苯甲苯板式精馏塔课程设计

《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T N 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pd (32)10.4回流管Rd (32)10.5再沸返塔蒸汽管v11 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%。

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。

苯和甲苯精馏塔课程设计一、引言在化工工艺中，精馏是一种常用的方法，用于将混合物中的不同组分分离。

在本课程设计中，我们将研究苯（C6H6）和甲苯（C7H8）的精馏过程。

苯和甲苯都是重要的化工原料，在许多工业领域有广泛的应用。

本文将从以下几个方面对苯和甲苯精馏塔进行课程设计：1.塔板设计2.塔顶和塔底的操作条件3.塔的热力设计4.塔的操作优化二、塔板设计苯和甲苯的分离需要高效的塔板设计。

塔板是精馏塔中的一个关键部件，用于增加气液接触面积，实现组分的分离。

在塔板设计中，需要考虑以下几个因素：1.塔板间距：塔板间距的选择应考虑到塔内液相流动的良好性，通常为0.5-1.0米。

2.塔板孔径：塔板孔径的选择需要满足固液分离要求，并尽可能减小液体在孔中的停留时间。

通常为2-5毫米。

3.塔板孔位：塔板孔位的布置应使液体能均匀地流过塔板，并实现气液混合。

常见的孔位布置有正交孔位和方孔位。

4.塔板活性高度：塔板活性高度的选择应满足组分分离的要求，并考虑到不同塔板间液位的变化。

三、塔顶和塔底的操作条件在塔顶和塔底的操作条件设计中，我们需要确定适当的温度和压力，以便实现苯和甲苯的分离。

1.塔顶：在塔顶，通过降低温度和增加压力，可以将甲苯从苯中分离出来。

一般情况下，塔顶的温度应低于塔底的温度，以保证甲苯的净蒸发。

同时，通过适当的塔顶压力调节，可以控制甲苯的回流比例。

2.塔底：在塔底，苯和甲苯的混合物会进行分馏。

通过增加温度和降低压力，可以将苯从甲苯中分离出来。

塔底的温度应高于塔顶的温度，以保证苯的净蒸发。

同时，通过适当的塔底压力调节，可以控制苯的回流比例。

四、塔的热力设计塔的热力设计是保证苯和甲苯精馏效果的关键。

在热力设计中，需要考虑以下几个方面：1.热稳定性：苯和甲苯在精馏塔中的热稳定性要求较高，避免产生不稳定的产物，影响产品质量。

2.能量平衡：通过热交换器对塔内液体和气体进行能量平衡，提高塔的热效率。

3.冷却方式：选择合适的冷却方式，如水冷却或气冷却，以控制塔顶和塔底的温度。

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%。

课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合体系分离过程设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定原料：苯、甲苯年处理量：108000t原料组成（甲苯的质量分率）：0.5塔顶产品组成：%99>D x塔底产品组成：%2<W x2、操作条件操作压力：常压进料热状态：泡点进料冷却水：20加热蒸汽：0.2MPa塔顶为全凝器，中间泡点进料，连续精馏3、设备型式：筛板塔三、设计内容1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板的计算（板式塔）4、主要设备工艺尺寸设计板式塔：（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定5、辅助设备选型与计算（泵、塔顶冷凝器和塔釜再沸器）6、设计结果汇总7、工艺流程图设计内容摘要：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﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。

本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。

在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。

关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图一、简介塔设备是炼油、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。

此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。

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。

摘要................................................................................................................................ 第一章概述.................................................................................................................... 精馏塔设计任务.......................................................................................................... 精馏塔设计方案的选定.............................................................................................. 第二章精馏塔设计计算..............................................................................................2.1精馏塔的物料衡算 ...............................................................................................2.2塔板数的确定 .......................................................................................................2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 .......................................................2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ...............................................................................2.5塔板主要工艺尺寸的计算 ................................................................................... 第三章筛板的流体力学验算3.1塔板压降 ...............................................................................................................3.2液面落差 ............................................................................................................... 第四章塔附属设备选型及计算4.1再沸器（蒸馏釜） ...............................................................................................4.2塔顶回流冷凝器 ...................................................................................................4.3进料管管径 ...........................................................................................................4.4回流管管径 ...........................................................................................................4.5法兰........................................................................................................................4.6人孔........................................................................................................................ 设计小结.......................................................................................................................... 附录................................................................................................................................ 参考文献..........................................................................................................................本设计任务为精馏塔分离苯-甲苯混合物。

板式塔课程设计任务书一、课程名称苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计二、设计条件年处理量：年处理量：4160041600吨/年 料液浓度：料液浓度：45.0% 45.0% （苯的质量分数，下同）（苯的质量分数，下同） 塔顶产品浓度：塔顶产品浓度：96.64% 96.64% 塔底釜液组成：塔底釜液组成：1.58 % 1.58 %每年实际生产天数：每年实际生产天数：330330天 （每天24小时运行）小时运行） 精馏塔塔顶压强：精馏塔塔顶压强：4 kPa 4 kPa （表压）（表压）（表压） 料液初温：料液初温：35 35 ℃ 冷却水温：冷却水温：30 30℃ 饱和水蒸气压力：饱和水蒸气压力：2.5 kgf/cm 2.5 kgf/cm 22（表压）（表压）设备形式：筛板（浮阀）塔设备形式：筛板（浮阀）塔 进料热状况：泡点进料进料热状况：泡点进料 回流比：自选回流比：自选单板压降：≤单板压降：≤ 0.7 kPa 0.7 kPa 全塔效率：全塔效率：E E T= 54.2 % 产 址：海南地区址：海南地区三、设计内容：1、精馏塔的物料衡算；、精馏塔的物料衡算；2、塔板数的确定；、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；、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；、精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5、塔板主要工艺尺寸的计算；、塔板主要工艺尺寸的计算；6、塔板的流体力学验算；、塔板的流体力学验算；7、塔板负荷性能图；、塔板负荷性能图； 四、设计基础数据其他物性数据查有关手册其他物性数据查有关手册（1） 苯和甲苯的物理性质苯和甲苯的物理性质 表1 项目项目 分子式分子式 分子量分子量//℃ 沸点沸点//℃ 临界温度t c/℃ 临界压强Pc/kPa 苯 C 6H 6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯甲苯 C 7H 8 92.13 110.6 318.57 4107.7（2）饱和蒸汽压：苯和甲苯的饱和蒸汽压可由Antoine 方程式求算。

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。

苯和甲苯精馏塔课程设计一、引言苯和甲苯是两种常见的有机化合物，在工业生产中广泛应用。

为了提高产率和纯度，需要进行精馏分离。

本文将介绍苯和甲苯精馏塔的设计过程。

二、设计目标1. 提高产率：通过精馏分离，提高苯和甲苯的产率；2. 提高纯度：使得分离后的苯和甲苯纯度达到要求。

三、设计流程1. 确定塔型：选择板式塔或填料塔；2. 确定操作压力：根据组成和沸点差确定操作压力；3. 确定板数或填料高度：根据理论计算确定板数或填料高度；4. 确定进料位置：在塔的上部或下部进料；5. 确定回流比：根据经验确定回流比；6. 确定冷凝器类型：选择直接冷凝器或间接冷凝器。

四、详细设计过程1. 塔型选择根据实际情况，我们选择了板式塔。

板式塔结构简单，易于维护，适用于小规模生产。

2. 操作压力确定根据苯和甲苯的沸点差，我们确定了操作压力为1 atm。

3. 板数或填料高度确定根据理论计算，我们确定了塔的板数为10个。

每个板的高度为0.5 m。

4. 进料位置确定我们选择在塔的下部进料，以便更好地控制进料速度和分离效果。

5. 回流比确定根据经验，我们选择回流比为2:1。

6. 冷凝器类型选择考虑到成本和维护难度，我们选择了直接冷凝器。

五、设计结果通过以上设计过程，我们得到了苯和甲苯精馏塔的具体参数：1. 塔型：板式塔；2. 操作压力：1 atm；3. 板数：10个；4. 进料位置：下部进料；5. 回流比：2:1；6. 冷凝器类型：直接冷凝器。

六、结论通过本次课程设计，我们成功地设计出了苯和甲苯精馏塔，并得到了具体的参数。

在实际生产中，需要根据实际情况进行调整和优化。

目录板式精馏塔设计任务书 (3)设计题目： (3)二、设计任务及操作条件 (3)三、设计内容： (3)一．概述 (5)1.1 精馏塔简介 (5)1.2 苯-甲苯混合物简介 (5)1.3 设计依据 (5)1.4 技术来源 (6)1.5 设计任务和要求 (6)二．设计方案选择 (6)2.1 塔形的选择 (6)2.2 操作条件的选择 (6)2．2.1 操作压力 (6)2.2.2 进料状态 (6)2.2.3 加热方式的选择 (7)三．计算过程 (7)3.1 相关工艺的计算 (7)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7)3.1.2 物料衡算 (8)3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8)3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9)3.1.5逐板法求理论塔板数 (10)3.1.6 全塔效率的估算 (11)3.1.7 实际板数的求取 (13)3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13)3.2.1 精馏塔的物性计算 (13)3.2.2 塔径的计算 (15)3.2.3 精馏塔高度的计算 (17)3.3 塔板结构尺寸的计算 (18)3.3.1 溢流装置计算 (18)3.3.2塔板布置 (19)3.4 筛板的流体力学验算 (21)3.4.1 塔板压降 (21)3.4.2液面落差 (22)3.4.3液沫夹带 (22)3.4.4漏液 (22)3.4.5 液泛 (23)3.5 塔板负荷性能图 (23)3.5.1漏夜线 (23)3.5.2 液泛夹带线 (24)3.5.3 液相负荷下限线 (25)3.5.4 液相负荷上限线 (25)3.5.5 液泛线 (26)3.6 各接管尺寸的确定 (29)3.6.1 进料管 (29)3.6.2 釜残液出料管 (29)3.6.3 回流液管 (30)3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30)四．符号说明 (30)五．总结和设计评述 (31)板式精馏塔设计任务书设计题目：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） 5万吨／年操作周期 7200 小时／年进料组成 50％（质量分率，下同）塔顶产品组成 99％塔底产品组成 2%2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料冷却水 20℃加热蒸汽 0.2MPa3、设备型式筛板塔4、厂址安徽省合肥市三、设计内容：1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算(板式塔)( 1 ) 物料衡算;( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;( 3 ) 回流比的选择;( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;4、主要设备工艺尺寸设计( 1 ) 塔内气液负荷的计算;( 2 ) 塔径的计算;( 3 ) 塔板结构图设计和计算；( 4 )流体力学校核；( 5 )塔板负荷性能计算；( 6 )塔接管尺寸计算；( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。

第一章绪论1.1精馏的特点与分类精馏是分离液体混合物的典型单元操作。

它是通过加热造成气液两相物系，利利用物系中各组分挥发度的不同的特性来实现分离的。

按精馏方式分为简单精馏、平衡精馏、精馏和特殊精馏。

1.1.1蒸馏分离具有以下特点（1）通过蒸馏分离，可以直接获得所需要的产品。

（2）适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物。

（3）蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。

（4）蒸馏操作耗能较大，节能是个值得重视的问题。

1.1.2平衡蒸馏将混合液在压力p1下加热，然后通过减压阀使压力降低至p2后进入分离器。

过热液体混合物在分离器中部分汽化，将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出，即实现了混合液的初步分离。

1.1.3简单蒸馏原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化，产生的蒸气进入冷凝器中冷凝，冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。

在一批操作中，馏出液可分段收集，以得到不同组成的馏出液。

1.1.4连续精馏操作流程化工生产以连续精馏为主。

操作时，原料液连续地加入精馏塔内，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（称为釜残液）；部分液体被汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。

塔顶蒸气进入冷凝器被全部冷凝，将部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔顶作为回流液体，其余部分作为塔顶产品（称为馏出液）采出。

1－精馏塔 2－全凝器3－储槽 4－冷却器5－回流液泵 6－再沸器 7－原料液预热器图1连续精馏装置示意图1.2精馏塔的踏板分类1.2.1塔板的结构形式1.泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，它由升气管与泡罩构成。

泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。

泡罩有φ80mm、φ100mm和φ150mm三种尺寸，可根据塔径大小选择。

泡罩下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。

泡罩在塔板上为正三角形排列。

它的优点是操作弹性适中塔板不易堵塞。

缺点是生产能力与板效率较低结构复杂、造价高。

图2泡罩塔板（a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩2.筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔，孔径一般为3～8mm。

化工原理课程设计任务书设计题目 ： 苯——甲苯二元物系板式精馏塔的设计2．设计条件 ：常 压： 1p a t m =（绝压）处理 量： 85Kmol/h进料组成： 0.45F x = 馏出液组成：0.98D x =釜液组成： 0.03W x = （以上均为摩尔分率）塔顶全凝器 泡点回流回流比： m i n(1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q =单板压降： 0.7a kp ≤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）。

目录前言....................................................................................................................... １摘要....................................................................................................................... ２第一章绪论 .................................................................................................. ３1.1精馏流程设计方案的确定 .................................................. ３1.2设计思路 ................................................................ ３1.2.1精馏方式的选定 ............................................................................................................. ３1.2.2加热方式 ....................................................................................................................... ４1.2.3操作压力的选取 ........................................................................................................... ４1.2.4回流比的选择 ............................................................................................................... ４1.2.5塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 ............................................................... ４1.2.6板式塔的选择 ............................................................................................................... ４1.2.7 关于附属设备的设计 .................................................................................................. ４第二章精馏塔工艺设计计算 .......................................................................... ６2.1物料衡算 ................................................................ ６2.1.1塔的物料衡算 ............................................................................................................... ６2.2板数的确定 .............................................................. ６2.2.1操作回流比的求取 ......................................................................................................... ６2.2.2 求精馏塔气液相负荷 .................................................................................................... ７2.2.3 操作线方程的确定 ........................................................................................................ ７2.2.4精馏塔理论塔板数及理论加料位置 ............................................................................. ７2.2.5全塔效率的计算 ............................................................................................................. ８第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算.................................. １０3.1操作压强P的计算...................................................... １０3.2操作温度.............................................................. １０3.3物性数据计算 .......................................................... １０3.3.1平均摩尔质量计算 ..................................................................................................... １０3.3.2平均密度的计算 ......................................................................................................... １１3.3.3液体平均表面张力计算 ............................................................................................. １１3.4精馏塔体工艺尺寸的计算............................................... １２3.4.1塔径的计算 ................................................................................................................. １２3.5精馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算....................................... １３3.5.1精馏塔有效高度的计算 ............................................................................................. １３3.5.2溢流装置计算 ............................................................................................................. １３3.5.3塔板布置 ..................................................................................................................... １４3.6筛板的流体力学验算 .................................................... １５3.6.1塔板压降 ..................................................................................................................... １５3.6.2液沫夹带量e v的验算 ................................................................................................ １５3.6.3 漏液的验算 ................................................................................................................ １６3.6.4液泛验算 ..................................................................................................................... １６3.7塔板负荷性能图 ........................................................ １６3.7.1 漏液线 ........................................................................................................................ １６3.7.2液沫夹带线 ................................................................................................................. １７3.7.3液相负荷下限线 ......................................................................................................... １７3.7.4液相负荷上限线 ......................................................................................................... １７3.7.5液泛线 ......................................................................................................................... １８3.8板式塔的结构 .......................................................... １９3.8.1塔体结构 ..................................................................................................................... １９3.8.2 塔板结构 .................................................................................................................... １９第四章热量衡算 (20)4．1热量衡算 (20)4.1.1塔顶热量 (20)4.1.2塔底热量 (20)计算结果总汇 (22)致谢 (23)参考文献 (24)主要符号说明 (25)主要符号说明 (26)附录 (27)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。

苯甲苯板式精馏塔设计河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯板式精馏塔设计学院: 化学化工学院专业:_ 化学工程与工艺学号: 2014210015 姓名: 卢婷指导教师: 冯敏2016年11月22日化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯分离板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量） 6万吨/年操作周期每年300天，每天24小时运行进料组成含甲苯40% （质量分率，下同）塔顶产品组成甲苯含量低于2%塔底产品组成甲苯含量高于99.5%2.操作条件操作压力常压进料热状态自选塔底加热蒸汽压力 0.5MPa(表压) 单板压降≤0.7kPa3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址张掖三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算：再沸器、冷凝器5.设计结果汇总6.工艺流程图及精馏塔设备条件图7.设计评述目录1.绪论 (1)1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)1.2 塔设备简介 (1)1.3设计要求 (2)1.4精馏操作对塔设备的要求 (2)1.5常用板式塔类型及本设计的选型 (3)1.6筛板塔 (3)1.7工艺条件的确定和说明 (4)1.8确定设计方案的原则 (5)1.9物料流程简图 (6)2.精馏塔的物料衡算 (6)2.1原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (6)2.2 物料衡算 (7)2.3塔板计算 (7)2.3.1 理论塔板数求取 (7)2.4全塔效率计算 (9)2.5实际塔板数计算 (10)2.6有效塔高计算 (11)3.精馏塔有关工艺及物性数据计算 (11)3.1操作压力的计算 (11)3.2平均密度的计算 (11)3.2.1气相平均密度的计算 (11)3.2.2液相平均密度的计算 (11)3.2.3液体表面张力的计算 (12)3.2.4液相平均粘度的计算 (13)3.2.5气液负荷计算 (13)3.3塔径的计算 (13)3.4塔板主要工艺尺寸计算 (15)3.4.1溢流装置计算 (15)3.4.2塔板布置 (18)4.筛板的流体力学验算、单板压降 (19)4.1精馏段筛板的流体力学验算和单板压降 (19)4.2提馏段筛板的流体力学验算和单板压降 (21)4.4塔板负荷性能图 (23)4.4.1精馏段塔板负荷性能图 (23)4.4.2提馏段筛板负荷性能图 (26)4.5设计计算结果总结 (29)5.精馏塔附件设计 (32)5.1接管 (32)5.2筒体与封头 (33)5.3除沫器 (33)5.4裙座 (34)5.5人孔 (34)5.6塔体总高度设计 (35)5.6.1塔的顶部空间高度 (35)5.6.2塔体高度 (35)5.7附属设备设计 (35)5.7.1冷凝器的选择 (35)5.7.2再沸器的选择 (36)6.总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)苯-甲苯分离板式精馏塔工艺设计卢婷摘要：本设计采用筛板塔分离苯甲苯混合物，通过图解理论板法计算得出理论板数为16块，回流比为1.96，算出塔板效率0.6，实际板数为26.3块，进料位置为第16块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出，塔径为1.6米，塔高17.9米，每层筛孔数目为216。

化工原理课程设计——苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计学院：生命科学学院专业年级：姓名：指导老师：目录一、序言 (2)二、设计任务 (2)三、设计条件 (2)四、设计方案 (2)五、工艺计算 (3)1、设计方案的选定及基础数据的搜集 (5)2、精馏塔的物料衡算 (6)3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (15)5、塔板主要工艺尺寸的计算 (16)6、筛板的流体力学验算 (19)7、塔板负荷性能图 (22)六、设计结果一览表 (27)七、参考书目 (28)八、心得体会 (28)九、附录 (29)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、设计任务1原料液中苯含量：质量分率＝75％质量,其余为甲苯;2塔顶产品中苯含量不得低于98％质量;3残液中苯含量不得高于％质量;4生产能力：90000 t/y苯产品,年开工310天;三、设计条件1精馏塔顶压强：表压2进料热状态：自选3回流比：自选;4单板压降压：≯四、设计方案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4塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定；塔板的流体力学验算;5编制设计结果概要或设计一览表6辅助设备选型与计算7绘制塔设备结构图五、工艺计算1、设计方案的选定及基础数据的搜集本设计任务为分离苯一甲苯混合物;由于对物料没有特殊的要求,可以在常压下操作;对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程;设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内;塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐;该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的倍;塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐;其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,热效率比较低,但塔顶冷凝器放出的热量很多,但其能量品位较低,不能直接用于塔釜的热源,在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一,充分利用了能量;塔板的类型为筛板塔精馏,筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3～8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列;筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有：１结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60％,为浮阀塔的80％左右;２处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10～15％;３塔板效率高,比泡罩塔高15％左右;４压降较低,每板压力比泡罩塔约低30％左右;筛板塔的缺点是：１塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀;２操作弹性较小约2～3;３小孔筛板容易堵塞;下图是板式塔的简略图：82、精馏塔的物料衡算1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量 kmol kg M B /13.92=780.013.92/25.011.78/75.011.78/75.0x F =+= 2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量)/(kg 0.2813.192)780.01(11.78780.0kmol M F =⨯-+⨯=3物料衡算原料处理量)/(1049.12431020.81900000002h kmol F ⨯=⨯⨯= 总物料衡算 21094.1W D ⨯=+苯物料衡算 W D F 099.0983.0780.0+=联立解得式中 F------原料液流量 D------塔顶产品量 W------塔底产品量 塔板数的确定1理论板层数NT 的求取苯一甲苯属理想物系,可采逐板计算求理论板层数;①求最小回流比及操作回流比; 采用恩特伍德方程求最小回流比; 解得,最小回流比73.0=m R 取操作回流比为②求精馏塔的气、液相负荷 )/(89.15511931.1h kmol RD L =⨯==)/(89.27411931.2)1()1('h kmol F q D R V =⨯=--+= 泡点进料：q=1③求操作线方程 精馏段操作线方程为 提馏段操作线方程为 2逐板法求理论板又根据min (1)1[]11d D F fx x R x x α-=-α-- 可解得 α=相平衡方程 2.4751(1)1 1.475x xy x xαα==+-+解得 x x y 47.1147.2+=变形得y y x 47.147.2-=用精馏段操作线和相平衡方程进行逐板计算1D y x = = , 1111111(1) 2.475(1)y y x y y y y ==+α-+-=970.0426.0567.012=+=x y ,959.047.147.22=-=y yx953.0426.0567.023=+=x y ,891.047.147.233=-=y yx931.0426.0567.034=+=x y ,845.047.147.244=-=y yx905.0426.0567.045=+=x y ,795.047.147.255=-=y yx 877.0426.0567.056=+=x y ,742.047.147.266=-=y yx因为,故精馏段理论板 n=5,用提留段操作线和相平衡方程继续逐板计算811.0426.0567.067=+=x y ,635.047.147.277=-=y yx693.0426.0567.078=+=x y ,478.047.147.288=-=y yx519.0426.0567.089=+=x y ,304.047.147.299=-=y yx326.0426.0567.0910=+=x y ,164.047.147.21010=-=y yx 171.0426.0567.01011=+=x y ,077.047.147.21111=-=y yx因为,所以提留段理论板 n=5不包括塔釜 3全塔效率的计算查温度组成图得到,塔顶温度TD=℃,塔釜温度TW=105℃,全塔平均温度Tm =℃; 分别查得苯、甲苯在平均温度下的粘度)(272.0s mPa A ⋅=μ,)(279.0s mPa B ⋅=μ 平均粘度由公式,得 全塔效率E T 4求实际板数 精馏段实际板层数 提馏段实际板层数 进料板在第11块板;3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1操作压力计算 塔顶操作压力P ＝4+ kPa每层塔板压降 △P ＝ kPa 进料板压力F P ＝+×10＝ kPa塔底操作压力w P = kPa精馏段平均压力 P m1 ＝+／2＝ kPa 提馏段平均压力P m2 =+/2 = kPa 2操作温度计算依据操作压力,由泡点方程通过试差法计算出泡点温度,其中苯、甲苯的饱和蒸气压由 安托尼方程计算,计算过程略;计算结果如下： 塔顶温度0.980t =D ℃ 进料板温度F t ＝℃塔底温度w t =℃精馏段平均温度m t = .+/2 = ℃提馏段平均温度m t =+/2 =℃ 3平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算由x D=y 1=,代入相平衡方程得x 1= 进料板平均摩尔质量计算由上面理论板的算法,得F y ＝, F x ＝)/(73.8113.92)742.01(11.78742.0m ,kmol kg M F L =⨯-+⨯=塔底平均摩尔质量计算由xw=,由相平衡方程,得yw=)/(05.9113.92)077.01(11.78077.0m ,kmol kg M W L =⨯-+⨯=精馏段平均摩尔质量提馏段平均摩尔质量 （4）平均密度计算（5）①气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算,精馏段的平均气相密度即)/(90.2)15.27324.83(314.809.798.1083m kg RT PV m M Vm =+⨯⨯==ρ提馏段的平均气相密度 ②液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算,即塔顶液相平均密度的计算 由t D ＝℃,查手册得)/(1.809);/(0.81433m kg m kg B A ==ρρ 塔顶液相的质量分率98.0=a a 求得）（得3m ,m,/kg 9.813;1.80902.00.81498.01m D L D L =+=ρρ进料板液相平均密度的计算 由t F ＝℃,查手册得)/(36.804);/(6.80833m kg m kg B A ==ρρ进料板液相的质量分率 71.013.92)742.01(11.78742.011.78742.0=⨯-+⨯⨯=A α塔底液相平均密度的计算 由t w ＝℃,查手册得)/(3.785);/(4.78633m kg m kg B A ==ρρ 塔底液相的质量分率066.013.92)077.01(11.78077.011.78077.0=⨯-+⨯⨯=A a）（得3m ,m,/kg 9.784;3.785934.04.786066.01m W L W L =+=ρρ精馏段液相平均密度为6.81024.8079.813=+=Lm ρ提馏段液相平均密度为）（3/kg 15.79629.7844.807m Lm =+=ρ5 液体平均表面张力计算液相平均表面张力依下式计算,即塔顶液相平均表面张力的计算由 t D ＝℃,查手册得 )/(59.21);/(25.21m mN m mN B A ==σσ 进料板液相平均表面张力的计算由t F＝℃,查手册得 )/(72.2008.21258.060.20742.0)/(08.21);/(60.21,m mN m mN m mN Fm L B A =⨯+⨯===σσσ塔底液相平均表面张力的计算 由 t W ＝℃,查手册得)/(50.2118.19923.026.18077.0)/(18.19);/(26.18,m mN m mN m mN Wm L B A =⨯+⨯===σσσ精馏段液相平均表面张力为)/(99.20272.2026.21m mN Lm =+=σ提馏段液相平均表面张力为)/(11.21272.2050.21m mN Lm =+=σ6 液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算,即 μLm=Σxi μi塔顶液相平均粘度的计算由 t D＝℃,查手册得 )(311.0309.0017.0305.0983.0)(309.0);(305.0,s mPa s mPa s mPa DmL B A ⋅=⨯+⨯=⋅=⋅=μμμ进料板液相平均粘度的计算由t F＝℃,查手册得 )(294.0297.0258.0292.0742.0)(297.0);(292.0,s mPa s mPa s mPa DmL B A ⋅=⨯+⨯=⋅=⋅=μμμ塔底液相平均粘度的计算由tw ＝℃,查手册得 )(258.0259.0923.0244.0077.0)(259.0);(244.0,s mPa s mPa s mPa DmL B A ⋅=⨯+⨯=⋅=⋅=μμμ精馏段液相平均粘度为)(303.02294.0311.0,s mPa m L ⋅=+=μ提馏段液相平均粘度为7气液负荷计算 精馏段： 提馏段：4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算1 塔径的计算塔板间距H T 的选定很重要,它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔的操作弹性,以及塔的安装、检修等都有关;可参照下表所示经验关系选取;表7 板间距与塔径关系塔径D T ,m ～ ～ ～ ～ ～ 板间距H T ,mm 200～300 250～350 300～450 350～600 400～600对精馏段：初选板间距0.40T H m =,取板上液层高度m h L 06.0=, 故0.400.060.34T L H h m -=-=；查史密斯关联图 得C 20=；依式2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=σC C校正物系表面张力为)/m (99.20m N 时2020.980.0720.07132020C C σ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭可取安全系数为,则安全系数—,故按标准,塔径圆整为,则空塔气速s; 对提馏段：初选板间距0.40T H m =,取板上液层高度m h L 06.0=,故0.400.060.34T L H h m -=-=；11220.0075783.40.0901.372.90S Lm S vm L V ρρ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯= ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭查2：165P 图3—8得C 20=；依式2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=σC C =校正物系表面张力为19.58/mN m 时 按标准,塔径圆整为,则空塔气速s;将精馏段和提溜段相比较可以知道二者的塔径不一致,根据塔径的选择规定,对于相差不大的二塔径取二者中较大的,因此在设计塔的时候塔径取;5、塔板主要工艺尺寸的计算(1) 溢流装置计算 精馏段因塔径D ＝,可选用单溢流弓形降液管,采用平行受液盘;对精馏段各项计算如下： a 溢流堰长w l ：单溢流去l W =～D,取堰长w l 为=×= b 出口堰高W h ：OW L W h h h -= 故)(044.0016.006.0h m w =-=c 降液管的宽度d W 与降液管的面积f A ：由66.0/=D l w 查2：170P 图3—13得124.0/=D W d ,0722.0/=T f A A故0.1240.124 1.60.198d W D m ==⨯=,2223.140.07220.0722 1.60.145244f A D m π=⨯=⨯⨯= 利用2：170P 式3—10计算液体在降液管中停留时间以检验降液管面积, 即0.14520.4015.700.0037f T sA H s L τ⨯===大于5s,符合要求d 降液管底隙高度o h ：取液体通过降液管底隙的流速'0.08/o m s μ=依2：171P 式3—11：'0.00370.0351.060.09s o w o L h m l μ===⨯⨯符合00.006w h h =- e 受液盘采用平行形受液盘,不设进堰口,深度为60mm 同理可以算出提溜段相关数据如下：a 溢流堰长w l ：单溢流去l W =～D,取堰长w l 为=×=b 出口堰高W h ：OW L W h h h -=由/0.8W l D = 2.5/23.34h W L l m =查知E=,依式232.841000h ow w L h E l ⎛⎫=⎪⎝⎭可得232.840.0261000h OW W L h E m l ⎛⎫== ⎪⎝⎭故0.060.0260.034w h m =-=c 降液管的宽度d W 与降液管的面积f A ： 由60.0/=D l W查图得, 052.0,100.0==T f dA A D w 故计算液体在降液管中停留时间以检验降液管面积, 即11.6f T sA H s L τ==大于5s,符合要求d 降液管底隙高度o h ：取液体通过降液管底隙的流速'0.08/o m s μ=s '0.032so w oL h m l μ==⨯m 符合00.006w h h =- 2 塔板布置精馏段①塔板的分块因D ≥800mm,故塔板采用分块式;塔极分为4块;对精馏段： a)取边缘区宽度 安定区宽度b ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=-R x R x R x A a 1222sin 1802π计算开空区面积 )(96.004.012m w D R c =-=-=,)(73.0)07.02.0(1)(2m w w Dx s d =--=+-=解得,c 筛孔数n 与开孔率ϕ：取筛空的孔径0d 为mm 5,正三角形排列,一般碳的板厚为mm 3,取0.3/0=d t ,故孔中心距t 0.1550.3=⨯=5×5= 筛孔数则每层板上的开孔面积0A 为 气体通过筛孔的气速为6、筛板的流体力学验算塔板的流体力学计算,目的在于验算预选的塔板参数是否能维持塔的正常操作,以便决定对有关塔板参数进行必要的调整,最后还要作出塔板负荷性能图; 1 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算 精馏段：a)干板压降相当的液柱高度c h ：依67.13/5/0==σd ,查干筛孔的流量系数图得,C 0=由式 b 气体穿过板上液层压降相当的液柱高度l h ：()()s m fT s A A V a /70.014.3052.0108.2===⨯--μ,19.190.27.0=⨯==v a a e u F由o ε与a F 关联图查得板上液层充气系数o ε=,依式()()0396.0016.0044.066.000=+⨯=+==ow w L l h h h h εεc 克服液体表面张力压降相当的液柱高度σh ： 依式00211.01099.2043-40=⨯⨯==∂gd e l h σ, 故0744.00327.00396.000211.0=++=p h则单板压强：()()p p g e h p l p p 7000.5918.965.8100744.0≤=⨯⨯==∆(2) 液面落差(3) 对于筛板塔,液面落差很小,且本例的塔径和液流量均不大,故可忽略液面落差的影响;3 雾沫夹带()()水液水液kg kg kg kg e fT a h H u v /1.0/1032.732.306.05.24.07.01099.20107.52.3107.5366≤⨯=⨯==-⨯-⨯⨯-⨯---σ故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带;4 漏液由式()()σμh h e e c L v l oow -+=13.00056.0/4.4筛板的稳定性系数5.171.157.624.110>===OW U U K ,故在设计负荷下不会产生过量漏液;5 液泛为防止降液管液泛的发生,应使降液管中清液层高度()w T d h H H +≤φ依式d l p d h h h H ++=, 而32201052.1036.02.10043.0153.0153.0-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛•⨯=h L L h W S d取5.0=φ,则()()785.017.14.05.0=+⨯=+Φw T h H故()w T d h H H +<φ在设计负荷下不会发生液泛;根据以上塔板的各项液体力学验算,可认为精馏段塔径及各项工艺尺寸是适合的; 同精馏段公式计算,提溜段各参数计算如下：1 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算 a)干板压降相当的液柱高度：b 气体穿过板上液层压降相当的液柱高度：679.0163.014.302.2=-=-'='f T S aA A V u , 22.121.3679.0=⨯=''=V aa u F ρ由o ε与a F 关联图查得板上液层充气系数o ε=,依式039.006.065.01=⨯='h c 克服液体表面张力压降相当的液柱高度：()m gd h L 00216.01058.94.7961011.2144330=⨯⨯⨯⨯⨯=='--ρσσ, 故)(0758.000216.0039.00346.0m h p =++='则单板压降：)(7.0591.08.94.7960758.0kPa p <=⨯⨯='∆ 2液面落差对于筛板塔,液面落差很小,且本例的塔径和液流量均不大,故可忽略液面落差的影响;3 液沫夹带故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带; 4 漏液查得：84.00=c ()()5.69.26.8100021.006.013.00056.084.4.4/13.00056.04.40=÷⨯-⨯+⨯⨯=-+='o h hL c u vL owρρσ筛板的稳定性系数5.171.157.624.11>===ow o u u K ,故在设计负荷下不会产生过量漏液;5 液泛为防止降液管液泛的发生,应使降液管中清液层高度()w T d h H H +≤φ依式d l p d h h h H ++=, 而32201052.1036.02.10043.0153.0153.0-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛•⨯=h L L h W S d取5.0=φ,则()()785.017.14.05.0=+⨯=+Φw T h H故()w T d h H H +<φ在设计负荷下不会发生液泛;根据以上塔板的各项液体力学验算,可认为提馏段塔径及各项工艺尺寸是适合的;7、塔板负荷性能图精馏段： 1 雾沫夹带线雾沫夹带量2.36107.5⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-f Tav hH u e σ取气）液kg kg e v /(1.0=,前面求得m mN m /99.20,=精σ,代入2.36107.5⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-f Tav hH u e σ,整理得：s s L V 3205.2911.5-=在操作范围内,任取几个Ls 值,依上式计算出Vs 值,计算结果列于表3-19;表8由上表数据即可作出雾沫夹带线; 2 液泛线 由E=,l W =得：已算出)(1011.23m h -⨯=σ,3322311011.2405.0029.010555.7--⨯+++⨯=++=ssc p L V h h h h σm H T 4.0=,m h w 044.0=,5.0=Φ代入()dow w p w T h h h h h H +++=+Φ,整理得：2432210085.1878.134443.19s ssL L V ⨯--=在操作范围内,任取几个Ls 值,依上式计算出Vs 值,计算结果列于表3-20; 表10由上表数据即可作出液泛线2; 3 液相负荷上限线以θ＝4s 作为液体在降液管中停留时间的下限,)/(0163.04163.04.03m ax ,s m A H L fT s =⨯==τ据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线m 3/s; 4 漏液线由32614.0044.0sow w L L h h h +=+=和0min ,A V u s ow =,代入()VLL ow h h C U ρρσ-+=13.00056.04.40得：整理得：32min ,314.22574.2684.0ss LV +⨯=在操作范围内,任取几个Ls 值,依上式计算出Vs 值,计算结果列于表3-21; 表11由上表数据即可作出液泛线4; 5 液相负荷下限线对于平直堰,取堰上液层高度h OW ＝作为最小液体负荷标准;E=sm L s /10167.334min ,-⨯=据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线5;sm A H L fT s /013.05163.04.03max ,=⨯==τ根据以上各线方程,可作出筛板塔的负荷性能图,如图所示;图1 精馏段筛板负荷性能图在负荷性能图上,作出操作点P,连接OP,即作出操作线;由图可看出,该筛板的操作上限为液泛控制,下限为漏液控制; 同精馏段,得出提馏段的各曲线为：(1) 雾沫夹带线2.36107.5e ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=-f TaLv hH u σ整理得：3207.1352.5ss L V -=(2) 液泛线()dow w p w T h h h h h H +++=+Φ已知E= lw=,同理精馏段得： 由此可作出精馏段液泛线2;3 漏液线 32628.00325.0h sow w L l h h +=+= 整理得：3225.2090.1688.0V min ,s s l += 据此可作出漏液线3; 4 液相负荷上限线以θ＝5s 作为液体在降液管中停留时间的下限,)/(013.05163.04.0L 3max ,s m A H fT s =⨯==τ据此可作出与气体流量元关的垂直液相负荷上限线; 5 液相负荷下限线以h ow ＝5s 作为液体在降液管中停留时间的下限,32min ,2.1360006.1100084.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=s ow L h 整理得：)/(1073.934min ,s m L s -⨯=由此可作出液相负荷下限线5; 根据以上各线方程,可作出筛板塔的负荷性能图,如图所示;六、设计结果一览表七、设计心得体会本次课程设计通过给定的生产操作工艺条件自行设计一套苯－甲苯物系的分离的塔板式连续精馏塔设备;通过近两周的团队努力,反经过复杂的计算和优化,我们三人组终于设计出一套较为完善的塔板式连续精馏塔设备;其各项操作性能指标均能符合工艺生产技术要求,而且操作弹性大,生产能力强,达到了预期的目的;通过这次课程设计我经历并学到了很多知识,熟悉了大量课程内容,懂得了许多做事方法,可谓是我从中受益匪浅,我想这也许就是这门课程的最初本意;从接到课题并完成分组的那一刻起我们就立志要尽最大努力把它做全做好;首先,我们去图书馆借阅了大量有关书籍,并从设计书上了解熟悉了设计的流程和方法;通过查阅资料我们从对设计一无所知变得初晓门路,而进一步的学习和讨论使我们使我们具备了完成设计的知识和方法,这使我们对设计有了极大的信心,我们确定了设计方案和具体流程及设计时间表,然后就进入了正是的设计工作当中;八、参考文献1 张浩勤,陆美娟.化工原理第二版上下册. 北京：化学工业出版社,2006.2 路秀林,王者相. 化工设备设计全书塔设备M. 北京：化学工业出版社,2004.3 姚玉英.天津大学出版社上下册,2003.4 王志魁. 化工原理第四版M. 北京：化学工业出版社,2010.5 王为国. 化工原理课程设计M. 北京：化学工业出版社,2010.6 马沛生. 化工数据. 北京：中国石化出版社,2003.。