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化工原理课程设计说明书设计题目：苯-氯苯板式精馏塔课程设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：2010.12.03苯-氯苯分离板式精馏塔的设计任务书(一) 设计题目苯－氯苯连续精馏塔的设计(二)设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含氯苯35%（质量分数，下同）；（2）塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%；（3）釜残液中氯苯的纯度为99.8%；（4）生产能力为10万每年99.8%的氯苯；（5）每年按330天算，每天24小时连续运行；（6）操作条件1) 塔顶压力4kPa（表压）2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力506kpa（表压）5) 单板压降≤0.7kPa。
(三) 设备形式筛板塔或浮阀塔板(四）设计内容：1、设计说明书的内容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) 塔板主要工艺尺寸的计算；6) 塔板的流体力学验算；7) 塔板负荷性能图；8) 精馏塔接管尺寸计算；9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2、设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）；2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。
（五）设计基础数据：1、苯-氯苯的饱和蒸汽压数据：2、苯、氯苯的密度、黏度、表面张力、汽化热等物性参数。
目录前 言 ........................................................................................................................................................ 4 1．设计方案的思考 ............................................................................................................................ 4 2.设计方案的特点 .............................................................................................................................. 5 3．工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 5 一．设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 6 1．设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 6 2．全塔的物料衡算 . (6)2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 6 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 6 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 6 3．塔板数的确定 ................................................................................................................................ 73.1理论塔板数T N 的求取 ........................................................................................................... 7 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................... 8 3.3求理论塔板数 ........................................................................................................................... 9 3.4 全塔效率T E ......................................................................................................................... 10 3.5 实际塔板数pN （近似取两段效率相同） (10)4．操作工艺条件及相关物性数据的计算 (11)4.1平均压强mp (11)4.2 平均温度m t .......................................................................................................................... 11 4.3平均分子量mM (11)4.4平均密度mρ (12)4.5 液体的平均表面张力mσ (13)4.6 液体的平均粘度mL μ, (15)4.7 气液相体积流量 (16)6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 16 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 16 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 18 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 18 7.2 塔板布置 .. (20)8 塔板流的体力学计算 (21)8.1 塔板压降 (21)8.2液泛计算.................................................................................................. 错误！未定义书签。
苯氯苯分离过程板式精馏塔设计课程设计精品海南大学课程设计书系（部、中心）材料与化工学院专业化学工程与工艺班级 10级2班课程名称化工原理课程设计设计题目名称苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计化工单元设备设计任务书（苯—氯苯精馏装置设计）一、设计题目试设计一座苯-氯苯连续精馏装置,要求年产纯度为99.5%的氯苯26000吨,塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%,原料液含氯苯35%(以上均为质量百分数)。
二、设计条件（一）精馏塔（1）塔顶压力 4KPa（表）（2）进料热状态自选(3)回流比自选(4)塔底加热蒸汽压力 0.5MPa（表）(5)单板压降≤0.7KPa（6）全塔效率 E T=54%（7）塔板类型——筛板或浮阀塔板（F1型）（二）换热器——配置于精馏装置中的预热器冷凝器冷却器再沸器等选一设计（1）加热介质——饱和水蒸汽0.3MPa（绝）；（2）冷却介质——冷却循环水，进口温度30℃，出温度40℃；（3）换热器允许压降≯510Pa；（4）换热器类型——标准型列管式或板式换热器。
三、工作日每年工作300天，每天24小时连续运行。
四、生产厂址海南洋浦工业开发区五、设计内容（一）选择合适的精馏塔（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的计算；（5）塔板的主要工艺尺寸的计算；（6）塔板的流体力学验算与塔板负荷性能图；（7）精馏塔接管尺寸计算；（8）绘制精馏装置工艺流程图；（9）绘制精馏塔设计条件图；（10）对设计过程的评述和有关问题讨论。
（二）选择合适的换热的（1）确定设计方案——选择换热器类型；流动空间及流速的确定。
（2）确定物性数据（3）估算传热面积（4）工艺结构尺寸（5）换热器核算（6）绘制换热器设计示意图；（7）对换热器设计过程的评述和有关问题讨论。
目录第1章绪论1.1 精馏原理 (5)1.2 塔设备概述 (5)1.3 氯苯简介 (6)第2章苯-氯苯分离精馏 (7)2.1 工艺流程 (7)2.2设备选型 (8)2.2.1 塔设备的选型 (8)2.2.2 塔板的类型与选择 (9)2.3 操作条件的选择 (10)第3章工艺计算 (10)3.1 全塔的物料衡算 (10)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (10)3.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)3.1.3 原料液及塔顶底产品的摩尔流率 (11)3.2 塔板数的确定 (11)3.2.1 理论板层数N T的求取 (11)3.2.2 实际板层数的求取 (13)3.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14)3.3.1 平均压强m p (14)3.3.2 平均温度m t (14)M (14)3.3.3 平均分子量m3.3.4 平均密度mρ (15)σ (16)3.3.5 液体的平均表面张力m3.3.6 液体平均粘度计算 (17)3.3.7 气、液负相体积流量负荷计算 (17)3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (18)3.4.1 塔径 (19)3.4.2 精馏塔有效高度 (19)3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (20)3.5.1 溢流装置计算 (20)3.5.2 塔板布置 (21)3.5.3 筛孔计算及其排列 (21)3.6 筛板的流体力学验算 (22)3.6.1 塔板压降 (22)3.6.2 液面落差 (23)3.6.3 液沫夹带 (23)3.6.4 漏液 (23)3.6.5 液泛 (23)3.7 塔板负荷性能图 (24)3.7.1 精馏段塔板负荷性能图 (24)3.8 塔附件的设计 (29)3.8.1 接管 (29)3.8.2 裙座 (30)3.8.3 塔板负荷性能图 (30)3.8.4 塔总体高度的设计 (31)第四章换热器的设计 (31)4.1 热量衡算 (31)4.1.1 原料预热的热量衡算 (31)4.1.2 塔顶苯的热量衡算 (32)4.1.3 再沸器的热量衡算 (32)4.2换热器（冷却器）的计算 (33)4.2.1 塔顶苯的设计 (33)4.2.2 估算传热面积 (34)4.2.3 工艺结构尺寸 (34)4.3 换热器核算 (35)4.3.1 核算压力降 (35)4.3.2 核算总传热系数 (37)4.5 对换热器设计过程的评述和有关问题的讨论 (39)致谢 (39)参考文献 (39)第1章总论1.1 氯苯简介氯苯为无色液体，分子式为C6H5Cl。
二、设计方案的确定1.操作压力：蒸馏操作可在常压，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。
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.加热方式蒸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，此时采用直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.热能利用蒸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。
三、精馏塔的工艺计算和论叙（一）精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率2、相对挥发度的计算：①、各温度下苯和氯苯的饱和蒸汽压列表：②、计算得出各温度下苯的气液相百分比列表：计算公式为：；③、计算各温度下的苯对氯苯的相对挥发度： 计算公式为：理想状态下相对挥发度：④计算苯的平均相对挥发度：苯的相对挥发度一般应用各温度下的挥发度的几何平均值或者算术平均值表示，本设计中使用个温度下的几何平均值来表示。
化工原理课程设计任务书.苯-氯苯分离过程连续精馏塔的设计(一) 设计题目：试设计一座苯-氯苯连续精馏塔生产氯苯。
进精馏塔的料液中含氯苯_50%_（质量分数，下同），其余为苯；要求年产纯度__98%___的氯苯_11万_吨/年。
塔顶中氯苯含量不得高于__1.5%___。
(二) 操作条件1) 塔顶压力4kPa（表压）2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气为低压蒸汽5) 单板压降≤0.7 kPa(三) 塔板类型筛板(四) 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。
(五) 设计说明书的内容1. 设计内容(1) 流程和工艺条件的确定和说明(2) 操作条件和基础数据(3) 精馏塔的物料衡算；(4) 塔板数的确定；(5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；(6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；(7) 塔板主要工艺尺寸的计算；(8) 塔板的流体力学验算；(9) 塔板负荷性能图；(10)主要工艺接管尺寸的计算和选取（进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、人孔等）(11) 塔板主要结构参数表(12) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2. 设计图纸要求：1) 绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。
目录一.前言 .......................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1设计方案的思考.............................................................. 错误！未定义书签。
1.2设计方案的特点.............................................................. 错误！未定义书签。
1.3工艺流程 .......................................................................................... 错误！未定义书签。
化工原理设计任务书一、题目:苯-氯苯板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯20000+1000n 吨（n代表学号后两位），塔顶馏出液中含氯苯不得高于:2%(单号）、3%（双号）（以上均为质量分率）。
1、塔顶压力：4kpa（表压）2、原料液中含氯苯(质量分率）：40%（单号）、45%（双号）3、进料热状况：泡点4、回流比：自选5、塔底加热蒸汽压力：0.5MPa6、单板压降：≤0.7kpa7、全塔效率：ET=58%8、厂址：家乡地区三、塔板类型：自定（一般选筛板或浮阀塔板（F1型））四、基础数据ip（mmHg）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯t A187.1912-=ρ氯苯t B111.11127-=ρ式中的t为温度，℃。
σ双组分混合液体的表面张力m可按下式计算：AB B A B A 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 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ）5.其他物性数据可查化工原理附录及其他文献。
目录第1章前言 (1)第2章产品与设计方案简介 (2)2.1 产品性质、质量指标 (2)2.2 设计方案简介 (3)2.3 工艺流程及说明 (3)第3章工艺计算及主体设备设计 (4)3.1 全塔的物料衡算 (4)3.1.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (4)3.1.2 平均摩尔质量 (4)3.1.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 (4)3.1.4 确定操作的回流比R (5)3.1.5 精馏塔的气液相负荷 (5)3.1.6 操作线方程 (6)3.2 塔板数的确定 (6)3.2.1 理论塔板层数N的确定 (6)T3.2.2 实际塔板数 (7)3.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)3.3.1 操作压力的计算 (7)3.3.2 操作温度的计算 (7)3.3.3 平均摩尔质量计算 (7)3.3.4 平均密度计算 (8)3.3.5 液相平均表面张力 (9)3.3.6 液相平均粘度计算 (9)第4章精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)4.1 塔径的计算 (10)4.2 精馏塔有效高度的计算 (11)第5章塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)5.1 溢流装置 (12)5.2 塔板布置 (12)5.3 开孔数n和开孔率φ (13)第6章塔板上的流体力学验算 (13)6.1 气体通过筛板压降p h和p pΔ的验算 (13)6.2 雾沫夹带量v e的验算 (14)6.3 漏液的验算 (14)第7章塔板负荷性能图 (15)7.1 漏液线（气相负荷下限线） (15)7.2 雾沫夹带线 (16)7.3 液相负荷下限线 (16)7.4 液相负荷上限线 (16)7.5 液泛线 (17)第8章板式塔结构与附属设备 (19)8.1 塔高 (19)8.1.1 塔顶空间 (19)8.1.2 塔底空间 (19)8.1.3 人孔数目 (19)8.2 接管尺寸计算 (19)8.2.1 塔顶蒸汽出口管径 (19)8.2.2 回流液管径 (20)8.2.3 加料管径 (20)8.2.4 料液排出管径 (20)8.2.5 饱和蒸汽管径 (20)8.3 附属设备设计 (21)8.3.1 塔顶冷凝器 (21)8.3.2 塔底再沸器 (21)8.3.3 进料预热器 (21)8.3.4 泵型号设计 (22)第9章筛板塔设计计算结果 (23)第10章主要符号说明 (24)第11章结果与结论 (24)11.1 结果： (24)11.2 结论： (25)第12章收获与致谢 (25)第1章前言课程设计是化工原理最后一个全面总结性教学环节，是进一步巩固、深化和具体基本技能的重要课程，是培养学生综合运用所学知识与理论去独立完成某一化工生产设计任务的一次全面训练。
化工原理课程设计说明书设计题目：苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计者: 日期: 组员：指导老师：设计成绩：毕业设计题目——年产6万吨氯苯精馏工段板式精馏塔设计一、设计题目试设计一座年产6万吨的氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
设计区域符合西北地区的情况二、操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，2R min；4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa（表压）；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。
三、设计容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.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ο2.组分的液相密度ρ（kg/m3）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：t B 0657.14.1124-=ρ式中的t 为温度，℃。
3.组分的表面力σ（mN/m ）双组分混合液体的表面力m σ可按下式计算：AB B A B A 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 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ）5.其他物性数据可查化工原理附录。
目录一、前言 (2)二、产品与设计方案简介 (3)（一）产品性质、质量指标 (3)（二）设计方案简介 (4)（三）工艺流程及说明 (4)三、工艺计算及主体设备设计 (5)（一）全塔的物料衡算 (5)1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (5)2）平均摩尔质量 (6)3）料液及塔顶底产品的摩尔流率 (6)（二）塔板数的确定 (6)1）理论塔板数的求取 (6)2）实际塔板数 (8)（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (9)1）平均压强 (9)2）平均温度 (9)3）平均分子量 (9)4）平均密度 (10)5）液体的平均表面力 (10)6）液体的平均粘度 (11)（四）精馏段的汽液负荷计算 (11)（五）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (11)1）塔径 (11)2）塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)（六）塔板上的流体力学验算 (14)1）气体通过筛板压降和的验算 (14)2）雾沫夹带量的验算 (16)3）漏液的验算 (16)4）液泛的验算 (16)（七）塔板负荷性能图 (17)1）雾沫夹带线（1） (17)2）液泛线（2） (17)3）液相负荷上限线（3） (18)4）漏液线（气相负荷下限线）（4） (18)5）液相负荷下限线（5） (19)（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (21)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算 (22)（十）主要符号说明 (24)四、对设计过程的评述和感受 (25)苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书一、前言课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
化工原理课程设计说明书设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计设计者：班级姓名日期：指导教师：设计成绩：日期：目录◆设计任务书 (3)◆设计计算书 (4)设计方案的确定 (4)精馏塔物料衡算 (4)塔板数的确定 (5)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)塔体工艺尺寸计算 (13)塔板主要工艺尺寸 (15)塔板流体力学验算 (17)浮阀塔的结构 (20)精馏塔接管尺寸 (23)产品冷却器选型 (25)对设计过程的评述和有关问题的讨论 (25)附图：生产工艺流程图精馏塔设计流程图设计任务书（一）题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度99.8%的氯苯21000吨，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）。
（二）操作条件（1）塔顶压力 4kPa（表压）；（2）进料热状况泡点；（3）回流比 R=1.4R min；（4）塔底加热蒸汽压力 0.5Mpa（表压）；（5）单板压降≤0.7 kPa；（三）塔板类型浮阀塔板（F1型）（四）工作日每年按300天工作计，每天连续24小时运行（五）厂址厂址为天津地区设计计算书一、设计方案的确定本任务是分离苯—氯苯混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，本设计采用板式塔连续精馏。
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进精馏塔内。
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，其余部分冷却后送至储物罐。
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1.4倍，且在常压下操作。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。
二、精馏塔物料衡算（以轻组分计算）1．原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率苯的摩尔质量 k mo l /kg 11.78=AM氯苯的摩尔质量k m o l /kg 56.112=BM003.056.112/998.011.78/002.011.78/002.0986.056.112/02.011.78/98.011.78/98.0638.056.112/45.011.78/55.011.78/55.0=+==+==+=W D F x x x2．原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量k m o l/kg 46.11256.112)003.01(11.78003.0kmol/kg 59.7856.112)986.01(11.78986.0kmol /kg 58.9056.112)638.01(11.78638.0=⨯-+⨯==⨯-+⨯==⨯-+⨯=WDFMM M3．物料衡算原料处理量 h /25.93k m o l46.11224300100000012=⨯⨯⨯=W总物料衡算 25.93+=D F 苯物料衡算25.93003.0986.0638.0⨯+=D F联立解得h /73.24k m o lh /47.31k m o l ==F D三、塔板数的确定1．理论板数N T 的求取（1）由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见图1。
苯-氯苯板式精馏塔工艺设计说明书苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
二、操作条件1.塔顶压强4kPa （表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，2R min ；4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa （表压）；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。
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.塔的工艺计算结果汇总一览表；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2.组分的液相密度ρ（kg/m 3）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：tB 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21.220.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯 26.1 25.7 22.7 22.221.6 20.4 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算：A B B A BA m x x σσσσσ+=（BA 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 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。
苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
二、操作条件1.塔顶压强4kPa （表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，2R min ；4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa （表压）；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。
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.塔的工艺计算结果汇总一览表；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2.组分的液相密度ρ（kg/m 3）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：t B 0657.14.1124-=ρ式中的t 为温度，℃。
3.组分的表面张力σ（mN/m ）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 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t rr c c （氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ）5.其他物性数据可查化工原理附录。
目录一、前言 (1)二、产品与设计方案简介 (2)（一）产品性质、质量指标 (2)（二）设计方案简介 (3)（三）工艺流程及说明 (3)三、工艺计算及主体设备设计 (4)（一）全塔的物料衡算 (4)1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (4)2）平均摩尔质量 (5)3）料液及塔顶底产品的摩尔流率 (5)（二）塔板数的确定 (5)1）理论塔板数的求取 (5)2）实际塔板数 (7)（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (8)1）平均压强 (8)2）平均温度 (8)3）平均分子量 (8)4）平均密度 (8)5）液体的平均表面张力 (9)6）液体的平均粘度 (9)（四）精馏段的汽液负荷计算 (9)（五）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (10)1）塔径 (10)2）塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (10)（六）塔板上的流体力学验算 (12)1）气体通过筛板压降和的验算 (12)2）雾沫夹带量的验算 (14)3）漏液的验算 (14)4）液泛的验算 (14)（七）塔板负荷性能图 (15)1）雾沫夹带线（1） (15)2）液泛线（2） (16)3）液相负荷上限线（3） (16)4）漏液线（气相负荷下限线）（4） (16)5）液相负荷下限线（5） (17)（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (19)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算 (20)（十）主要符号说明 (21)四、对设计过程的评述和感受 (22)苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书一、前言课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。
本设计采用连续精馏分离苯-氯苯二元混合物的方法。
连续精馏塔在常压下操作，被分离的苯-氯苯二元混合物由连续精馏塔中部进入塔内，以一定得回流比由连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯，由塔底采出氯苯。
氯苯纯度不低于99.8%，塔顶产品苯纯度不低于98%（质量分数）。
高径比很大的设备称为塔器。
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。
它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量质量生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响。
据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。
因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。
此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。
此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：（1）生产能力大．在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。
（2）操作稳定、弹性大。
当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。
并且塔设备应保证能长期连续操作。
（3）流体流动的阻力小。
即流体通过塔设备的压力降小。
这将大大节省生产中的动力消耗，以及降低经常操作费用。
对于减压蒸馏操作，较大的压力降还使系统无法维持必要的真空度。
（4）结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。
这可以减少基建过程中的投资费用。
（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。
事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求，仅是在某些方面具有独到之处．根据设计任务书，此设计的塔型为筛板塔。
筛板塔是很早出现的一种板式塔。
五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大20－40%，塔板效率高10－15%，压力降低30－50%，而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。
从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。
近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板（孔径可达20－25mm），导向筛板等多种形式。
筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分．工业塔常用的筛孔孔径为3－8mm，按正三角形排列．空间距与孔径的比为2.5－5．近年来有大孔径（10－25mm）筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只是漏夜点低，操作弹性小。
筛板塔的特点如下：（1）结构简单、制造维修方便。
（2）生产能力大，比浮阀塔还高。
（3）塔板压力降较低，适宜于真空蒸馏。
（4）塔板效率较高，但比浮阀塔稍低。
（5）合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性，仅稍低与泡罩塔。
（6）小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、粘性大的和带有固体粒子的料液。
二、产品与设计方案简介（一）产品性质、质量指标产品性质：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、肾和其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉2910mg／kg，空气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有性，LD50燃烧爆炸的危险。
质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，塔顶产品苯纯度不低于98%，原料液中苯38%。
（以上均为质量分数）（二）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：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降教低，在苯和氯苯这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
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。
（三）工艺流程及说明首先，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。
三、工艺计算及主体设备设计（一）全塔的物料衡算1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.61kg/kmol 。
702.061.112/3811.78/6211.78/62=+=F x986.061.112/211.78/9811.78/98=+=D x00288.061.112/8.9911.78/2.011.78/2.0=+=W x2）平均摩尔质量()kg/km ol 39.8861.112702.01702.011.78=⨯-+⨯=F M()kg/km ol 59.7861.112986.01986.011.78=⨯-+⨯=D M ()kg/km ol 5.11261.11200288.0100288.011.78=⨯-+⨯=W M3）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：kg/h 3.8333t/a 60000=='W ，全塔物料衡算：W D F W D F '+'=''+'='998.002.038.0 ⇒h8333.33kg/kg/h 55.14305kg/h88.22638='='='W D F h 74.07kmol/2.58333.33/11kmol/h 03.18259.78/55.1430kmol/h 12.25639.88/88.22638======W D F（二）塔板数的确定1）理论塔板数T N 的求取苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（M ·T 法）求取T N ，步骤如下： 1.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 ~依据()()B A B t p p p p x --=/，t A p x p y / =，将所得计算结果列表如下：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。
