i第四节最少理论板数的确定（P 503吩Da 1匕00085號 1 8.6 （不包括再沸器）Ig m Ig 2.3879Nmin第五节适宜回流比的确定0.75(1 X0'567)R R min（不包括再沸器）R 1N N minN 2、作 N ( R+1) -R/R min 图三、选取经验数据第六节理论塔板数的确定（P504）联立解得，NR 6031第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定（P465）0.23 mPa附：温度压力汇总表液体粘度由查图确定(P375)，b0.25 mPa 0.29 mPaN p N RPE T N R E TNRP15.40.554710.1 0.5547 1 192818 （不包括再沸器）M 与假设实际塔板数N=30近似，可认为计算结果准确。
流量kmol 65.78 最小回流比实际回流比最少理论板数 实际理论板数实际塔 总数板数精馏 提馏 实际加料板位 /h20第八节塔径计算（《课程设计》P65）1.8822.9748.6 15.428181019不包括再 沸器1查图得（《课程设计》P66 Smith 气相负荷因数关联图）,C 20 0.09气相负荷因数C C 20（蚯严0.0908最大容许气速U max c j ——=1.152m/S* V、提馏段塔径11查图得，l2 v1 v2807kg / m 3800kg/m 32.9 kg/m 33.4kg /m 3查图得，液体表面张力1 0.0209N/m 20.0212N/mtx 1K1进料:4390, y 0.33902773, y 20.1045试差法得，tv1查图得,C201253C3 761kg/m ，1233.0kg / m ， v20.08选择塔径1000mm第九节热力学衡算回流罐:查图得，H8498kJ / mol ， 第一块板:查图得，H塔顶:查图得，H33756kg/ m ， 13749kg/m3.5kg/m 3， v3 3.9kg/m 3H B21203kJ / mol14380kJ / mol ，H B 44449kJ / mol ，H B 27757 kJ / mol62068kJ / molX 2同理，X 3查图得,塔底: 查图得，H A 20533kJ/mol，H B 34977kJ/mol，叽 549kJ/mol 塔顶冷凝器热负荷:再沸器热负荷:所需冷却水热量:所需加热蒸汽用量:第二部分塔板设计第一节 溢流装置设计精馏段设计流型选择： 塔径1000mm 塔顶液相流量L 91 kmol / h根据P70,表2-5，选择单溢流塔板。
降液管、堰尺寸的确定：降液管停留时间 t 3~ 5s降液管宽度b 及面积Ad 的确定:则降液管宽度b 0-143D 143mm面积 A d 0.0878A T 0.0689m受液盘:由经验得，本塔采用凹形受液盘，盘深 50mm进口堰:选用弓形降液管和平口堰,由经验值确定,堰长I w 堰宽 b 堰高h w0.7D 0.7m0.17D 0.17m50mm不设进口堰,降液管下口至塔板距离hS50mm由 I w /D 0.70，P135附录七，b/D0.143,A D /A T 0.08789.06m 3/h在用凹形受液盘时不必设进口堰降液管高度：底隙高度等于盘深提馏段设计：流型选择、降液管、堰尺寸的确定、降液管停留时间、降液管宽度及面积、受液盘、进口堰、降液管高度均与提镏段相同。
第二节浮阀塔板结构参数的确定浮阀型式选择：普通采用F-1型浮阀，浮阀开度2.5~8.5mm,选用标准化的F-1型浮阀，阀重34g, 直径48mm 阀孔直径39mm浮阀的排列：采用等腰三角形叉排，三角形底边长度S取75mm浮阀数及开孔率计算：初设z1 80mm， z2 75mm， z3 50mm取阀孔动能因数F D 13精馏段：保证阀孔气速应排列的浮阀数则以塔板总面积为基准的塔板开孔率114 314 0.0392 ---- 4 17.34%3.14~4~12P142附录十，查得，选择F1010型浮阀塔板。
提馏段:保证阀孔气速应排列的浮阀数则以塔板总面积为基准的塔板开孔率3.14132——43.14 1240.0392----- 20.08%P142附录十，查得，选择F1010型浮阀塔板。
塔板布置图，见附图第三节浮阀水力学计算精馏段:干板压力降△ P干19.9gu0.175277.3166Pa计算表明，浮阀在所取阀孔气速下处于刚刚全开，应取54.4mm 通过液层压力降△ P液0.5(h w h1)g LI ?堰上液面高度h L 2.84 10 3k（一）3Lw雾沫夹带量(P76)泛点率取 R 76.57% 80% ~ 82%淹塔不会发生漏液检验:降液管内液体停留时间及流速:提馏段:干板压力降△ P 干 19.9gu0.175260.45Pa计算表明，浮阀在所取阀孔气速下处于刚刚全开，应取 35.2mm通过液层压力降 △ P 液 0.5(h w h i )g LI ?堰上液面高度h L 2.84 10 3k(—)3LwP76，查图得，当I w /D 0.7时,810L5.2866，得 k 1.04降液管内液面高度H d h w h h d h pLS8.832h忽略不计，I w h p 3600 0.7 0.050.07雾沫夹带量（P76）泛点率取 F 1 76.73% 80%-82%淹塔不会发生漏液检验:降液管内液体停留时间及流速:第四节负荷性能图过量雾沫夹带线:淹塔线:过量漏液线:降液管超负荷线:P76，查图得，当I w /D 0.7时,810L10.95,得 k 1.06(5) 液相负荷下限线:降液管内液面高度H dhw howh d h p△ h 忽略不计，-L S-lw hp 19.963600 0.7 0.050.158负荷性能图，见附图 第三部分 板式塔结构 第一节 塔体的设计、筒体设计n1H T iH F H D 3 ( 28 2) O.45 1.1 1.2 17mi1lOOOmm 塔径的筒体壁厚选Q235钢的5mm、封头设计选用标准椭圆形封头，基本尺寸：三、人孔选用塔顶空间高度HD1.2m塔底空间高度HB3m进料空间高度HF1.1m公称直径 D g 1OOO mm曲面高度 h 1 25Omm直边高度 h 2 25mm筒体总高度 HHB取圆形人孔规格Dg450,塔底、塔顶、进料处各设一人孔，精馏段、提馏段再各 加一人孔四、裙座设计塔高径比 17<30，采用圆筒形裙座塔径为1m 裙座上需开2个Dg450的人孔第二节 接管的设计塔顶蒸气出口管管径 dD ：P104,表 3-5 , u 0 15m/sP109,表3-8，选取公称直径Dg250接管回流管管径 dR ：1806 2802 m 806选用泵输送，取u R 2m / s塔底有再沸器，裙座的座圈高度取 4m基础内环直径 D i (0.9 ~ 0.95)D900mm基础外环直径 D o (1.08 ~ 1.18)D1100mm冷凝液45 C,标准弯头90C,0.75进料管管径dF :取 u m Uv V e 4.7m/s塔底出料管径dWu 0 1.2m/s取 L 774M L 97.2164塔底再沸器管径dL ：循环比5 （质量比），取接管内液体流速1.3m/sP106,表3-6，选取公称直径 Dg125再沸器返塔管径dB ：选取公称直径Dg400 第四部分辅助设备设计第一节全凝器设计P10,查表1-5，初选K 600P106,表 3-6，选取 dg 2 S 225 3P106,表 3-6，选取 dg 2S257 3.5P106,表3-6，选取公称直径 Dg50错流传热温差△ t m △ t m 20.4C油走壳程，水走管程选择 FLA-600-130-16-2核算:误差小于1%第二节再沸器选择选择 FLA400-25-25-2第三节回流泵选择绝对粗糙度取0.3mm塔高△Z 17 4 21m根据经验取L 50m总传热面积A 疋备4.13 10993.7m 2600 20.4 3600《化工原理》P50,查得, 0.04△H 压力损失H f（d 2）21d 2g△ p—P△ Z △ H fg22.2m1.5 10521 22.2 45m806.8 9.81《化工原理》P395,选择65AY-60A 第五部分计算结果汇总工艺计算结果汇总表标准弯头90C, 0.7552mol 0.01625880kPa 85.2kPa 126.53kPa 136.mol mol 0.41560.2576mol 0.60mol 0.37塔顶进料塔底第六部分负荷性能图精馏段:提馏段:第七部分分析讨论、工艺计算过程中主要分析回流比的选取，回流比是精馏段操作的一个重要参数，其下限是最小回流比，采用较大回流比可减少理论板数和降低塔高，可降低费用。
