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化工原理课程设计 乙苯-苯乙烯板式精馏塔工艺设计

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891304938.doc

第 1 页 共 46 页

化工原理课程设计

题 目 乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计

年 级

专 业

学 号

学生姓名

2009年 12月 21日 891304938.doc

第 2 页 共 46 页 目录

第一节 化工原理课程设计（精馏装置）………………………….4

1.1设计题目 .................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2操作条件 ...................................................................................................................... 4

1.3设计内容 ...................................................................................................................... 4

1.4基础数据 ...................................................................................................................... 4

第二节 设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................ 5

2.1 设计方案的确定及工艺流程的说明 .................................................................... 5

2.2 流程图 ........................................................................................................................... 6

未找到目录项。附图 …………………………………………………………………………..46

参考文献 ………………………………………………………………………..47

第一节 化工原理课程设计（精馏装置）的内容

1.1 设计题目

课程设计题目——乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计：

设计一座乙苯-苯乙烯连续精馏塔，要求年处理原料液（40%乙苯）30000t/a，塔底馏出液中含乙苯不高于2%。塔顶馏出液中含乙苯为98%（以上均为质量%）。

1.2操作条件

1.塔顶压强4kPa（表压）； 891304938.doc

第 3 页 共 46 页 2.进料热状况，自选；

3.回流比，自选；

4.塔釜加热蒸汽压力506kPa；

5.单板压降不大于0.7kPa；

6.年工作日300天，每天24小时连续运行。

1.3设计内容

1.设计方案的确定及工艺流程的说明；

2.塔的工艺计算；

3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；

4.塔内流体力学性能的设计计算；

5.塔板负荷性能图的绘制；

6.塔的工艺计算结果汇总一览表；

7.辅助设备的选型与计算；

8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；

9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。

1.4基础数据

1. 安托因方程㏒P=A+B/（C+t）

安托因方程常数

A B C 温度范围/℃

乙苯 6.08208 1424.255 213.06 31-187

苯乙烯 6.082 1445.58 209.43 26-163

表1

2.组分的液相粘度µ(mpa.s)

温度/℃ 80 100 120 140 160

乙苯 0.354 0.3 0.259 0.226 0.2

苯乙烯 0.386 0.321 0.272 0.234

0.204

表2

3.组分的液相密度ρ（kg/m3）

温度/℃ 100 120 140 160

ρ乙苯 795.2 776.2 756.7 736.4 891304938.doc

第 4 页 共 46 页 ρ苯乙烯 838 820 801 781

表3

4.组分的表面张力σ（mN/m）

温度，（℃） 100 120 140 160

乙苯 20.85

18.81 16.82 14.86

苯乙烯 22.78 20.76 18.78 16.84

表4

双组分混合液体的表面张力mσ可按下式计算：

ABBABAmxxσσσσσ（BAxx、为A、B组分的摩尔分率）

第二节 设计方案的确定及工艺流程的说明

2.1设计方案的确定及工艺流程的说明

原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），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后送至贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷至贮罐

2.1流程图

σ891304938.doc

第 5 页 共 46 页 第三节 精馏塔（精馏段）计算

3.1塔的工艺计算

3.1.1 全塔物料衡算

（一）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率

乙苯和苯乙烯的相对摩尔质量分别为106.168和104 .152kg/kmol。

0.4/106.168x0.3950.4/106.1680.6/104.152F

0.98/106.168x0.97960.98/106.1680.02/104.152D

0.02/106.168x0.01960.02/106.1680.98/104.152W

（二）平均摩尔质量

FM= 0.395 106.168 + (1-0.395) 104.152 =104.79 kg/kmol

DM= 0.9796 106.168 + (1-0.9796) 104.152 =104 kg/kmol

WM= 0.0196 106.168 + (1-0.0196) 104.152 =104.0392kg/kmol 891304938.doc

第 6 页 共 46 页 （三）料液及塔顶底产品的摩尔流率

依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，有：'30000t/a4166.67kg/hF，全塔物料衡算：

0.3950.97960.0196FDWFDW 

4166.67kg/h1629.34kg/h2537.33kg/hFDW 4166.67/104.7939.76kmol/h1629.34/10415.67kmol/h2537.33/104.039224.388kmol/hFDW

3.1.2 塔板数的确定

（一）理论塔板数TN的求取

乙苯-苯乙烯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（M·T法）求取TN，步骤如下：

1.根据安托因方程㏒P=A+B/（C+t）求取想平衡数据，利用泡点和露点方程求取yx~

乙苯-苯乙烯相平衡数据

温度/℃ P°乙苯Kpa P°苯乙烯 x y

136.32 101.2882 79.61633 1 1

137 103.152 81.13513 0.916 0.933

138 105.9417 83.41025 0.794 0.83

139 108.7904 85.73555 0.675 0.725

140 111.6989 88.1118 0.559 0.617

141 114.6681 90.53979 0.446 0.505

142 117.6988 93.02029 0.336 0.39

143 120.7919 95.55409 0.228 0.271

144 123.9483 98.14199 0.122 0.15

145 127.1688 100.7848 0.02 0.025

145.19 127.7881 101.2932 0 0

2.确定操作的回流比R

将上表中数据作图得yx~曲线及yxt~曲线。在yx~图上，因1q，查得0.453ey，而0.394eFxx，0.9796Dx。故有： 891304938.doc

第 7 页 共 46 页 0.97960.4538.9250.4530.394DemeexyRyx

由于R =（1.2～2）mR，取实际操作的回流比为最小回流比的2倍，即：228.92517.85mRR

3.求理论塔板数

精馏段操作线：0.9470.05211DxRyxxRR

提馏段操作线为过0.0196,0.00196和0.394,0.0425两点的直线

乙苯-苯乙烯物系精馏分离理论塔板数的图解 891304938.doc

第 8 页 共 46 页 13513613713813914014114214314414514600.10.20.30.40.50.60.70.80.91t-xt-y

乙苯-苯乙烯物系的温度组成图

图解得44.2143.2TN块（不含釜）。其中，精馏段123.4TN块，提馏段243.223.419.8TN块，第24块为加料板位置。

（二）实际塔板数pN

1.全塔效率TE

TE=0.6

2.实际塔板数pN（近似取两段效率相同）

精馏段：123.4/0.639pN块，取139pN块

提馏段：219.8/0.633pN块，取233pN块

总塔板数1272pppNNN块。

3.1.3 操作工艺条件及相关物性数据计算

（一）平均压强mp

取每层塔板压降为0.7kPa计算。

塔顶：kPa3.10543.101Dp

加料板：105.30.739132.6kPaFp

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化工原理精馏塔设计

化工原理精馏塔设计

前言

在设计过程中考虑到设计的精馏塔应具有较大的生产能力，并

且满足工艺要求，另外还要节省能源，综合利用余热。经济合理，

冷却水进出口温度的高低，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，设计是否合理关系到生产过程的经济问题。

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分分离的过程是传质传热的过程。本次任务

为设计一定处理量的分离苯和氯苯混合物精馏塔。

通过对精馏塔进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深

了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度，开阔了视野，

提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力。

目录

前言1

第一章方案设计1

1.1操作条件的确定1

1.1.1操作压力1

1.1.2进料状态1

1.1.3加热方式1

1.1.4冷却剂与出口温度2

1.1.5热能的利用2

1.2确定设计方案的原则3

1.2.1满足工艺和操作的要求3

1.2.2满足经济上的要求3

1.2.3保证安全生产3

1.3工艺流程4

第二章工艺设计及计算5

2.1物料衡算5

2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率5

2.1.2原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量5

2.1.3全塔物料衡算5

2.2理论塔板数估算6

2.2.1常压下苯-氯苯汽液平衡数据6

2.2.2气液平衡线6

2.2.3进料热状况参数7

2.2.4求最小回流比Rmin8

2.2.5精馏段提馏段操作线8

2.2.6图解法求理论板数9

2.3各种操作条件及相关的物性估算11

2.3.1操作温度估算11

2.3.2平均摩尔质量估算11

2.3.3液相平均粘度估算12

2.3.4相对挥发度估算13

2.3.5实际塔板数估算14

2.3.6操作压力估算14

2.3.7液相平均密度估算15

乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟

乙苯脱氢制苯乙烯工艺流程模拟

中国石油大学（华东） 化工模拟计算

1

化工模拟计算课程设计

题目：乙苯脱氢制苯乙烯

学生姓名： 徐向东 韩月阳 学 号： 10082330 11031405 专业班级：化学工程与工艺卓越11-2班 指导教师： 孙兰义 2004年5月10日中国石油大学（华东） 化工模拟计算

2

乙苯脱氢制苯乙烯

摘 要

乙苯脱氢制苯乙烯是目前工业生产苯乙烯的主要工艺路线，该路线经过两段脱氢工艺在脱氢催化剂的作用下反应生成苯乙烯，并经过进一步提纯制得合格的产品。本方案基于已有的数据，采用文献提供的反应动力学及热力学平衡数据利用Aspen Plus对苯乙烯生产工艺全流程进行了模拟，模拟结果能够很好地达到产品的质量要求。 在全流程模拟过程中，通过对利用灵明度分析以及设计规定等模块对整个流程进行了设计优化，以期达到降低苯乙烯单位能耗的目的。 关键词：乙苯脱氢；动态模拟；全流程优化中国石油大学（华东） 化工模拟计算

3

Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene

Abstract

Dehydrogenation of ethylbenzene to styrene is the main industrial process of styrene production , the manufacturing route is achieved by two styrene dehydrogenation reaction in the process of dehydrogenation catalyst ,after further purified，we can get qualified products.The program is based on existing data including the reaction kinetics and thermodynamic equilibrium data.The whole process of styrene production process were simulated by Aspen Plus,the simulation results indicates that the purity of styrene is qualified. For the purpose of energy conservation,we use the model analysis tools like ‘Sensitity’ and ‘Disegn Spec’ to get the entire process optimized。 Keywords: Dehydrogenation of Ethylbenzene; Dynamic Simulation; Optimization中国石油大学（华东） 化工模拟计算

化工原理课程设计说明书--板式精馏塔设计(1)

化工原理课程设计说明书--板式精馏塔设计(1)

化工原理课程设计 - 1 -

河南科技学院化工原理（下）课程设计

处理量为7万吨/年二硫化碳和四氯化碳体系精馏分离板式塔设计

学 院：化学化工学院

专 业：化学工程与工艺

班 级：化工094班

姓 名：吕庆宝

指导教师：杨胜凯

化工原理课程设计 - 2 - 【精馏塔设计任务书】

一 设计题目

精馏塔及其主要附属设备设计

二 工艺条件

生产能力：7万吨每年（料液）

年工作日：7200小时

原料组成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩尔分率，下同）

产品组成：馏出液 96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳

操作压力：塔顶压强为常压

进料温度：泡点

进料状况：自定

加热方式：直接蒸汽加热

回流比： 自选

三 设计内容

1 确定精馏装置流程;

2 工艺参数的确定

基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。

3 主要设备的工艺尺寸计算

板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。

4 流体力学计算

流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。

5 主要附属设备设计计算及选型

四 设计结果总汇

将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总表中。

五 参考文献

列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。 化工原理课程设计 - 3 - 流程的设计及说明

图1 板式精馏塔的工艺流程简图

工艺流程：如图1所示。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。

苯-乙苯精馏塔工艺设计

苯-乙苯精馏塔工艺设计

绍兴文理学院化学化工学院

2012 《化工设计》报告

苯-乙苯精馏塔工艺设计

应化092班 钱武

09114514（19）

目录

第1节 设计任务书 .......................................................................................................................... 3

（一）设计题目 .................................................................................................................................. 3

（二）操作条件 .................................................................................................................................. 3

（三）塔板类型 .................................................................................................................................. 3

（四）工作日 ...................................................................................................................................... 4

（五）主要物性数据 .......................................................................................................................... 4