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化工原理课程设计苯－氯苯分离过程板式精馏塔设计设计题目：设计者：学号：专业：石油与化工学院班级：化工本141 班指导教师：设计时间：2016年12月20日目录一、概述 (4)1、精馏与塔设备简介 (4)2、筛板塔的特点 (5)3、体系介绍 (6)4、设计要求 (6)二、设计说明书 (6)(1)设计单元操作方案简介 (6)(2)筛板塔设计须知 (7)(3)筛板塔的设计程序 (7)(4)塔板操作情况的校核计算一一作负荷性能图及确定确定操作点7三•设计计算书 (7)1. 设计参数的确定 (7)1.1进料热状态 (7)1.2加热方式 (8)1.3回流比(R)的选择 (8)1.4塔顶冷凝水的选择 (8)2. 流程简介及流程图 (8)2.1流程简介 (8)2.2流程简介图 (9)3. 理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)3.1理论板数的确定 (10)3.1.1物料恒算 (10)3.1.2 q线方程 ....................................................... 错误!未定义书签。
3.1.3平衡线方程 (10)3.1.4 R min 和R 的确定 (12)3.1.5精馏段操作线方程 (13)3.1.6 提镏段操作线方程 (13)3.1.7图解法求理论塔板数 (13)3.2实际塔板数确定 (14)4. 精馏塔工艺条件计算 (14)4.2操作温度的计算 (14)4.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (15)4.4热量衡算 (20)4.5热量衡算 (21)4.6塔径的确定 (22)4.7塔有效高度....................................................... 错误!未定义书签。
4.8整体塔高 (25)5. 塔板主要参数确定 (25)5.1溢流装置 (25)5.2塔板布置及筛孔数目与排列 (27)6. 筛板的流体力学计算 (28)6.1塔板压降 (28)6.2 雾沫夹带量e V的计算 (30)6.3漏液的验算 (31)6.4液泛验算 (31)7. 塔板负荷性能图 (32)7.1液沫夹带线 (32)7.2液泛线 (33)7.3液相负荷上限线 (34)7.4液相负荷下线 (35)8. 辅助设备及零件设计 (38)8.1 塔 (38)8.2塔的接管 (39)8.4塔的附属设计 (41)9. 参考文献及设计手册 (42)请参考课42 四、设计感想各级标题的层次不对程设计课本165 页标题的设置方法，另外每章的表和图要按照顺序进行命名。
苯和氯苯精馏塔课程设计一、引言苯和氯苯是常见的有机化合物，它们在工业生产中有广泛的应用。
苯和氯苯精馏塔是一种有效的分离方法，可以将两者分离出来。
本课程设计旨在探究苯和氯苯精馏塔的原理、设计方法、操作技巧和安全注意事项。
二、原理1. 精馏塔原理精馏是一种利用液体混合物中各组分沸点差异进行分离的物理过程。
精馏塔是一种基于精馏原理设计的设备，通常由填料层和板层组成。
填料层通常由多孔性材料制成，可增加液体与气体之间的接触面积，促进挥发性组分从液相向气相转移；板层则通过板孔将液体和气体分开，使得液体在不同板层之间反复蒸发和凝结，从而实现组分之间的分离。
2. 苯和氯苯之间的沸点差异苯（C6H5）的沸点为80.1℃，而氯苯（C6H5Cl）的沸点为131℃。
因此，在适当温度下，苯和氯苯可以通过精馏塔进行分离。
三、设计方法1. 精馏塔的选择根据物料性质和生产要求，选择合适的精馏塔类型。
常见的精馏塔类型有平板式、填料式、螺旋板式等。
2. 填料的选择填料是影响精馏效果的重要因素之一。
常用的填料有金属网、陶瓷球、聚合物球等。
填料的选取应考虑到其表面积、孔径大小、耐腐蚀性和可再生性等因素。
3. 操作参数的控制在操作过程中，应根据实际情况控制温度、压力和进出料量等参数。
通常情况下，应将温度控制在苯和氯苯沸点之间，并适当增加进出料量以提高分离效率。
4. 填充率的控制填充率是指填料所占据空间与总容积之比。
填充率过高会导致液体无法顺畅流动，从而影响分离效果；而填充率过低则会导致液体在塔内停留时间不足，也会影响分离效果。
一般来说，填充率应控制在50%~70%之间。
四、操作技巧1. 开始操作前应检查设备是否正常运转，并进行必要的维护保养。
2. 在进料前，应先将塔内空气排出，以避免氧化反应和爆炸事故。
3. 操作过程中应注意控制温度、压力和进出料量等参数，并及时调整。
4. 如果发现液位过高或过低，应及时采取措施调整液位。
5. 操作结束后，应清洗设备并进行必要的维护保养。
北京理工大学珠海学院《化工原理课程设计》说明书题目: 苯和氯苯物系分离系统的设计学院：化工与材料学院专业班级： 1学号：学生姓名：指导教师：2013年 1 月21日目录第一章化工原理设计任务书 (1)1.1课程设计题目 (1)1.2课程设计内容（含技术指标） (1)1.2.1设计条件 (1)1.2.2具体设计内容和要求 (1)1.2.3进度安排 (2)1.2.4基本要求 (3)1.3基础数据（数据由Aspen模拟得到、计算制图由EXCEL得到） (4)1.3.1苯的物性 (4)1.3.2氯苯的物性 (6)1.3.3苯、氯苯的气液平衡关系 (6)第二章苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计方案 (8)2.1设计方案的确定及工艺流程的说明 (8)2.2工艺流程图 (8)第三章精馏塔设计计算与论证 (9)3.1全塔的物料衡算 (9)3.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (9)3.1.2平均摩尔质量 (9)3.1.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 (9)3.2塔板数的确定 (10)N的求取 (10)3.2.1理论塔板数T3.2.2实际塔板数 (12)3.3塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14)3.3.1平均压强m p (14)3.3.2平均温度m t ........................................................................................ 14 3.3.3平均分子量m M .................................................................................. 14 3.3.4平均密度m ρ ........................................................................................ 15 3.3.5液体的平均表面张力m σ ................................................................... 17 3.3.6液体的平均粘度mL μ, (18)3.3.7精馏段的汽液负荷计算 ..................................................................... 19 3.3.8提馏段的汽液负荷计算 ..................................................................... 20 3.4塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .................................................... 21 3.4.1精馏塔塔径的计算 ............................................................................. 21 3.4.2提馏段塔径的计算 ............................................................................. 21 3.4.3溢流装置 ............................................................................................. 22 3.4.4塔板布置 ............................................................................................. 25 3.4.5验算气速及阀孔动能因数及开孔率 ................................................. 29 3.5塔板上的流体力学验算 (29)3.5.1气体通过筛板压降p h 和p pΔ的验算 ................................................ 29 3.5.2雾沫夹带量v e 的验算 ......................................................................... 30 3.5.3液泛的验算 ......................................................................................... 32 3.6精馏段塔板负荷性能图 ........................................................................ 33 3.6.1雾沫夹带线（1） ............................................................................... 33 3.6.2液泛线（2） ....................................................................................... 34 3.6.3液相负荷上限线（3） ....................................................................... 35 3.6.4漏液线（气相负荷下限线）（4） ..................................................... 35 3.6.5液相负荷下限线（5） ....................................................................... 35 3.6.6操作气液比 ......................................................................................... 35 3.7提馏段塔板负荷性能图 ........................................................................ 36 3.7.1雾沫夹带线（1） ............................................................................... 36 3.7.2液泛线（2） ....................................................................................... 37 3.7.3液相负荷上限线（3） ....................................................................... 38 3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） .. (38)3.7.5液相负荷下限线（5） (38)3.7.6操作气液比 (38)3.8板式塔的结构与附属设备 (39)3.8.1液流管 (39)3.8.2塔结构设计 (42)3.8.3附属设备设计 (44)3.9精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (47)第四章生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 (48)第五章本设计中的主要符号说明 (49)第六章对本设计的评述和有关问题的分析与讨论 (51)第一章化工原理设计任务书1.1课程设计题目苯和氯苯物系分离系统的设计1.2课程设计内容（含技术指标）1.2.1设计条件生产能力：50000吨/年（每年按300天生产日，每天24小时计算）原料状态：苯含量50%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中苯含量98%（wt%）；塔釜氯苯含量99.8%（wt%）操作压力：100kPa其它条件：（1）塔板类型：浮阀塔板；（2）塔顶采用全凝器；（3）R=1.9R m（4）塔顶压强4kPa（表压）；（5）塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；（6）单板压降不大于0.7kPa；1.2.2具体设计内容和要求（1）设计工艺方案的选定（2）精馏塔的工艺计算（3）塔板和塔体的设计（4）水力学验算（5）塔顶全凝器的设计选型（6）塔釜再沸器的设计选型（7）进料泵的选取（8）绘制流程图（9）编写设计说明书（10）答辩1.3基础数据（数据由Aspen 模拟得到、计算制图由EXCEL 得到）1.3.1苯的物性图1-1 苯的物性数据图物性拟合曲线与方差值：密度：8238.8938667.00015.02+--=T T ρ 12=R （1-1）饱和蒸汽压:39.0649-1.9139T + 0.0213T -0.0002T 23=P 12=R （1-2）表面张力：6505.311378.00001.02+-=T T σ 12=R （1-3）粘度：756.0008.0-1041082538+⨯+⨯-=--T T T μ 12=R （1-4）图1-2 氯苯的物性数据图1.3.2氯苯的物性物性拟合曲线与方差值：密度：3812.1123932.0001.02+--=T T ρ 12=R （1-5） 饱和蒸汽压:36.7013-1.4312T + 0.0187T -0.0001T 23=P 12=R （1-6） 表面张力：07.361261.00001.02+-=T T σ 12=R （1-7）粘度：833.0.0060-10225+⨯=-T T μ 12=R （1-8）1.3.3苯、氯苯的气液平衡关系依据苯与氯苯的饱和蒸气压公式代入BA B P P P P x --=大气，x 大气P P y A=得到苯、氯苯的气液平衡数据列于下表:图1-3 t ～x ～y 图泡点温度、露点温度分别与液相苯摩尔分数拟合曲线方程和方差：36.1318.613-40.292.484-23++=x x x T 露点12=R （1-9） 77.13149.11955.178242-06.16084.462345+-++-=x x x x x T 泡点 （1-10）12=R第二章苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计方案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苯液贮罐；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却后送入氯苯贮罐。
(一）产品与设计方案简介1.产品性质、质量指标和用途产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。
密度1．105g/cm3。
沸点131．6℃。
凝固点-45℃。
折射率1．5216(25℃)。
闪点29．4℃。
燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。
溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1. 3％-7．1％(vol)。
溶于大多数有机溶剂，不溶于水。
常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。
蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。
有毒．在体有积累性，逐渐损害肝、肾和2910mg／kg，空其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD50气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
与氯酸银反应剧烈质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%。
（以上均为质量分数）产品用途：作为有机合成的重要原料2.设计方案简介（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
（2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。
（4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。
（5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
(一）产品与设计方案简介1.产品性质、质量指标和用途产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。
密度1．105g/cm3。
沸点131．6℃。
凝固点-45℃。
折射率1．5216(25℃)。
闪点29．4℃。
燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面张力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。
溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1. 3％-7．1％(vol)。
溶于大多数有机溶剂，不溶于水。
常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。
蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。
有毒．在体内有积累性，逐渐损害肝、2910mg／kg，肾和其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD50空气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
与氯酸银反应剧烈质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%。
（以上均为质量分数）产品用途：作为有机合成的重要原料2.设计方案简介（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
（2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。
（4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
（5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
化工原理课程设计苯-氯苯精馏塔
苯-氯苯精馏塔是一种常用的化学反应装置，它的主要作
用是分离混合物中的不同组分。
该装置利用液体的沸点来实现分离，可以有效地调节不同物质的比例。
它的基本结构包括精馏塔的体积、高度、温度和压力等参数，以及控制系统和气体供应系统。
苯-氯苯精馏塔的工作原理是将混合物加入到精馏塔中，
混合物中的不同物质会按照它们的沸点从低温到高温依次进行分离。
在精馏塔中，混合物会在蒸汽和冷却水的作用下，进行分离，蒸汽会使低沸点的物质从塔底升至塔顶，而高沸点的物质会沿着塔体下降到塔底，最终实现分离。
苯-氯苯精馏塔具有结构简单、操作方便、操作安全、运
行可靠、成本低等优点，在化工生产中具有重要的应用价值。
苯-氯苯精馏塔的设计要考虑许多因素，包括塔体的体积、高度、温度和压力，以及控制系统和气体供应系统。
精馏塔的体积太小或太大都会影响分离效果，而温度和压力也是影响分离效果的重要因素，控制系统和气体供应系统也必须考虑进去。
苯-氯苯精馏塔是一种常用的化学反应装置，它可以有效
地调节不同物质的比例，在化工生产中具有重要的应用价值。
在设计精馏塔时，要考虑到精馏塔的体积、高度、温度和压力，以及控制系统和气体供应系统，以确保精馏塔的正常运行。
课程设计题目——苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计一、设计题目某化工厂每天需将75吨含苯45%的苯—氯苯混合物用连续蒸馏方法分离成含苯96%的馏出液及含氯苯98%的釜液(均为质量百分数)供有机合成之用。
试设计一精馏塔来完成该分离任务；原料温度为20℃。
二、操作条件1.塔顶压强4kPa （表压）；2.20℃进料；3.回流比自定（取2.4R min ）；4.塔釜加热蒸汽压力506kPa （表压）；5.单板压降不大于0.7kPa ；6.每天24小时连续运行。
三、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.设计计算结果一览表；7.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制； 8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据1.组分的饱和蒸汽压i p （mmHg ） 温度，（℃）80 90 100 110 120 130 131.8ip苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯148205293400543719760注：1mmHg=133.322Pa 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3）温度，（℃）80 90 100 110 120 130 ρ苯 817 805 793 782 770 757 氯苯1039102810181008997985纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。
3.组分的表面张力σ（mN/m ）温度，（℃） 80 85 110 115 120 131 σ苯 21.2 20.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯26.125.722.722.221.620.4双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算：AB B A BA m x x σσσσσ+=（B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率）4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。
化工原理设计化工原理课程设计题目苯—氯苯分离过程板式精馏塔设计学院名称化学化工学院指导教师职称班级学号学生姓名年月日- 2 -- 2 - 目录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 (1)设计内容及要求 (2)引言 (3)一、设计方案的确定 (4)二、精馏塔的物料衡算 (7)三、塔板数的确定 (7)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)五、精馏塔的工艺尺寸计算 (13)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)七、筛板的流体力学验算 (18)八、塔板负荷性能图 (20)九、各接管尺寸的确定 (24)十、塔体设计总表 (27)十一、苯－氯苯精馏生产工艺流程图 (29)十二、对设计过程的评述和有关问题的讨论 (30)结论 (31)参考文献 (32)谢辞 (33)化工原理设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计指导老师：摘要：本设计对苯—氯苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。
2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括：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精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。
3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。
4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。
本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。
关键词：苯—氯苯；分离过程；精馏塔The Design of sieve plate-distillation Tower abouttheSeparating Process of Benzene-chlorobenzeneAbstract: A suit of equipment of sieve distillation column devices which make Benzene separate from chlorobenzene has been designed. The main work comprising: 1. The main processes and programmes of the production have been selected and determined.2.The main container filler tower has been designed,including ①the balance reckon of the sieve plate tower ②the number of the tower plank has been determinated ③the calculation of properties of matter date ④the size of the Distillation tower has been computed ⑤The main tray sizeof the distillation tower.has been reckoned3. Production craftwork flow chart and design condition chart of the distillation tower have been drawn. 4.The questions of the design process have been discussed and reviewed. The design is simple and reasonable, and can meet the needs of the initial production process, a certain role in guiding the practice.-1-- 2 -设计内容及要求一、设计任务：每小时生产99.5%的氯苯4.5吨塔顶馏出液中含氯苯≤2%，原料液中含氯苯40%（wt%）。
课程设计题目:处置能力为50000t/y的苯—氯苯持续精馏筛板塔的设计学生姓名: 周戴院系名称: 化学与生物工程学院班级: 生物工程0801班指导教师：方芳课程设计成绩评定表化工原理课程设计任务书一、设计题目苯－氯苯持续精馏筛板塔设计 二、设计基础数据苯，氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据三，设计任务及操作条件 （一）设计任务（1）原料液中氯苯含量：质量分率=38%（质量），其余为苯。
（2）产品纯度为99.8%（质量）的氯苯。
（3）塔顶馏出液中氯苯含量不得高于2.0%（质量）。
（4）生产能力：50000t/y 氯苯产品，年动工300天。
（二）操作条件（1）精馏塔顶压强： 4.0kpa （表压） （2）进料热状态 25F t C =︒ （3）回流比： 2R = （4）单板压降压：≤0.7kpa（5）冷凝器冷却剂：水，冷却剂温度：125t C=︒;240t C=︒（6）再沸器加热剂：饱和水蒸气，加热剂温度：P=2at(表压) 热损失：Q1=5%Q B四、设计内容（1）对精馏进程进行描述（2）精馏塔的物料衡算。
（3）塔板数的确信（4）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（5）精馏塔的塔体工艺尺寸计算（6）塔板要紧工艺尺寸的计算目录第一章流程及生产条件的确信和说第一节概述---------------------------------------------------------------------------81.1设计方案简介----------------------------------------------------------------------81.2设计方案的确信和说明----------------------------------------------------------81.2.1装置流程的确信----------------------------------------------------------------91.2.2操作压力的选择----------------------------------------------------------------91.2.3进料热状况的选择-------------------------------------------------------------91.2.4加热方式的选择----------------------------------------------------------------91.2.5回流比的选择------------------------------------------------------------------9第二节精馏塔的物料衡算--------------------------------------------------------91. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数-----------------------------------------102. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量----------------------------------103. 物料衡算---------------------------------------------------------------------------11第三节塔板数的确信----------------------------------------------------------------111.塔顶温度的确信----------------------------------------------------------------------112.q值的计算-----------------------------------------------------------------------------113.塔釜温度确信-------------------------------------------------------------------------114.相平稳方程----------------------------------------------------------------------------114．1求最小回流比与操作回流比--------------------------------------------------11 4．2求精馏塔的汽掖相负荷-------------------------------------------------------11 4．3求操作线方程-------------------------------------------------------------------11 4．4逐板计算法求理论板数-------------------------------------------------------11 5.总理论板数---------------------------------------------------------------------------126实际板数的求取---------------------------------------------------------------------12 第二章精馏塔工艺计算第一节精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算--------------------121操作压力计算--------------------------------------------------------------------------12 2.操作温度--------------------------------------------------------------------------------12 3平均摩尔质量--------------------------------------------------------------------------13 4平均密度计算--------------------------------------------------------------------------13 4.1气相平均密度计算------------------------------------------------------ 134.2液相平均密度计算------------------------------------------------------135液体平均表面张力---------------------------------------------------------------------14 6液体平均黏度---------------------------------------------------------------------------15 第三章精馏塔设计计算第一节精馏塔的塔体的工艺尺寸计算-----------------------------------151塔径计算---------------------------------------------------------------------------------15 第二节提馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算--------------------152.1操作压力计算------------------------------------------------------------162.2 操作温度计算-----------------------------------------------------------172.3平均摩尔质量计算------------------------------------------------------172.4平均密度计算------------------------------------------------------------172.41气相平均密度计算----------------------------------------------------172.42液相平均密度计算----------------------------------------------------172.5液体表面张力计算-----------------------------------------------------182.6液体平均黏度计算 -----------------------------------------------------19 第三节提馏塔的塔体工艺尺寸的计算3.1．塔径的计算 ------------------------------------------------------------19 3.2.提馏塔有效高度的计算 -----------------------------------------------20第四节塔板要紧工艺尺寸 -------------------------------------------------------------20 4.1溢流装置计算 -----------------------------------------------------------------------21w l -----------------------------------------------------------------------------21 w h -------------------------------------------------------------------21 d w 和截面积f A --------------------------------------------21 0h 及受液盘深度为wh ---------------------------21 4.2.塔板布置 ----------------------------------------------------------------------------22 4.2.1塔板散布 --------------------------------------------------------------------------22 4.2.2边缘区宽度确信 -----------------------------------------------------------------202a A 按式计算 ------------------------------------------------------224.2.4筛孔计算及其排列 --------------------------------------------------22 第四章 设计结果列表 --------------------------29 第五章 设计结果与讨论和说明 -------------------31第一节 设计结果自我评判 --------------------------------------------------------31 第二节 设计结果及小组讨论 -----------------------------------------------------31 第六章 终止语 ---------------------------------31 第七章 参考文献-------------------------------34符号说明英文字母A α－阀孔的鼓泡面积m 2 A f －降液管面积 m 2 A T －塔截面积 m 2 b －操作线截距c －负荷系数（无因次）c0 －流量系数（无因次）D －塔顶流出液量kmol/hD －塔径md0 －阀孔直径mE T －全塔效率（无因次）E －液体收缩系数（无因次）e－物沫夹带线kg液/kg气vF －进料流量kmol/hF0 －阀孔动能因子m/sg －重力加速度m/s2H T －板间距mH －塔高mH d －清液高度mh c －与平板压强相当的液柱高度mh d －与液体流径降液管的压降相当液柱高度mh r －与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度m h f －板上鼓泡高度mh L －板上液层高度mh0 －降液管底隙高度mh02v－堰上液层高度mh p －与板上压强相当的液层高度mhσ－与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度m h2v－溢液堰高度mK －物性系数（无因次）L s －塔内下降液体的流量m3/sL w －溢流堰长度mM －分子量kg/kmolN －塔板数N p －实际塔板数N T －理论塔板数P －操作压强PaΔP－压强降Paq －进料状态参数R －回流比R min－最小回流比u －空塔气速m/sw －釜残液流量kmol/hw c －边缘区宽度mw d －弓形降液管的宽度mw s －脱气区宽度mx －液相中易挥发组分的摩尔分率y －气相中易挥发组分的摩尔分率z －塔高m希腊字母α－相对挥发度μ－粘度Cpρ－密度kg/m3σ－表面张力下标r －气相L －液相l －精馏段q －q线与平稳线交点min－最小max－最大A －易挥发组分B －难挥发组分化工原理课程设计----------筛板塔的设计第一章流程及生产条件的确信和说明第一节概述精馏塔是此刻化工厂中必不可少的设备，因此显现了很多种的精馏塔。
(一）产品与设计方案简介1.产品性质、质量指标和用途产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。
密度1．105g/cm3。
沸点131．6℃。
凝固点-45℃。
折射率1．5216(25℃)。
闪点29．4℃。
燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面张力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。
溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1. 3％-7．1％(vol)。
溶于大多数有机溶剂，不溶于水。
常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。
蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。
有毒．在体内有积累性，逐渐损害肝、2910mg／kg，肾和其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD50空气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
与氯酸银反应剧烈质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%。
（以上均为质量分数）产品用途：作为有机合成的重要原料2.设计方案简介（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
（2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。
（4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
（5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
（6）再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储灌。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
3工艺流程草图及说明首先，苯和氯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，完成苯与氯苯的分离。
(二) 精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量M A = 78.11 kmol kg / 氯苯的摩尔质量M B =112.56 kmol kg /6378.011.78/55.056.112/45.011.78/55.0=+=F x9860.011.78/98.056.112/02.011.78/98.0=+=D x0029.011.78/002.056.112/998.011.78/002.0=+=w x2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量kmol kg M F /59.9056.112*)6378.01(11.78*6378.0=-+= kmol kg M D /59.7856.112*)9860.01(11.78*9860.0=-+= kmol kg M W /46.11256.112*)0029.01(11.78*0029.0=-+=3.物料衡算氯苯产量 h kmol W /85.3046.112*24*3001000*25000==总物料衡算 85.30+=D F苯物料衡算 0029.0*85.309860.0*6378.0*+=D F 联立解得 h kmol D /25.56=h kmol F /10.87=（三）塔板数的确定1．理论塔板数T N 的求取根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取y x ~①由手册查得苯-氯苯的饱和蒸汽压数据，列于下表00B A B P P P P x --= x PP y A 0= 00)1()1(B AP P y x x y =--=α 苯-氯苯气液平衡数据 本题中，塔内压力接近常压（实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对y x ~平衡关系的影响完全可以忽略。
②求最小回流比、操作回流比及最小理论塔板层数将1.表中数据作图得y x ~曲线（如图1）及y x t ~-曲线（如图2）。
在yx ~图上，因1=q ，查得8946.0=q y ，而6378.0==F q x x ，9860.0=D x 。
故有：3559.06378.08946.08946.09860.0=--=--=qq q D m x y y x R考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的1.85倍，即：6585.03559.085.185.1=⨯==m R R ③求精馏塔气、液相负荷L=RD=0.6585×56.25=37.04kmol/hV=(R+1)D=(0.6585+1) ×56.25=93.29kmol/h L ’=L+F=37.04+87.10=124.14kmol/h V ’=V=93.29 kmol/h ④求操作线方程精馏段操作线：595.0397.011+=+++=x R x x R Ry D 提馏段操作线为过()0029.0,0029.0和()8479.0,6378.0两点的直线。
⑤图解法求理论塔板数如图1所示，求解结果为总理论板层数 N T =11.0（包括再沸器） 进料板位置 N F =4图1 图解法求理论板层数图2 苯-氯苯物系温度组成图2．实际塔板数的求取（1）全塔效率塔的平均温度(83.9131.5)/2107.7m t =+=℃平均温度下的气液组成 0.300m x = 0.656m y = 苯与氯苯的粘度分别为 0.238A u mpa s =g 0.256B u mpa s =g 平均粘度为 0.3000.2380.6560.2560.239m u mpa s =⨯+⨯=g 塔板效率为 0.170.616lg 0.170.616lg 0.2390.553T m E u =-=-⨯= （2）实际板层数的求取 N 精=3/0.553=5.42≈6 N 提=8/0.553=14.47≈15 N p =6+15=21(四) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1、操作压力的计算塔顶操作压力 p D =101.08+4=105.08kpa 每层塔板压降 Δp=0.7kpa进料板压力 p F =105.08+0.7×6=109.28kpa 塔底压力 p W =105.08+0.7×21=119.78kpa精馏段平均压力 p m =1/2×（105.08+109.28）=107.18kpa 提馏段平均压力 p m ‘=1/2×（109.28+119.78）=114.53kpa2、操作温度计算由t-x-y 图得，塔顶温度t D =83.5℃，进料板温度t F =91.7℃，塔底温度t W =131.1℃。
精馏段平均温度t m =1/2×（83.9+91.7）=87.6℃，提馏段平均温度t m ‘=1/2×（131.1+91.7）=111.4℃。
3、平均摩尔质量的计算塔顶x D =y 1=0.9860，查图1得x 1=0.9353。
同理，加料板x F =0.6188，y F =0.8818；塔底x W =0.0017，y W =0.0067。
M VDm =0.9860×78.11+(1-0.9860) ×112.56=78.59kg/kmol M LDm =0.9353×78.11+(1-0.9353) ×112.56=79.65kg/kmol M VFm =0.8818×78.11+(1-0.8818) ×112.56=82.18kg/kmol M LFm =0.6188×78.11+(1-0.6188) ×112.56=91.24kg/kmol M VWm =0.0067×78.11+(1-0.0067) ×112.56=112.33kg/kmol M LWm =0.0017×78.11+(1-0.0017) ×112.56=112.50kg/kmol 精馏段平均摩尔质量M Vm =1/2×(78.59+82.18)=80.39 kg/kmol M Lm =1/2×(79.65+91.24)=85.45 kg/kmol 提馏段平均摩尔质量M ‘Vm =1/2×(82.18+112.33)=97.26 kg/kmol M ‘Lm =1/2×(91.24+112.50)=101.87 kg/kmol4、平均密度的计算（1）气相平均密度 3107.8880.39 2.89/8.314(87.6273.15)m Vm Vm mp M kg m RT ρ⨯===⨯+3''''115.2397.26 3.50/8.314(111.4273.15)VmVm m m p M kg m RT ρ⨯===⨯+（2）液相平均密度液相平均密度依下式计算，即i a i Lm ρρ//1∑=（a 为质量分率） 塔顶温度t D =83.5℃,此温度下ρA =812.41kg/m 3, ρB =1033.79kg/m 30.9860*78.110.980.9860*78.110.0140*112.56A α==+10.980.02812.411033.79ABLDmABa a ρρρ=+=+，所以ρLDm =815.90kg/m 3。
进料板温度t F =91.7℃,此温度下ρA =803.62kg/m 3, ρB =1025.56kg/m 30.6188*78.110.530.6188*78.110.3812*112.56A α==+10.530.47803.621025.56ABLFmABa a ρρρ=+=+，所以ρFDm =894.61kg/m 3。
