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课程设计---苯-甲苯混合液分离精馏塔设计吉林化工学院化工原理课程设计题目苯-甲苯混合液分离精馏塔设计教学院化工与生物技术工程学院专业班级化工1102 学生姓名学生学号 11110223 指导教师潘高峰2013年12月1日课程设计任务书适用于1102级化学工程与工艺专业：学号：21～40号1、设计题目：苯-甲苯混合液分离精馏塔设计2、设计基本条件：（1）操作压力（塔顶）：常压；（2）进料温度：t F=t B（泡点）；（3）塔顶产品苯含量：x D=0.98 (质量分率)；（4）塔釜液含苯含量不大于0.02（质量分数）；（5）年运行时间7200小时；（6）塔板采用筛板；（7）塔顶采用全冷凝、泡点回流；（8）塔釜采用饱和蒸汽间接加热；3、设计任务：（1）完成精馏塔工艺设计计算、设备设计计算（物料衡算、能量衡算和设备计算）；（2）精馏塔附属设备的简单计算和选用（换热器、泵、贮罐等）；（3）撰写设计说明书（word文档上机打印）；（4）绘制精馏塔工艺条件图（计算机绘图软件独立设计绘制（A4图纸，尺寸297 mm×mm 210）；组织并绘制苯/甲苯精馏工艺流程图（手工绘制（A3图纸，尺寸420mm×297mm）。
4、分组情况：按照苯质量分率和年处理量不同分组如下，目录绪论 (6)第一节概述 (7)1.1 精馏操作对塔设备的要求 (7)1.2 板式塔类型 (7)1.2.1 筛板塔 (7)1.2.2 浮阀塔 (7)1.3 精馏塔的设计步骤 (7)第二节设计方案的确定 (8)2.1 操作条件的确定 (8)2.1.1 操作压力 (8)2.1.2 进料状态 (8)2.1.3 加热方式 (8)2.1.4 冷却剂与出口温度 (8)2.1.5 热能的利用 (8)2.2 确定设计方案的原则 (8)第三节板式精馏塔的工艺计算 (9)3.1 物料衡算与操作线方程 (9)3.1.1常规塔 (10)3.1.2直接蒸汽加热 (17)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (20)4.1 塔的有效高度和板间距的初选 (20)4.1.1 塔的有效高度 (20)4.1.2 板间距的初选 (20)4.2 塔径 (22)4.2.1 初步计算塔径 (22)4.2.2 塔径的圆整 (23)4.2.3 塔径的核算 (24)第五节板式塔的结构 (28)5.1塔的总体结构 (28)5.2 塔体总高度 (32)5.2.1塔顶空间H D (31)5.2.2 人孔数目 (31)5.2.3 塔底空间H B (31)5.3 塔板结构 (33)5.3.1 整块式塔板结构 (31)第六节精馏装置的附属设备 (411)6.1 回流冷凝器 (31)6.2 管壳式换热器的设计与选型 (33)6.2.1 流体流动阻力（压强降）的计算 (33)6.3 再沸器 (35)6.4离心泵的选择........................................................36结论.. (39)主要符号说明 (41)结束语 (43)参考文献 (44)附录 (45)摘要本次设计,主要以苯和甲苯为实验物系，在给定的操作条件下对板式精馏塔进行物料和热量衡算。
3．课程设计报告内容3.1 流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→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。
3.2.2 方案的说明和论证本方案主要是采用浮阀塔。
精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。
三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。
四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。
五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。
而浮阀塔的优点正是：而浮阀塔的优点正是：1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。
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。
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。
化学工程与工艺专业化工设计Ⅰ设计题目苯-甲苯连续精馏流程的工艺设计姓名学院专业班级学号指导教师设计日期评定成绩：评阅人：年月日目录《化工设计I》任务书......................................... - 1 - 第一章前言................................................... - 3 -第二章主要内容 .............................................. - 4 -2.1设计基础数据............................................. - 4 -2.1.1设计操作条件....................................... - 4 -2.1.2主要基础数据....................................... - 4 -2.1.3相关物性参数....................................... - 4 -2.2设计方案及工艺流程的确定................................. - 6 -2.2.1设计方案的选用..................................... - 6 -2.2.2工艺流程的设计..................................... - 8 -2.3塔设备的工艺计算......................................... - 8 -2.3.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率................... - 8 -2.3.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量............... - 9 -2.3.3物料衡算........................................... - 9 -2.3.4塔板数的确定....................................... - 9 -2.3.5塔设备的工艺条件及有关物性数据计算................ - 12 -2.3.6热量衡算.......................................... - 17 -2.4塔设备的主要工艺尺寸的设计计算.......................... - 21 -2.4.1塔体结构概述...................................... - 21 -2.4.2塔板结构概述...................................... - 22 -2.4.3塔高及塔径设计计算................................ - 23 -2.4.4塔板结构尺寸设计计算.............................. - 25 -2.4.5塔板流体力学验算.................................. - 28 -2.4.6塔板的负荷性能图.................................. - 31 -2.5辅助设备的工艺设计计算与选型............................ - 35 -2.5.1换热器设计........................................ - 35 -2.5.2贮槽设计.......................................... - 37 -2.5.3泵的设计.......................................... - 37 -2.6工艺管道的设计计算与选择................................ - 38 -2.6.1进料管............................................ - 38 -2.6.2回流管............................................ - 38 -2.6.3塔顶蒸汽接管...................................... - 39 -2.6.4釜液排出管........................................ - 39 -2.6.5塔釜进气管........................................ - 40 -2.7塔设计中的环保与节能.................................... - 40 -2.8塔设备的工艺计算结果汇总表.............................. - 41 - 第三章心得与体会........................................... - 43 -参考文献...................................................... - 44 -图纸.......................................................... - 45 -《化工设计I》任务书一、设计题目苯-甲苯连续精馏流程的工艺设计二、设计条件1.原料：苯-甲苯混合液，苯含量20%(质量分率)，其余为甲苯。
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。
化工原理课程设计苯―甲苯精馏分离板式塔设计《化工原理课程设计》任务书专业班级：一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力：（进料量） 90000 吨／年操作周期： 7200 小时／年进料组成：苯含量为40%（质量分数）塔顶产品组成： 98%（质量分数）塔底产品组成： 2% （质量分数）2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料单板压降：≤0.7 kPa3、设备型式板式精馏塔：筛板4、厂址三、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）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图6、设计评述及感想四、参考资料[1].陈敏恒，丛德兹等.化工原理(上、下册)(第二版).北京：化学工业出版社，2000[2].柴诚敬，刘国维，李阿娜.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，1995III 五、格式基本要求(1) 纸型：A4纸，单面打印或双面打印皆可；(2) 页边距：上3.5cm ，下2.5cm ，左2.5cm 、右2.5cm ； (3) 页眉：2.5cm ，页脚：2cm ，左侧装订； (4) 字体：正文全部宋体、小四；(5) 行距：多倍行距：1.25，段前、段后均为0，取消网格对齐选项。
(6) 包括封面、任务书、目录等，内容大概15～20页六、主要基础数据 1、苯和甲苯的物理性质2、常压下苯—甲苯的气液平衡数据以上为实验数据，也可用Antoine 公式计算：Ct BA P +-=)(log ο3、液相密度，kg/m 34、液体的表面张力，10-3N/ms5、液体粘度，10-3Pa·III目录《化工原理课程设计》任务书 (I)第一章设计方案的选择及流程说明 (1)概述 (1)设计方案确定 (2)第二章工艺计算 (4)一、相平衡 (4)二、物料衡算和操作线方程 (5)三、理论板数的计算 (7)理论塔板数的确定 (7)四、塔板效率的确定 (8)五、实际塔板数的求算 (9)六、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)第三章主要设备工艺尺寸设计 (12)3.1塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 (12)3.2塔板的流体力学校核 (14)3.3塔板的负荷性能图 (16)3.4总塔高、总压降及接管尺寸的确定 (18)第四章辅助设备选型与计算 (20)一、塔体总结构 (20)二、冷凝器 (20)三、再沸器 (21)第五章设计结果汇总 (22)第六章工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (25)第七章设计评述及感想 (26)对本设计的评价.............................................................................. 错误！未定义书签。
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（苯-甲苯精馏塔设计）课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）一、设计方案的选定原料：苯、甲苯年处理量：55000t原料组成（甲苯的质量分率）：、0.65料液初温：30℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：饱和液体进料塔顶产品浓度：98.5%塔底釜液含甲苯量不低于97%（质量分率）塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃～35℃设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1设计方案的选定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（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图（精馏段）9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14 有关物性数据可查相关手册15 注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天指导教师（签名）：年月日学科部（教研室）主任（签名）：年月日说明：1．学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。
苯甲苯乙苯课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解苯、甲苯、乙苯的基本概念、结构和性质；2. 掌握苯、甲苯、乙苯的制备方法及其在有机合成中的应用；3. 了解苯、甲苯、乙苯的物理、化学性质，及其对环境和人类生活的影响。
技能目标：1. 能够运用化学实验技能，进行苯、甲苯、乙苯的制备和性质实验；2. 能够运用所学知识解决实际问题，分析苯、甲苯、乙苯在有机合成中的应用；3. 能够运用科学方法，对苯、甲苯、乙苯的性质进行探究和解释。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对有机化学的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的环保意识，认识到化学物质对环境的影响；3. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神。
课程性质：本课程为有机化学选修课程，旨在帮助学生深入了解苯、甲苯、乙苯的结构、性质和应用。
学生特点：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础知识，具有较强的实验操作能力和探究精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以实验和实例为主线，提高学生的实践操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续有机化学学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 苯、甲苯、乙苯的结构与性质- 苯环的结构特点及其稳定性- 甲苯、乙苯的结构与苯的异同- 苯、甲苯、乙苯的物理性质：沸点、熔点、溶解性等- 苯、甲苯、乙苯的化学性质：电子效应、亲电取代反应、氧化还原反应等2. 苯、甲苯、乙苯的制备方法- 苯的制备：从煤焦油中提取、催化重整等- 甲苯、乙苯的制备：芳构化反应、烷基化反应等- 实验操作：实验室制备苯、甲苯、乙苯的方法及操作步骤3. 苯、甲苯、乙苯的应用- 苯、甲苯、乙苯在有机合成中的应用- 苯、甲苯、乙苯衍生物的用途：如塑料、合成纤维、药物等- 环境污染与环保措施：苯、甲苯、乙苯对环境的影响及治理方法4. 教学进度安排- 第一周：苯的结构与性质- 第二周：甲苯、乙苯的结构与性质- 第三周：苯、甲苯、乙苯的制备方法及实验操作- 第四周：苯、甲苯、乙苯的应用及其环境影响教学内容根据课程目标，结合教材章节进行选择和组织，保证教学内容的科学性和系统性。
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。
附：温度压力汇总表第八节塔径计算（《课程设计》P65）一、精馏段塔径查图得，32313231/4.3/9.2/800/807m kg mkg m kg m kg v v l l ====ρρρρ查图得（《课程设计》P66 Smith 气相负荷因数关联图），09.020=C查图得，液体表面张力mN mN /0212.0/0209.021==σσ气相负荷因数0908.0)02.0(2.020==σC C最大容许气速s m Cu VVL /152.1max =-=ρρρ 二、提馏段塔径试差法得,℃3.125=t查图得,333231333231/9.3/5.3/0.3/749/756/761mkg m kg m kg m kg m kg m kg v v v l l l ======ρρρρρρ，，，，查图得,08.020=C选择塔径1000mm第九节 热力学衡算回流罐：查图得，mol kJ H mol kJ H B A /21203/8498==，第一块板：查图得，mol kJ H mol kJ H B A /27757/14380==，塔顶：查图得，mol kJ H mol kJ H B A /62068/44449==，进料：同理，1045.027733390.043902322====y x y x ，，查图得，塔底：查图得，mol kJ H mol kJ H mol kJ H C B A /549/34977/20533===，，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：附表：全塔热量衡算总表第二部分塔板设计第一节 溢流装置设计精馏段设计流型选择：塔径1000mm ，塔顶液相流量h m h kmol L /06.9/913==根据P70，表2-5，选择单溢流塔板。
降液管、堰尺寸的确定：选用弓形降液管和平口堰，由经验值确定，mmh m D b mD l w w 5017.017.07.07.0=====堰高堰宽堰长不设进口堰，降液管下口至塔板距离mm h S 50=降液管停留时间s t 5~3>降液管宽度b 及面积Ad 的确定：由70.0/=D l w ，P135附录七，0878.0/143.0/==T D A A D b ，则降液管20689.00878.0143143.0mA A mm D b T d ====面积宽度受液盘：由经验得，本塔采用凹形受液盘，盘深50mm进口堰：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mm z mm z mm z 507580321===，，取阀孔动能因数13=D F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%34.171414.3039.0414.311422=⨯⨯⨯=Φ P142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%08.201414.3039.0414.313222=⨯⨯⨯=Φ 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Pa gu P 3166.2779.19175.0==干△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L w g h h P ρ)(5.01+=液△堰上液面高度323)(1084.2wL L Lk h -⨯=w 5.2wl 雾沫夹带量（P76）泛点率取%82~%80%57.761<=F降液管内液面高度p d ow w d h h h h h H ++++=△h 忽略不计，07.005.07.03600832.8=⨯⨯=p w S h l L 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Pa gu P 45.2609.19175.0==干△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L w g h h P ρ)(5.01+=液△堰上液面高度323)(1084.2wL L Lk h -⨯=w 5.2wl 雾沫夹带量（P76）泛点率取%82~%80%73.761<=F降液管内液面高度p d ow w d h h h h h H ++++=△△h 忽略不计，158.005.07.0360096.19=⨯⨯=p w S h l L 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（1）过量雾沫夹带线：（2）淹塔线：（3）过量漏液线：（4）降液管超负荷线：（5）液相负荷下限线：负荷性能图，见附图第三部分 板式塔结构第一节 塔体的设计一、筒体设计塔顶空间高度m H D 2.1=塔底空间高度m H B 3=进料空间高度m H F 1.1=筒体总高度m H H H H H D n i F T B i 172.11.145.0)228(311=++⨯-+=+++=∑-=1000mm 塔径的筒体壁厚选Q235钢的5mm二、封头设计选用标准椭圆形封头，基本尺寸：公称直径mm D g 1000=曲面高度mm h 2501=直边高度mm h 252=三、人孔选用取圆形人孔规格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的人孔塔底有再沸器，裙座的座圈高度取4m基础内环直径mm D D i 900)95.0~9.0(==基础外环直径mm D D o 1100)18.1~08.1(==第二节 接管的设计塔顶蒸气出口管管径dD ：P104，表3-5，s m u /150=P109，表3-8，选取公称直径Dg250接管回流管管径dR ：选用泵输送，取s m u R /2=冷凝液45℃，80680280621===m ρρρP106,表3-6，选取32522⨯=⨯S dg进料管管径dF ：取s m e u u V m /7.4==P106,表3-6，选取5.35722⨯=⨯S dg塔底出料管径dW ：取2164.97774/2.10===L L M s m u ρP106,表3-6，选取公称直径Dg50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600=K错流传热温差℃△△4.20=='m mt t ε 总传热面积297.9336004.206001013.4m t K Q A m =⨯⨯⨯==ϕ△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《化工原理》P50，查得，04.0=λ塔高m Z 21417=+=△根据经验取m L 50=标准弯头90℃，75.0=ξ压力损失m H Z g P H mg u d L H f f 452.222181.98.806105.12.222)2(52=++⨯⨯=++==+=△△△△ρξλ《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设备计算结果汇总表第六部分负荷性能图精馏段：提馏段：第七部分分析讨论一、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。
