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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。
目录苯-甲苯精馏塔设计任务书 (I)前言 (1)一．设计方案的确定 (1) (2) (2) (3)二．精馏塔的物料衡算 (4)料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4)三．塔板数的确定 (5)理论板数N T的求取 (5)实际板层数的求取 (7)四．精馏塔的工艺条件及物性数据的计算 (8)操作压力的计算 (8)操作温度的计算 (8)4.3平均摩尔质量的计算 (8)4.4平均密度的计算 (8)4.5平均粘度计算 (8)4.6液体平均表面张力计算 (9)五．精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)5.1塔径的计算 (10)精馏塔有效高度的计算 (11)六．塔板主要工艺尺寸的计算 (11)七. 塔板的流体力学验算 ............................................................ 错误!未定义书签。
八．塔板负荷性能图 .. (15)九．筛板塔设计计算结果 (16)十．参考文献 (17) (18)板式精馏塔设计任务（一）设计题目苯—甲苯溶液连续精馏塔设计。
（二）设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含苯40（质量），其余为甲苯。
（2）塔顶产品的苯含量不得低于98%（质量）（3）塔底产品的苯含量不得高于2（质量）（4）混合液处理量为2000kg/h（5）操作条件（A）精馏塔顶压强4kpa(表压)（B）饱和液料进料（C）回流比R/Rmin=3（D）间接蒸汽加热（E）单板压降不大于pa。
（三）设备形式设备形式为筛板塔。
（四）设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.塔的工艺计算。
3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计。
（1）塔高,塔径及塔板结构尺寸的确定。
（2）塔板的流体力学验算。
（3）塔板的负荷性能图。
4.设计结果概要货设计一览表。
5.塔板结构俯视图和塔板安装图。
6.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
苯—甲苯分离过程筛板精馏塔设计（大连大学环化学院）摘要：本设计对苯—甲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。
化工原理课程设计设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计化工原理课程设计任务书➢设计任务分离含苯35% ，甲苯65%的二元均相混合液，要求所得单体溶液的浓度不低于97% 。
（以上均为质量分率）物料处理量：20000吨/年。
（按300天/年计）物料温度为常温（可按20℃计）。
➢设计内容设计一常压下连续操作的板式精镏塔，设计内容应包含：方案选择与流程设计；工艺计算（物料、热量衡算，操作方式与条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）；主体设备设计，塔板选型与布置，流体力学性能校核，操作负荷性能图，附属设备选型；绘制工艺流程示意图、塔体结构示意图、塔板布置图；（设计图纸可手工绘制或CAD绘图）➢计算机辅助计算要求物性计算①编制计算二元理想混合物在任意温度下热容的通用程序；②编制计算二元理想混合物在沸腾时的汽化潜热的通用程序。
气液相平衡计算①编制计算二元理想混合物在任意温度下泡点、露点的通用程序；②编制计算二元理想混合物在给定温度、任意组成下气液分率及组成的通用程序。
精馏塔计算①编制计算分离二元理想混合液最小回流比的通用程序；②编制分离二元理想混合液精馏塔理论塔板逐板计算的通用程序。
采用上述程序对设计题目进行计算➢报告要求设计结束，每人需提交设计说明书（报告）一份，说明书格式应符合毕业论文撰写规范，其内容应包括：设计任务书、前言、章节内容，对所编程序应提供计算模型、程序框图、计算示例以及文字说明，必要时可附程序清单；说明书中各种表格一律采用三线表，若需图线一律采用坐标纸（或计算机）绘制；引用数据与计算公式须注明出处（加引文号），并附参考文献表。
说明书前后应有目录、符号表；说明书可作封面设计，版本一律为十六开(或A4幅面)。
摘要化工生产与现在生活密切相关，人类的生活离不开各色各样的化工产品。
设计化工单元操作，一方面综合了化学，物理，化工原理等相关理论知识，根据课程任务设计优化流程与工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备与机械制图等软件对数据和图形进行处理。
苯甲苯精馏塔的设计课程设计《化工原理》课程设计设计题目苯-甲苯精馏塔的设计学生指导教师讲师年级专业系部课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定原料：苯、甲苯原料苯含量：质量分率= 45.5%原料处理量：质量流量=20.5t/h产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1%2、操作条件常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。
3、设备型式：筛板塔三、设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算（物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等）3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径（2）塔板（降液管、溢流堰、塔板布置等）（3）塔高4、流体力学验算与操作负荷性能图5、辅助设备选型（冷凝器、再沸器、泵、管道等）6、结果汇总表7、设计总结8、参考文献9、塔的设计条件图（A2）10、工艺流程图（A3）四、图纸要求1、带控制点的工艺流程图（2＃图纸）；2、精馏塔条件图（1＃图纸）。
摘要：本设计对苯—甲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—甲苯；分离过程；精馏塔目录目录 (1)1 文献综述 (3)1.1概述 (3)1.2方案的确定及基础数据 (3)2 塔物料衡算 (5)2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (5)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)2.3物料衡算 (6)3 塔板数的确定 (6)3.1理论板层数TN 的求取 (6)3.2求精馏塔气液相负荷 (7)3.3操作线方程 (8)3.4逐板计算法求理论板层数 ............................................................................................................ 8 3.5全塔效率T E 估算 . (8)3.6求实际板数 (9)4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)4.1操作压力计算 (9)4.2安托尼方程计算 (10)4.3平均摩尔质量计算 (10)4.4平均密度计算 (11)4.5液体平均表面张力计算 (12)4.6液体平均粘度计算 (13)4.7气液负荷计算 (14)5 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 (15)塔径的计算 (15)6 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)6.1溢流装置计算 (16)6.2塔板布置 (18)6.3筛孔数n与开孔率 ： (19)7 筛板的流体力学验算 (19)7.1气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（精馏段） (19)7.2气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（提馏段） (21)8 塔板负荷性能图 (22)8.1精馏段： (22)8.2提馏段： (26)9 设备设计 (30)9.1塔顶全凝器的计算与选型 (30)9.2再沸器 (31)10 各种管尺寸确定 (31)10.1进料管 (31)10.2出料管 (31)d (32)10.3塔顶蒸汽管p10.4回流管R d (32)10.5再沸返塔蒸汽管v d (32)11 塔高 (32)12.设计体会 (33)13.参考文献 (34)分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔1．文献综述1.1概述在常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为20.5t/h，组成为45.5%（苯的质量分率），要求塔顶馏出液的组成为98%（苯的质量分率）塔底釜的组成为1%。
苯-甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书第一章绪论1.1 精馏塔设计任务常压操作的连续板式精馏塔内分离苯-甲苯混合物，间接蒸汽加热，生产时间为300/年，每天24小时，生产能力为18万吨/年，原料组成为0.46，塔顶组成为0.98，塔底组成为0.02 [1]。
1.1.1 操作条件塔顶压力：常压冷却水入塔温度：25℃冷却水出塔温度：45℃回流比：2.268单板压降：0.7KPa水蒸汽加热温度：120～160℃设备形式：筛板浮阀塔厂址：武汉地区1.2 精馏与筛板塔简介在工业生产中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。
蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。
按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。
按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。
此外，按操作是否连续分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
工业生产中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即苯-甲苯体系。
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。
前者代表是板式塔，后者代表则为填料塔。
筛板塔在十九世纪初已应用于工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。
五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。
筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3-8mm）和大孔径筛板（孔径为10-25mm）两类。
工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。
筛板的优点足结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。
摘要在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。
70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。
随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔。
苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。
关键词：苯甲苯精馏塔第一章文献综述1.1苯1.1.1苯的来源工业上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生产，甲苯歧化、烷基苯脱烷基等过程也是苯重要的工业来源，由煤焦化副产提供的苯占的比例已经很小。
不同国家和地区的苯供应情况各不相同：美国主要从重整汽油中获得；西欧主要来自裂解汽油；中国则主要由重整汽油及炼焦副产品生产。
由重整汽油及裂解汽油分离苯在石脑油经催化重整所得的重整汽油中，约含苯6％（质量），用液-液萃取法将重整汽油中芳烃分出，再精馏得到苯、甲苯、二甲苯。
由烃类裂解得到的裂解汽油中，苯含量最高可达40％（质量）,工业上也用液-液萃取的方法从中抽提芳烃,然后精馏得苯等芳烃组分,但萃取前需先用催化加氢方法除去裂解汽油中的烯烃及含硫化合物等杂质。
（见芳烃抽提）脱烷基制苯所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯，由芳烃的供需平衡决定。
烷基苯脱烷基工艺可分为催化脱烷基法和热脱烷基法。
催化脱烷基法反应温度500～650℃，压力3.0～7.0MPa,用负载于氧化铝上的铬、钴或钼系催化剂，特点是能耗低，但因催化剂易结焦，需有较大的氢／烷基苯比，俗称氢油比。
此外，还要求原料中非芳烃含量不能太高。
热脱烷基法允许原料中非芳烃含量较高,反应温度比催化脱烷基法高约100～200℃，压力为3.0～10.0MPa，特点是操作比较简单,但能耗大、反应器材料要求高。
两种脱烷基法流程十分相似(图2),其主要差异只是在反应器构造上。
原料与氢混合加热后进入反应器。
反应后，混合物经冷却进入气液分离器，分出氢气等气相物料。
化工原理课程设计任务书一、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、设备形式板式精馏塔：筛板4、厂址大连三、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，1995五、格式基本要求（1）纸型：A4纸，单面打印或双面打印均可；（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温度，℃80.1 85 90 95 100 105 110.6 苯P A°，kPa 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.040.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 101.33 甲苯P B°，kPa以上为实验数据，也可用Antoine公式计算：组分 A B C苯 6.023 1206.35 220.24甲苯 6.078 1343.94 219.583、液相密度，温度，℃80 90 100 110 120苯815 803.9 792.5 780.3 768.9甲苯810 800.2 790.3 780.3 770.04、液体的表面张力，10-3N/m温度，℃80 90 100 110 120苯21.27 20.06 18.85 17.66 16.49甲苯21.69 20.59 19.94 18.41 17.315、液体粘度，10-3Pa s温度，℃80 90 100 110 120苯0.308 0.279 0.255 0.233 0.215甲苯0.311 0.286 0.264 0.254 0.288温度，℃80 90 100 110 120苯394.1 386.9 379.3 371.5 363.2甲苯379.9 378.8 367.6 361.2 354.6。
食品工程原理课程设计说明书板式精馏塔设计姓名：贾浩宇学号：201111010510班级：食工11052013年12 月18目录1. 设计任务 (2)2. 设计条件 (2)3. 设计方案简介 (2)4. 工艺流程图 (2)5. 工艺计算 (3)5.1. 基础性数据 (3)5.2. 精馏塔的物料衡算 (3)5.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4)5.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质 (5)5.2.3物料衡算原料处理量 (5)5.3. 塔板数的确定 (5)5.3.1 确定最小回流比 (5)5.3.2求操作线方程 (5)5.3.3 逐板法求理论板 (5)5.3.4 求实际板数 (7)6. 确定操作条件 (7)6.1.操作压力计算 (7)6.2.确定操作温度 (8)6.3.平均摩尔质量计算 (9)6.4.平均密度计算 (9)6.4.1 气相平均密度计算 (9)6.4.2 液相平均密度计算 (10)6.5. 液相平均表面张力计算 (10)6.6. 液相平均粘度计算 (11)7. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)7.1.气液相负荷的计算 (12)7.2. 塔径的计算 (12)7.3.精馏塔的有效高度的计算 (14)8. 塔板主要工艺尺寸的计算 (14)8.1. 溢流装置计算 (14)9. 筛板的流体力学验算 (18)10. 塔板负荷性能图计算 (22)10.1 精流段 (22)10.1.1漏液线 (22)10.1.2液沫夹带线 (23)10.1.3液相负荷下限线 (24)10.1.4液相负荷上限线 (24)10.1.5.液泛线 (24)10.1.6筛板塔负荷性能图 (25)11. 设计结果一览表 (27)12. 参考文献 (28)13. 实验心得 (28)1、设计任务：在一操作压力为4kPa（塔顶表压）的连续精馏塔内分离苯—甲苯混合物。
已知原料液的处理量为5100kg/h、组成为0.60(苯的质量分率，下同)，要求塔顶馏出液0.98，塔底釜液的组成为0.01。
课程设计任务书2009～2010学年第二学期学生姓名：_石华端专业班级：_07级应用化学_指导老师：_______ 工作部门：_______一．课程设计题目设计一台苯—甲苯分离板式精馏塔二．设计要求1、设计一座苯-甲苯连续精馏塔，具体工艺参数如下：原料苯含量(m/m)：（25+0.5）%原料处理量：2万t/a产品要求（m/m）：x D = 0.98，x W=0.022、操作条件塔顶压力：常压进料热状况：泡点进料回流比：自选单板压降：≤0.7kPa加热方式：间接蒸气加热冷凝方式：全凝器，泡点回流年操作时数：8000h3、塔板类型浮阀塔板（F1重阀）三．课程设计内容1、精馏塔的物料衡算及塔板数的确定2、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计3、精馏塔的塔体及塔板工艺尺寸计算4、塔板的流体力学验算5、塔板的负荷性能图的绘制6、精馏塔接管尺寸计算7、绘制带控制点的生产工艺流程图(A3 图纸)8、绘制主体设备图(A2图纸)四．进度安排1.课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计书；2.设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务；3.计算设计阶段：物料衡算，热量衡算，主要设备工艺尺寸计算，塔盘工艺尺寸计算及流体力学计算;4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。
1. 课程设计的目的化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。
通过课程设计达到如下目的： 1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化；2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法；4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力；7．学会编写设计说明书。
⒉课程设计题目描述和要求本设计的题目是苯-甲苯浮阀式连续精馏塔的设计，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，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：生产能力：2万吨/年(料液)原料组成： 25%苯，60%甲苯（摩尔分数，下同）产品组成：馏出液98%苯，釜液2%苯操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：间接蒸汽加热回流比：R=（1.2～2）Rmin3．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，完成苯与氯苯的分离。
3.2.2 方案的说明和论证浮阀塔之所以广泛应用，是由于它具有下列特点：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。
2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。
3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。
4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。
5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30%。
浮阀塔盘的操作原理和发展:浮阀塔的塔板上，按一定中心距开阀孔，阀孔里装有可以升降的阀片，阀孔的排列方式，应使绝大部分液体内有气泡透过，并使相邻两阀容易吹开，鼓泡均匀。
为此常采用对液流方向成错排的三角形的排列方式。
蒸汽自阀孔上升，顶开阀片，穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫，浮阀能随着气速的增减在相当宽的气速范围内自由升降，以保持稳定的操作。
但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。
随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。
近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。
3.2.3设计方案的确定1.操作压力精馏操作可在常压，加压，减压下进行。
应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。
例如对于热敏感物料，可采用减压操作。
本次设计苯和甲苯为一般物料因此，采用常压操作。
2.进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。
但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。
这样塔的操作比较容易控制。
不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。
本次设计采用泡点进料，即q=1。
3.加热方式精馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。
便可以直接采用直接接加热。
直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。
塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。
但对有些物系。
当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用间接蒸汽加热是合适的。
4.冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。
如果要求的冷却温度较低。
可考虑使用冷却盐水来冷却。
5.热能利用精馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。
因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。
因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。
4.精馏塔的工艺计算4.1精馏塔的物料衡算4.1.1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：ol 78.11kg/km =A M ；甲苯的摩尔质量：ol 92.14kg/km =B M25.0=F X ；98.0=D X ；02.0W =X .（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量原料液的平均摩尔质量：kg/kmol 63.88)25.01(14.9225.011.78=-⋅+⋅=F Mkg/kmol 39.78)98.01(14.9298.011.78=-⋅+⋅=D Mkg/kmol 86.91)02.01(14.9202.011.78=-⋅+⋅=W M（3）物料衡算原料处理量：172.2863.888000102F -⋅=⋅⋅=h kmol 总物料衡算：2.28=+W D苯的物料衡算28.2×0.25＝0.98D ＋0.02W 联立解得：176.6-⋅=h kmol D ；144.21-⋅=h kmol W4.1.2 相对挥发度的计算：气液相平衡数据t /℃80.18590 95 100 105 110.6 a A kp p / 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.0 a B kp p /40.046.0 54.0 63.3 74.3 86.0 101.33 x/摩尔分数 1.000 0.780 0.581 0.412 0.258 0.130 0 y/摩尔分数 1.0000.9000.7770.6330.4560.262因此有：塔顶用t=80.10℃时，a 101.33kp =A p ，a kp 0.04=B p .54.2==BAD p p α. 塔底用t=101.63℃时，a kp 0.402=A p ，a kp 33.101=B p .37.2==BAD p p α 平均相对挥发度46.2=⋅=W D ααα4.2塔板数的确定4.2.1理论板层数的求算 4.2.1.1逐板法求塔板数 (1)平衡线方程的求算 汽液相平衡方程式：yyyyyyx 46.146.2)1()1(-=--=--=αααα.(2)q 线方程进料状态由五种，即过冷液体进料（q>1),饱和液体进料（q ＝1），气液混合进料(0<q<1)和过热蒸汽进料(q<0)，本设计选用的为泡点进料，故q=1。
则xF=xq (3)最小回流比25.0==F p x x ；ppp y y x 46.146.2-=由以上两式可得：451.0=p y ；632.2min =--=pp p D x y y x R由于3)0.2~1.1(R min ==R (4)精馏段操作线方程精馏段液相质量流量：120.28L R D kmol h -=⨯=⋅ 精馏段气相质量流量：V=127.04V L D kmol h -=+=⋅ 精馏段操作方程：0.750.24y x =+提馏段液相质量流程：120.2828.248.48L L q F kmol h -'=+⨯=+=⋅ 提段气相质量流程：1(1)27.04V V q F kmol h -'=+-=⋅27.04 1.2621.44V R W ''=== 提馏段操作线方程：11.790.01W x R y x x R R '+=+=-''. 由以上精馏段操作方程和提馏段操作线方程可得：两操作线交点的横坐标为0.24f x =(5)理论塔板数的确定先交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程计算如下：110.980.9522D y x x ==−−−→=相平衡；220.95410.8943y x =−−→=； 330.91090.8057y x =−−→=； 440.84430.6879y x =−−→=； 550.75590.5573y x =−−→=； 660.65800.4388y x =−−→=； 770.56910.3493y x =−−→=； 880.50200.2907y x =−−→=； 990.45800.2557y x =−−→=； 10100.44180.2434y x =−−→=；11110.42250.22930.24f y x x =−−→=<=.以下交替使用提馏线操作线方程语相平衡方程得：12120.40040.2135y x =−−→=； 13130.37210.1942y x =−−→=； 14140.33750.1716y x =−−→=； 15150.29710.1466y x =−−→=；16160.25250.1207y x =−−→=； 17170.20610.0955y x =−−→=； 18180.16090.0723y x =−−→=； 19190.11940.0522y x =−−→=； 20200.08350.0367y x =−−→=；21210.05390.01980.02W y x x =−−→=<=.故理论板为21块，精馏板为10块，第11块为进料板. 4.2.1.2逐板法求塔板数由此算得于逐板法得一致. 4.2.2 精馏塔塔效率的计算在t=95.4℃时，此时查得苯和甲苯黏度：0.268μ=苯，0.295μ=甲苯 则：0.2680.250.2950.750.2875L μ=⨯+⨯=(80.1110.6)/295.4T =+=℃时,此时的相对挥发度为：158.66 2.6464.37A B p p α=== 则：0.2875 2.640.759L αμ=⨯=查奥康内尔精馏塔全塔板效率图得：00.525E =.4.3 塔的工艺条件及物性数据计算4.3.1 混合液的平均摩尔质量计算 进料板苯的摩尔分数在塔板数计算中得进料板的苯的摩尔分数为（94℃）： y=0.649 x=0.428VFm M =0.649*78+(1-0.649)*92=82.914kg/kmol LFm M =0.428*78+(1-0.428)*92=86.008kg/mol塔底摩尔分数（110.63℃）： x=0.024 y=0.024Kmol kg M VWm /664.9192*)024.01(78*024.0=-+= kmol kg M LWm /664.9192*)024.01(78*024.0=-+= 平均摩尔质量：Vm M =(82.914+91.664)/2=87.289kg/kmolLm M =(86.008+91.664)/2=88.836kg/kmol4.3.2平均密度计算 进料板平均密度：t=94℃时，ρ苯=7893kg/m 3, ρ甲苯=7893kg/m , ω苯=0.39 参考《化工原理》P 361某些有机液体的相对密度图（下同）LFm ρ=79861.079839.01+=7983kg/m塔底平均密度：t=110.63℃, ρ苯=7803kg/m ,ρ甲苯=7753kg/m , ω苯=0.023/1.77577598.078002.01m Kmol mmLW LW=+=ρρ故Lm ρ=(775.1+798)/2=786.55kg/m 3mE =102.315_ρvm =m Vm m RT M P *=)15.273315.102(*314.8287.87*33.101+=2.83kg/m 34.3.3 液体的平均张力t=110.63℃时, 苯σ=17.21mN m -⋅,甲苯σ=17.81mN m -⋅t=94℃时，苯σ=19.8甲苯σ，甲苯σ =19.91mN m -⋅ ，由《化工原理》第三版P 379查得t=101.63℃时，Lw σ=0.024*17.2+（1-0.024）*17.8=17.78591mN m -⋅ t=94℃时，LF σ=0.428*19.8+（1-0.428）*19.9=19.85721mN m -⋅ 提馏段平均张力：_σ=27856.178572.19+=18.821mN m -⋅4.3.4 提馏段气液相的体积流量 L h =LmLmM L ρ'=55.786886.88*382.230=26.02m 3/hV h =VmVmM V ρ'=83.2289.87*548.163=5044.5m 3/h4.4 塔体工艺尺寸计算4.4.1 精馏段塔径计算由F LV 及（H T -h l ）查Smith 图（《化工单元过程及课程设计》P 161） 气流动参数 F LV =V L VV VL Hh q q ρρ=83.255.7865.504402.26=0.086 取塔盘清夜层高度 h L =0.07m H T =0.45m 液滴沉降高度 H T -h L =0.45m-0.07m=0.38m 当σ=18.82时的负荷因子C 20等于0.028 由工艺条件得：C=C 20（20σ)0.2=0.081液乏气速 u f =cVVL ρρρ-=0.081*83.283.255.786-=1.35m/s取泛点率为0.75，故空塔气速u=0.75f u =0.75*1.35=1.013m/s 气相通过的塔截面积 A=013.1*36005.5044=u q s VV =1.38m 2取7.0/=D l wπ/])(1)([sin 21D lDl D l A A w w w T d --=-=0.0877由TdA A 计算D ： 2513.10877.0138.11m A AA A Td T =-=-=D=m A T388.14=π故取 D=1.4m2254.14m D A T ==π2405.1)1(m A AA A T d T =-=s m A q u s VV 997.0405.1*36005.5044/===设计点的泛点率=739.035.1997.0==f u u4.4.2 精馏塔高度计算(1)精馏段有效高度计算：Z 精=(N 精-1)*HT=10*0.35=3.5m (2)提馏段有效高度计算：Z 提=(N 提-1)*HT=(17-1)*0.45=7.2m 如进料板上面开一人孔，其高度为0.6m (3)精馏塔的有效高度为：Z 有=Z 精+Z 提+0.8=3.5+7.2+0.6=11.3m .(4) 精馏塔的实际高度为：塔两端空间，上封头留1.5m. 下封头留1.5m. Z 实= Z 有+1.5*2=11.3+3=14.3m 4.4.3 溢流装置的计算由《化工单元过程及设备课程设计》P 166流液收缩图： 降管液的尺寸：2135.0405.154.1m A A A T d =-=-= 降液管宽度： m D l D bd w 2001.02/)](1[=-= 选取h b =0.04m溢流堰尺寸： m Dl D l ww 98.07.0*4.1)(===堰上液头高how, 取E=1m l qE how w VLh 025.032)(10*84.23==-堰高： m how h h l w 045.0025.007.0=-=-=溢流强度：)]*/([55.2698.002.263h m m l qu wVLh L ===降液管底隙流体速度：s m h l q u b w VLs b /184.004.0*98.0*360002.26===4.5 塔板负荷性能4.5.1 浮阀计算及其排列（1）浮阀数 选取F 1型浮阀，阀孔直径d 0=0.039m 根据表5—4选择单流型初取F 0=11 , 则 s m V F u /54.683.211/00===ρ浮阀数： 18054.6*039.0*36004*5.504442020===ππu d q n VVs （2）排列方式 取塔板上液体进，出口安定区宽度m bs bs 075.0'== 取边缘区宽度bc=0.05mm bd bs D x 425.0)2001.0075.0(24.1)(2=+-=+-= m bc Dr 65.005.02/4.12=-=-=2122202.1)](sin [2m rxr x r X A a =+-=-2002200)(907.060sin 4td t d nA A a ==πm d A At a0809.0*)/(907.000==根据估算提供孔心距进行布孔，按t=75mm 进行布孔，实排阀数n=163阀孔气速 s m d n qu VVs/2.7)4(200==π 动能因子 11.1283.2*2.70==F 塔板开孔率 126.054.1/4*163/200===d A A T πψ4.6 塔板的流体性能的校核4.6.1泡沫夹带量校核为控制液沫夹带量e V 过大，应使泛点F 1≤0.8~0.82 浮阀塔板泛点率计算如下：bF LVLs VV WsA KC Z q L q F 36.11+-=ρρρ由塔板上气相密度3/83.2m kg V =ρ及板间距H T =0.45m 查图5—26（泛点荷因数）得系数G F =0.128,根据表5—11（物性系数）所提供的数据，取k=1 塔板液流道长Z L =D-2bd=1.4-2*2*0.2=1.0(m) 液流面积 )(27.1135.0*254.122m A A A d T b =-=-=故得：8.0578.027.1*128.00.1*360002.26*36.183.255.78683.2)3600/5.5044(_<=+-=H 故不会产生过量的液沫夹带 4.6.2塔板阻力计算由《化工单元过程及设备课程设计》P 171泛点负荷因数图： （1）干板阻力0h 临界孔速 20.795.5)73(0825.110=<==u u Vc ρ阀孔0u 大于其临界孔阀气速0c u ,故应在浮阀全开状态计算干板阻力。
