苯-甲苯板式塔设计

苯-甲苯连续板式精馏塔的设计方案1.1精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。

两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。

简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。

精馏塔，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。

但易漏液，易堵塞。

然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。

1.2再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔气液两相间的接触传质得以进行。

本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。

液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程的载热体供热。

立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。

▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。

▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。

▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。

1.3冷凝器以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。

1.4精馏设计方案的制定及说明1.5基础数据的搜集表1 苯和甲苯的物理性质L表8常压下苯——甲苯的气液平衡数据2.工艺计算2.1生产要求:原料液组成：苯34.5%（wt%）。

产品中：苯含量98.5% 残夜中：苯含量1%2.2塔的物料衡算：料液及塔顶.塔底产品含苯摩尔分数:011.013.92/9911.111.781987.013.925.111.785.9811.785.98383.013.925.6511.785.3411.785.34=+==+==+=w D f x x x平均摩尔质量:Mf=0.383⨯78.11+(1-0.383)⨯92.13=86.767kg/mol Md=0.987⨯78.11+(1-0.987)⨯92.13=78.29kg/mol Mw=0.011⨯78.11+(1-0.011) ⨯92.13=91.98kg/mol 物料衡算:总物料衡算 : D+W=F易挥发组分物料衡算 : D ×Xd+W ×Xw=F ×XfF=33.3*1038.03386.767=kmol/h D=14.497kmol/h W=23.536kmol/h设计成泡点进料后: min 0.6080.9871.680.3830.608F D F F y x R x y --===-- (查得Xf=0.383时Yf=0.608)2.3理论板层数NT 的求取min R =1.68由逐板计算法借助EXCEL 算出各个回流比下理论塔板数：y=0.686x+0.310 1.5100.00561 y'=1.510x-0.00561 y=0.702x+0.294 1.484 0.00533 y'=1.484x-0.00533 y=0.716x+0.280 1.461 0.00507 y'=1.461x-0.00507 y=0.729x+0.267 1.440 0.00484 y'=1.440x-0.00484 y=0.759x+0.238 1.392 0.00431 y'=1.392x-0.00431 y=0.751x+0.245 1.403 0.00444 y'=1.403x-0.00444 y=0.761x+0.235 1.387 0.00426 y'=1.387x-0.00426 y=0.771x+0.2261.372 0.00410 y'=1.372x-0.00410相平衡方程为: 2.47 1.47nn ny x y =-R NTR NT*(R+1) 1.2Rmin 21 2.016 63.3360 1.3Rmin 21 2.184 66.8640 1.4Rmin 19 2.352 63.6880 1.5Rmin 18 2.520 63.3600 1.6Rmin 17 2.688 62.6960 1.7Rmin 16 3.142 66.2656 1.8Rmin 16 3.024 64.3840 1.9Rmin 16 3.192 67.0720 2.0Rmin 16 3.360 69.7600图1 最优回流比的选择由图可得最优回流比R=1.6Rmin=2.688 由图得NT ＝17（包括再沸器）。

河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯精馏分离板式塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210020姓名: 屈渊指导教师: 王海平2016年11月20日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) 85000 吨/年操作周期 7920 小时/年进料组成 46% (苯) (质量分率,下同)塔顶产品组成≥98% (苯)塔底产品组成≤1、0% (苯)回流比, 自选单板压降≤700Pa2、操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度20℃加热蒸汽 0、25Mpa(表压)3、设备型式筛板塔4、厂址河北省三、设计内容1、设计方案得选择及流程说明2、塔得工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计(1)塔径、塔高及塔板结构尺寸得确定(2)塔板得流体力学校核(3)塔板得负荷性能图(4)总塔高、总压降及接管尺寸得确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏工艺条件图7、设计评述目录1、设计方案得确定 (1)2、精馏塔工艺得设计 (3)2、1产品浓度得计算 (3)2、1、1原料液及塔顶、塔底产品得摩尔分率 (3)2、1、2原料液及塔顶、塔底产品得平均摩尔质量 (3)2、2物料衡算 (3)2、3最小回流比得确定 (4)2、4精馏段与提馏段操作线方程 (4)2、4、1求精馏塔得气液相负荷 (4)2、4、2求操作线方程 (5)2、5精馏塔理论塔板数及理论加料位置 (5)2、6实际板数得计算 (5)3、精馏塔主要工艺尺寸得设计计算 (6)3、1物性数据计算 (6)3、1、1操作压力计算 (6)3、1、2操作温度 (7)3、1、3平均摩尔质量计算 (7)3、1、4平均密度计算 (8)3、1、5液体平均表面张力计算 (9)3、1、6液体平均黏度计算 (10)3、2精馏塔主要工艺尺寸得计算 (11)3、2、1精馏塔得塔体工艺尺寸计算 (11)3、2、2塔板主要工艺尺寸得计算 (13)3、3筛板流体力学验算 (15)3、3、1塔板压降 (15)3、3、2 液面落差 (16)3、3、3液沫夹带 (16)3、3、4漏液 (16)3、3、5液泛验算 (17)3、4塔板负荷性能图 (17)3、4、1漏液线 (17)3、4、2液沫夹带线 (18)3、4、3液相负荷下限线 (19)3、4、4液相负荷上限线 (19)3、4、5液泛线 (19)4、接管尺寸得确定 (21)5、板式塔得结构与附属设备 (22)筛板塔设计一览表 (23)参考文献 (25)主要符号说明 (26)致谢.................................................................................................................... 错误!未定义书签。

河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯精馏分离板式塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210020姓名: 屈渊指导教师: 王海平2016年11月20日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、设计任务与操作条件1.设计任务生产能力（进料量）85000 吨/年操作周期7920 小时/年进料组成46% （苯）（质量分率，下同）塔顶产品组成≥98% （苯）塔底产品组成≤1.0% （苯）回流比，自选单板压降≤700Pa2.操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度20℃加热蒸汽0.25Mpa(表压)3.设备型式筛板塔4.厂址河北省三、设计内容1.设计方案的选择与流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高与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、总压降与接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图与精馏工艺条件图7.设计评述目录1.设计方案的确定 (1)2. 精馏塔工艺的设计 (3)2.1产品浓度的计算 (3)2.1.1原料液与塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)2.1. 2原料液与塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.2物料衡算 (3)2.3最小回流比的确定 (4)2.4精馏段和提馏段操作线方程 (5)2.4.1求精馏塔的气液相负荷 (5)2.4.2求操作线方程 (5)2.5精馏塔理论塔板数与理论加料位置 (5)2.6实际板数的计算 (5)3. 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (7)3.1物性数据计算 (7)3.1.1操作压力计算 (7)3.1.2操作温度 (8)3.1.3平均摩尔质量计算 (8)3.1.4平均密度计算 (9)3.1.5液体平均表面张力计算 (10)3.1.6液体平均黏度计算 (11)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (12)3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.2.2塔板主要工艺尺寸的计算 (14)3.3筛板流体力学验算 (16)3.3.1塔板压降 (16)3.3.2 液面落差 (18)3.3.3液沫夹带 (18)3.3.4漏液 (18)3.3.5液泛验算 (19)3.4塔板负荷性能图 (19)3.4.1漏液线 (19)3.4.2液沫夹带线 (20)3.4.3液相负荷下限线 (22)3.4.4液相负荷上限线 (22)3.4.5液泛线 (22)4.接管尺寸的确定 (25)5.板式塔的结构与附属设备 (26)筛板塔设计一览表 (28)参考文献 (30)主要符号说明 (31)致谢 (32)摘要：本设计采用筛板塔分离苯和甲苯，通过图解理论板法计算得出理论板数为21块，回流比为1.5，算出塔板效率0.54，实际板数为39块，进料位置为第18块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，全塔高19.975米，每层筛孔数目为5739。

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。

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。

合肥学院Hefei University化工原理课程设计题目: 板式精馏塔设计系别: 生物与环境工程系专业:_ 生物工程学号: 0902012008姓名: 黄洋指导教师: 王杏文老师目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原理液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)2.原料夜及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)3.物料衡算 (6)三、塔板数的确定 (8)1.理论塔板层数NT的求取 (8)1.1求最小回流比及操作回流比 (8)1.2求操作线方程 (8)1.3图解法求理论板层数 (8)2.塔板效率的估算 (8)3.实际板层数的求取 (9)四、精馏塔的工艺条件以及有关物性数据的计算 (10)1.精馏段体积流量 (10)1.1平均摩尔质量计算 (10)1.1.1塔顶平均摩尔质量计算 (10)1.1.2进料板平均摩尔质量计算 (10)1.1.3精馏段平均摩尔质量 (10)1.2平均密度的计算 (10)1.2.1气相平均密度计算 (10)1.2.2液相平均密度计算 (10)1.2.3精馏段液相平均密度 (11)2.提馏段的体积流量 (11)2.1平均摩尔质量计算 (11)2.1.1塔底平均摩尔质量计算 (11)2.1.2提馏段平均摩尔质量计算 (12)2.2平均密度 (12)2.2.1气相平均密度 (12)2.2.2液相平均密度 (12)2.2.3提馏段液相平均密度 (12)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)1.塔径的计算 (13)2.精馏塔有效高度的计算 (14)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.溢流装置计算 (15)1.1堰长lw (15)1.2溢流堰高度how (15)1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af (15)1.4降液管底隙高度h0 (15)2.塔板布置 (15)2.1塔板的分块 (16)2.2边缘区宽度确定 (16)2.3开孔区面积计算 (16)2.4筛孔计算及其排列 (16)七、筛板的流体力学验算 (16)1.塔板压降 (16)1.1干板阻力hc计算 (16)1.2气体通过液层的阻力h1计算 (17)1.3液体表明张力的阻力hσ计算 (17)2.液面落差 (17)3.液沫夹带 (17)4.漏液 (17)5.液泛 (18)八、塔板符合性能图 (19)1.漏液线 (19)2.液沫夹带线 (19)3.液相负荷下限线 (20)4.液相负荷上限线 (20)5.液泛线 (20)九、各接管尺寸的确定 (23)1．进料管 (23)2. 釜残液出料管 (23)3.回流液管 (23)4.塔顶上升蒸汽管 (24)十、主要符号说明 (25)十一、总结 (26)十二、参考资料 (27)十三、附图 (27)板式精馏塔设计任务书一、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） 4万吨／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。

摘要本次设计是针对二元物系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，包括它的辅助设备及进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。

此次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。

此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备，热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。

本次设计是精馏塔及其进料预热的设计，分离质量分数为20％的苯-甲苯溶液，使塔顶产品苯的质量分数达到95%，塔底釜液质量分数为2%。

综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为12。

根据经验式算得全塔效率为0.5386。

塔顶使用全凝器，部分回流。

精馏段实际板数为10，提馏段实际板数为13。

实际加料位置在第11块板。

精馏段弹性操作为2.785，提馏段弹性操作为2.864。

塔径为1.4m。

通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。

确定了操作点符合操作要求。

关键词：苯-甲苯；精馏；负荷性能图；精馏塔设备结构AbstractThis design is in two yuan of the distillation analysis, selection, calculation, calculation and drawing, is a complete distillation design process. This tower was process design, including its auxiliary equipment and import and export pipeline calculation, draw plate load performance diagram, and the design results are summarized.The design of the sieve plate tower is the chemical industry in the production of gas-liquid mass transfer equipment. The design of rectifying device comprises a distillation column reboiler, condenser and other equipment, heat from the reactor input, material in the column after repeated partial gasification and partial condensation distillation separation by top product condenser cooling medium to heat away. The design of distillation column and its feed preheating design, separation and mass fraction of 20% benzene - toluene solution, so that the top product of quality score reaches 95%, the bottom of the tower kettle liquid quality fraction of 2%.Integrated process has the advantages of convenient operation, economy and safety and other aspects to consider, this design used the sieve plate column for benzene toluene by separating and purifying tower plate for carbon steel materials, according to the calculation of theoretical plate number by the board for 12. According to the experience type called full-tower efficiency is 0.5386. The use of full condenser, partial reflux. Rectifying section of actual plate number is 10, a stripping section actual plate number is 13. Practical feeding position on eleventh boards. Rectifying section elastic operation is 2.785，Stripping section elastic operation is 2.864. The tower diameter is 1.4m. Through the plate pressure drop, leakage, flooding and the entrainment of fluid mechanics calculation, is within the safe operating range. Determining an operating point into conformity with the operation requirements.Key words: Benzene- Toluene；Rectification；Load performance diagram；Distillation equipment structure前言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。

化工原理课程设计说明书学院：化学化工学院专业：应用化学专业设计者：杨钱生班级：2007级07班学号：************2018年7月1日（一）设计题目设计一座苯-甲苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.1%的甲苯1.9×104t，塔顶馏出液中含甲苯不得高于2%，原料液中含甲苯38%<以上均为质量分数）（二）操作条件1.塔顶压力4kPa<表压）。

2.进料热状态自选。

3.回流比自选。

4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa<表压）。

5.单板压降≤0.7kPa。

（三）塔板类型筛板（四）工作日每年300天，每天24小时连续运行。

（五）厂址天津地区（六）设计类容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.绘制生产工艺流程图；10.绘制精馏塔设计条件图；11.绘制塔板施工图<选作）；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。

（七）设计基础数据表1-1 苯(A>-甲苯(B>饱和蒸气压<总压1.013×105Pa）温度/℃85 90 95 100 105p A*/105Pa 1.169 1.335 1.557 1.792 2.042P B*/105Pa 0.460 0.540 0.633 0.743 0.860苯-甲苯物系的气液平衡数据表1-2 x 0 0.058 0.155 0.256 0.376 0.508 0.659 0.830 1y 0 0.128 0.304 0.453 0.596 0.720 0.830 0.943 1表1-3 苯-甲苯部分温度下的密度温度/℃81.0 91.4815.9 803.5808.88 798.6设计计算设计方案的确定本设计任务为分离苯-甲苯混合物。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。