中国石油大学化工原理课程设计-毕胜-苯-甲苯-乙苯

化工原理课程设计年产六万吨苯和甲苯化工原理课程设计：年产六万吨苯和甲苯一、引言苯和甲苯是化工行业中重要的有机化合物，广泛应用于染料、塑料、橡胶、医药、农药等领域。

本篇文章将围绕化工原理课程设计的主题——年产六万吨苯和甲苯展开讨论。

二、工艺流程1. 原料准备苯和甲苯的生产主要原料为石油馏分，主要包括石脑油和轻质芳烃。

这些原料经过预处理后，去除杂质和硫化物，以确保后续反应的高效进行。

2. 苯的生产苯的生产主要采用烷基化反应。

首先，将石脑油经过脱氢装置，去除其中的杂质。

然后，将经过脱氢的石脑油与甲烷在催化剂的作用下进行烷基化反应。

反应生成的烷基苯经过分离和精馏，最终得到高纯度的苯产品。

3. 甲苯的生产甲苯的生产主要采用二甲苯法。

首先，将轻质芳烃与甲烷进行烷基化反应，生成甲苯。

然后，将生成的甲苯与甲烷再次进行烷基化反应，生成二甲苯。

最后，通过蒸馏和提纯，得到高纯度的甲苯产品。

4. 副产物处理在苯和甲苯的生产过程中，会产生一些副产物，如废气和废水。

废气经过净化处理后，可以回收利用或进行安全排放。

废水则需要经过处理，去除其中的有机物和重金属离子，以确保环境的安全。

三、工艺优化为了提高苯和甲苯的生产效率和产品质量，可以采取以下措施进行工艺优化。

1. 催化剂选择选择高效的催化剂，可以提高反应速率和产物选择性，从而提高生产效率和产品质量。

2. 反应条件控制合理控制反应温度、压力和反应时间等参数，可以使反应达到最佳状态，提高产物收率和产品纯度。

3. 废物回收利用对于废气和废水中的有用成分，如甲烷和苯类化合物，可以进行回收利用，提高资源利用率。

4. 能源利用通过采用高效能源回收装置，将反应过程中产生的废热回收利用，降低能源消耗，提高工艺经济性。

四、安全与环保在化工生产过程中，安全和环保是至关重要的。

为了确保生产过程的安全可靠，需采取以下措施。

1. 设备监测与维护定期对生产设备进行检查和维护，确保设备运行正常，减少事故发生的可能性。

六盘水师范学院《化工原理》课程设计甲苯乙苯精馏塔（浮阀）学院六盘水师范学院专业化学工程与工艺目录第一部分设计任务书一、设计相关符号说明 (5)（二）、设计参考资料 (6)（三）、设计任务 (7)（四）、设计参数 (7)（五）、设计指标 (7)（六，设计项目 (7)第二部分精馏塔的设计一、精馏塔的物料衡算 (8)（一）、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)（二）、物料衡算 (8)二、塔板数的确定 (8)（一）、理论板层数的求取 (8)（二）、回流比的确定 (9)（三）、求精馏塔的气液相负荷 (10)（四）、操作线方程 (10)（五）、求实际踏板数 (11)三、塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (11)（一）、操作压力计算 (11)（二）、操作温度计算 (12)（三）、平均摩尔质量计算 (12)（四）、平均密度计算 (13)（五）、液体平均表面张力计算 (14)（六）、液体平均粘度计算 (15)（七）提馏段液相平均粘度 (16)四、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)（一）、塔径的计算 (17)(二）、精馏塔有效高度的计算 (18)五、塔板主要工艺尺寸的计算 (18)（一）、溢流装置计算 (18)（二）、塔板布置 (20)六、踏板的流体力学验算 (21)(一) 、塔板压降 (21)(二) 、淹塔 (22)(三) 、液沫夹带 (22)(四) 、液泛 (24)（五）、液相负荷上限 (25)(六) 、漏液 (25)（七）、液相负荷下限 (25)七、精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (25)八、冷凝器的设计 (26)（一）、确定设计方案 (26)（二）、确定物性数据 (27)(三)、热计算负荷 (28)（四）、冷却水用量 (29)（五）、估算传热面积 (30)（六）、换热器的工艺结构尺寸 (30)(七）、换热器核算 (31)（八）、换热器主要结构尺寸和计算结果 (35)九、精馏过程流程图 (37)十、结束语 (38)一、相关符号说明英文字母A a—塔板开孔区面积,m2；A f —降液管截面积,m2；A0 —筛孔总面积,m2；A T —塔截面积,m2；c0 —流量系数,无因次；C——计算u max时的负荷系数,m/s；C S —气相负荷因子,m/s；d——填料直径,m；d0——筛孔直径,m；D——塔径,m；e v—液体夹带量,kg（液）/kg（气）；E——液流收缩系数,无因次；E T—总板效率,无因次；F—气相动能因子,kg1/2/(s·m1/2）；F0—筛孔气相动能因子，kg1/2/(s·m1/2) ；g——重力加速度,9.81m/ s2；h——填料层分段高度,m；h1—进口堰与降液管间的水平距离,m；h c—与干板压降相当的液柱高度,m液柱；h d—与液体流过降液管的压降相当的液柱h f—塔板上鼓泡层高度,m；h1 —与板上液层阻力相当的液柱高度,m；h L—板上清液层高度,m；h0—降液管的底隙高度,m；h OW—堰上液层高度,m；h W—出口堰高度,m；h,W—进口堰高度,m；hб——与阻力表面张力的压降相当的液柱高度,m液柱；H——板式塔高度,m；H d——降液管内清液层高度,m；H D——塔顶空间高度,m；H F——进料板处塔板间距,m；H P——人孔处塔板间距,m；H T——塔板间距,m；K——稳定系数,无因次；L W—堰长,m；L h —液体体积流量,m3/h；L s —液体体积流量,m3/s；L w —润湿速率,m3/(m·s)；m——相平衡系数,无因次；n——筛孔数目；N T——理论板层数；P——操作压力,Pa；△P—压力降,Pa；△P P气体通过每层筛板的降压,Pa；t——筛孔的中心距,m；u——空塔气速,m/s；u F—泛点气速,m/s；u0—气体通过筛孔的速度,m/s；u0, min—漏液点气速,m/s；u′0—液体通过降液管底隙的速度,m/s；V h——气体体积流量,m3/h；V s——气体体积流量,m3/s；w L——液体质量流量,kg/s；w V—气体质量流量,kg/s；W c——边缘无效区宽度,m；W d——弓形降液管宽度,m；W s——泡沫区宽度,m；x—液相摩尔分数；X——液相摩尔比；y——气相摩尔分数；Y——气相摩尔分比；Z——板式塔的有效高度,m；填料层高度,m。

化工原理课程设计说明书设计题目：分离苯（1）-甲苯（2）-乙苯（3）混合物班级：化工06-2班姓名：毕胜指导教师：马庆兰设计成绩：设计任务书目录工艺流程简图第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法二、质量分率转换成摩尔分率三、物料平衡表第二节操作温度与压力的确定一、回流罐温度二、回流罐压力三、塔顶压力四、塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度七、进料压力八、进料温度第三节最小回流比的确定第四节最少理论板数的确定第五节适宜回流比的确定一、作N-R/R图min二、作N（R+1）-R/R图min三、选取经验数据第六节理论塔板数的确定第七节实际塔板数及实际加料板位置的确定附表：温度压力汇总表一、精馏段塔径二、提馏段塔径第九节热力学衡算附表：全塔热量衡算总表第二部分塔板设计第一节溢流装置设计第二节浮阀塔板结构参数的确定第三节浮阀水力学计算第四节负荷性能图第三部分板式塔结构第一节塔体的设计一、筒体设计二、封头设计三、人孔选用四、裙座设计第四部分辅助设备设计第一节全凝器设计第二节再沸器选择第三节回流泵选择第五部分计算结果汇总第六部分负荷性能图第七部分分析讨论附录参考资料第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法（P492）重关键组分为甲苯，轻关键组分为苯，分离要求较高，而且与相邻组分的相对挥发度都较大，于是可以认为是清晰分割，假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。

现将已知数和未知数列入下表中：注：表中F 、D 、W 为质量流率，a 1、a 2、a 3为质量分率列全塔总物料衡算及组分A 、B 、C 的全塔物料衡算得，Wa 0.3F W a 0.01D 0.42F 0.013W 0.99D 0.28F WD F W ,3W 2＝＋＝＋＝＋＝，由（1）、（2）两式，F F W 7267.0013.099.028.099.0＝＝--⨯将式（5）代入式（4）解得，4123.07276.03.0,3＝＝FFa W由式（1），0.2724F 0.7276)F (1W F D ＝－＝－＝由式（3），0.7276F 0.2724F 0.010.42F W ,2⨯⨯a ＋＝解得，0.5735 W ,2＝a说明计算结果合理已知，h t 8.8F ＝解得，ht 2.48.80.2724D ht 6.48.80.7267W ＝＝＝＝⨯⨯二、质量分率换算成摩尔分率（P411）物性参数 化工热力学 P189注：温度单位K ，压力单位0.1MPa换算关系式：()∑=Ni i ijj j M aM a x 1＝同理，解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率解得，hkmol 65.78h kmol 30.74hkmol 6.529==W D F ＝三、物料平衡表将以上的结果列入下表中：物料平衡表第二节 操作温度与压力的确定一、回流罐温度一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差：℃＝△20t已知，冷却剂温度：℃25=i t则，℃△回45=+=t t t i二、回流罐压力纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x同理，解得MPa P b 1.00985.00⨯=∵atm P 1<回∴取MPa atm P 1.00133.11⨯==回三、塔顶压力塔顶管线及冷凝器的阻力可以近似取作0.15atm则，MPa P P 1.01653.1atm 15.115.0⨯==+=回顶四、塔顶温度露点方程：∑==ni ii p p y 11 试差法求塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度泡点方程：p x p ni i i =∑=1试差法求塔底温度七、进料压力设计中可近似取：MPa P P P 1.02653.12⨯=+=底顶进八、进料温度（P498）物料衡算和相平衡方程：1)1(111,==-+∑∑==Ci Ci i i Fi x eK x1.0=e （质量分率）试差法求进料温度将代入方程式的结果列如下表中：106.02995.05564.02995.03268.0,=--=--=ii i F i x y x x e （摩尔分率）第三节 最小回流比的确定（P502）试差法求θ第四节 最少理论板数的确定（P503）6.813879.2lg )0162.06058.00085.09915.0lg(1lg ))()lg((min =-⋅=-=m W l h D h l x x x x N α（不包括再沸器）第五节 适宜回流比的确定21)1(75.0minmin567.0+-=+-=-=N N N Y R R R X X Y （不包括再沸器）一、作N-R/R min 图二、作N （R+1）-R/R min 图三、选取经验数据第六节 理论塔板数的确定（P504）联立解得，3.61.10==S R N N第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定（P465）液体粘度由查图确定（P375），smPa s mPa smPa c b a ⋅=⋅=⋅=29.025.023.0μμμ191185547.01.10285547.04.15=+=======RP T R RP T T P N N E N N E N N 进（不包括再沸器） N P 与假设实际塔板数N=30近似，可认为计算结果准确。

《食品工程原理》课程设计设计题目甲苯-乙苯精馏塔设计目录1、概述 (4)1.1设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3设计条件及主要物性参数表 (4)1.4设计内容 (4)1.5设计方案选定 (5)2、精馏塔的物料衡算 (5)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (5)2.2物料衡算 (6)3、塔板数的确定 (6)3.1.理论板层数NT 的求取 (6)3.2图解法求理论板层数 (8)3.3实际塔板数N p的求取 (8)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操作温度计算 (9)4.3平均摩尔质量的计算 (9)4.4 平均密度计算 (9)4.5 液体平均表面张力的计算 (11)5、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)5.1 塔径的计算 (12)5.2 精馏塔有效高度的计算 (13)6、塔板主要工艺尺寸的计算 (13)6.1 精馏段溢流装置的计算： (13)6.2塔板布置 (14)7.塔板流动性能的校核 (14)7.1液沫夹带的校核 (14)7.2塔板压降 (15)7.3 降液管液泛校核 (15)8、塔板负荷性能图 (16)8.1精馏段塔板负荷性能图 (16)9、板式塔的结构与附属设备的计算和选型 (19)9.1塔体的空间 (19)9.2精馏塔的附属设备 (19)10、所设计筛板与塔结构的主要结果汇总于下表 (19)11、主要接管尺寸的选取 (20)11.1进料管 (20)11.2回流管 (20)11.3釜液出口管 (21)11.4塔顶蒸汽管 (21)11.5加热蒸汽管 (21)12、设计中的符号说明 (21)13、参考文献 (24)14、结束语 (24)1、概述1.1设计题目甲苯—乙苯精馏装置设计1.2 设计目的1.2.1 通过甲苯-乙苯精馏装置设计，熟悉蒸馏装置的原理1.2.2加强对“食品科学与工程”及其化工原理知识的综合应用能力。

1.2.2提高自己分析与解决工程的实际问题的能力。

化工与制药学院课程设计任务书专业化学工程与工艺班级03 学生姓名发题时间：2012 年 6 月18 日一、课题名称苯-甲苯连续板式精馏塔的设计二、课题条件1.文献资料：【1】陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编，化工原理。

北京：化学工业出版社。

2000.02 【2】贾绍义，柴诚敬编。

化工原理课程设计。

天津：天津大学出版社。

2003.12【3】华东理工大学化工原理教研室编。

化工过程开发设计。

广州：华南理工大学出版社。

1996.02【4】刘道德编。

化工设备的选择与设计。

长沙：中南大学出版社。

2003.04【5】王国胜编。

化工原理课程设计。

大连：大连理工大学出版社。

2005.02【6】化工原理课程设计指导/任晓光主编。

北京：化学工业出版社，2009，01.2.仪器设备：板式精馏塔3.指导老师：方继德三、设计任务1设计一连续板式精馏塔以分离苯和甲苯，具体工艺参数如下：原料苯含量：质量分率= 30.5%原料处理量：质量流量= 4.1 t/h产品要求：塔顶含苯的质量分率：98.5%塔底含苯的质量分率：1%塔板类型: 浮阀塔板2工艺操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降≯0.7kPa，塔顶全凝，泡点回流，R =（1.2~2）Rmin。

3 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置；4 精馏塔的工艺计算与结构设计：1）物料衡算确定理论板数和实际板数；（采用计算机编程）2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；3）确定塔板和降液管结构；4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核；（采用计算机编程）5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。

5 计算塔高和接管尺寸；6 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量或再沸器换热面积；7 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图；8 设计结果概要或设计一览表；9 设计小结和参考文献；10 绘制装配图和工艺流程图各一张（采用CAD绘图）。

化工原理课程设计苯-甲苯精馏塔本次化工原理课程设计历时两周，是学習化工原理以来第一次独立的工业设计。

化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形；理解计算机辅助设计过程，利用编程使计算效率提高。

在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性和经济合理性。

在短短的两周里，从开始的一头雾水，到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养，我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难，也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。

我们从中也明白了学无止境的道理，在我们所搜寻至的很多参考书中，很多的科学知识就是我们从来没碰触至的，我们对事物的介绍还仅限于皮毛，所学的知识结构还很不健全，我们对设计对象的认知还仅限于书本上，对实际当中事物的方方面面包含经济成本方面上考量的还很比较。

在实际计算过程中，我还发现由于没有及时将所得结果总结，以致在后面的计算中不停地来回翻查数据，这会浪费了大量时间。

由此，我在每章节后及时地列出数据表，方便自己计算也方便读者查找。

在一些应用问题上，我直接套用了书上的公式或过程，并没有彻底了解各个公式的出处及用途，对于一些工业数据的选取，也只是根据范围自己选择的，并不一定符合现实应用。

因此，一些计算数据有时并不是十分准确的，只是拥有一个正确的范围及趋势，而并没有更细地追究下去，因而可能存在一定的误差，影响后面具体设备的选型。

如果有更充分的'时间，我想可以进一步再完善一下的。

通过本次课程设计的训练，使我对自己的专业存有了更加感性和理性的重新认识，这对我们的稳步学習就是一个较好的指导方向，我们介绍了工程设计的基本内容，掌控了化工设计的主要程序和方法，进一步增强了分析和化解工程实际问题的能力。

化工原理课程设计-苯-甲苯板式精馏塔化工原理课程设计——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：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8.5％(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：4.0kPa(表压)(2)进料热状态：自选(3)回流比：自选。

(4)单板压降压：≯0.7kPa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。

绪论化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。

所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。

通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

5. 学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图6. 学会编写设计说明书。

第一节概述1.1精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。

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。

化工原理课程设计任务书苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计2021年6月16日苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计一.设计概述塔设备是化工、炼油生产中国最重要的设备之一。

塔设备的设计和研究已经受到化工行业的极大重视。

在化工生产中，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，都有非常重大的影响。

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以采用恒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-甲苯混合液筛板精馏塔的设计，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。

二.原始数据1.年处理量：50000吨2.料液初温：35℃3.料液浓度：45%（苯质量分率）4.塔顶产品浓度：98%（苯质量分率）5.塔底釜液含甲苯量不低于：98%（以质量计）6.每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）7.精馏塔塔顶压强：4kkk（表压）8.冷却水温度：30℃9.饱和水蒸气压力：2.5kkk/kk2（表压）10.设备类型：筛板（浮阀）塔三.基础数据1.组分的液相密度（见表-1）温度/℃80859095100105110115苯814.24 808.68 803.08 797.44 791.75 786.01 780.21 774.36甲苯809.80 804.87 799.90 794.90 789.85 784.76 779.63 774.45表-1烃类化合物实测k值多，也有系统的关联工作，最好的关联成果发表在k−k手册中，方程是：k=k+kk+kk2+kk3+kk4关联系数通过查找《化工物性简明手册》得知，k的单位是kk/k3，k的单位是k。

word格式整理版化工原理课程设计说明书设计题目：分离苯（1）-甲苯（2）-乙苯（3）混合物班级：化工06-2班姓名：毕胜指导教师：马庆兰设计成绩：日期：2009.6.8-2009.7.4设计任务书目录工艺流程简图第一部分精馏塔的工艺设计第一节产品组成及产品量的确定一、清晰分割法二、质量分率转换成摩尔分率三、物料平衡表第二节操作温度与压力的确定一、回流罐温度二、回流罐压力三、塔顶压力四、塔顶温度五、塔底压力六、塔底温度七、进料压力八、进料温度第三节最小回流比的确定第四节最少理论板数的确定第五节适宜回流比的确定一、作N-R/R min图二、作N（R+1）-R/R min图三、选取经验数据第六节理论塔板数的确定第七节实际塔板数及实际加料板位置的确定附表：温度压力汇总表第八节塔径计算一、精馏段塔径二、提馏段塔径第九节热力学衡算附表：全塔热量衡算总表第二部分塔板设计第一节溢流装置设计第二节浮阀塔板结构参数的确定第三节浮阀水力学计算第四节负荷性能图第三部分板式塔结构第一节塔体的设计一、筒体设计二、封头设计三、人孔选用四、裙座设计第二节接管的设计第四部分辅助设备设计第一节全凝器设计第二节再沸器选择第三节回流泵选择第五部分计算结果汇总第六部分负荷性能图第七部分分析讨论附录参考资料第一部分 精馏塔的工艺设计第一节 产品组成及产品量的确定一、清晰分割法（P492）重关键组分为甲苯，轻关键组分为苯，分离要求较高，而且与相邻组分的相对挥发度都较大，于是可以认为是清晰分割，假定乙苯在塔顶产品中的含量为零。

现将已知数和未知数列入下表中：注：表中F 、D 、W 为质量流率，a 1、a 2、a 3为质量分率列全塔总物料衡算及组分A 、B 、C 的全塔物料衡算得，Wa 0.3F W a 0.01D 0.42F 0.013W 0.99D 0.28F WD F W ,3W 2＝＋＝＋＝＋＝，由（1）、（2）两式，F F W 7267.0013.099.028.099.0＝＝--⨯将式（5）代入式（4）解得，4123.07276.03.0,3＝＝FFa W由式（1），0.2724F 0.7276)F (1W F D ＝－＝－＝由式（3），0.726F 0.274F 0.010.42F W ,2⨯⨯a ＋＝解得，0.5735 W ,2＝a1.00.41230.57350.013 W ,3W ,2W ,1＝＋＋＝＋＋a a a说明计算结果合理 已知，h t 8.8F ＝解得，ht 2.48.80.2724D ht 6.48.80.7267W ＝＝＝＝⨯⨯二、质量分率换算成摩尔分率（P411）物性参数 化工热力学 P189注：温度单位K ，压力单位0.1MPa换算关系式：()∑=Ni i ijj j M aM a x 1＝()3268.0168.1063.0114.9242.0114.7828.0114.7828.0111F ,1＝＋＋＝＝∑=Ni i iM aM a x同理，解得进料、塔顶、塔底各组分的摩尔分率解得，hkmol 65.78h kmol 30.74hkmol 6.529==W D F ＝三、物料平衡表将以上的结果列入下表中：物料平衡表第二节 操作温度与压力的确定一、回流罐温度一般应保证塔顶冷凝液与冷却介质之间的传热温差：℃＝△20t 已知，冷却剂温度：℃25=i t 则，℃△回45=+=t t t i二、回流罐压力纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）：CC S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=-饱和蒸气压关联式 化工热力学 P199K t T 15.31815.273=+=回回以苯为例，434.02.562/15.3181/1=-=-=C T T x1.5)434.033399.3434.062863.2434.033213.1434.098273.6()434.01()/ln(635.11-=⨯-⨯-⨯+⨯-⨯-=-C S P P01.02974.09.48)1.5ex p(a S P MPa P =⨯=⨯-=同理，解得MPa P b 1.00985.00⨯=MPa P x Px P b D a D 1.02957.00985.00085.02974.09915.00,20,1⨯=⨯+⨯=⨯+⨯=回∵atm P 1<回∴取MPa atm P 1.00133.11⨯==回三、塔顶压力塔顶管线及冷凝器的阻力可以近似取作0.15atm 则，MPa P P 1.01653.1atm 15.115.0⨯==+=回顶四、塔顶温度露点方程：∑==ni i i p p y 11 试差法求塔顶温度℃顶2.85=t五、塔底压力MPaP P P P N P 1.03652.1atm 2.0⨯=+=≈⋅=全顶底单实际全△△△六、塔底温度泡点方程：p x pni i i=∑=1试差法求塔底温度℃底7.128=t七、进料压力设计中可近似取：MPa P P P 1.02653.12⨯=+=底顶进八、进料温度（P498）物料衡算和相平衡方程：1)1(111,==-+∑∑==Ci Ci i iFi x eKx1.0=e （质量分率）试差法求进料温度℃进9.112=t将代入方程式的结果列如下表中：106.02995.05564.02995.03268.0,=--=--=ii i F i x y x x e （摩尔分率）第三节 最小回流比的确定（P502）005.011,≤+--∑=ni ij Fi ij q x θαα ℃操作温度底顶1072/)(=+=t t t mMPa p p pm 1.02653.12/)(⨯=+=底顶操作压力试差法求θ563.1=θ882.11562.110085.01562.13760.29915.03760.211,min ∑==--⨯--⨯=--=ni ij D i ij x R θαα第四节 最少理论板数的确定（P503）3879.22315.26435.16657.35551.24618.01799.10000=⋅=======W D m b a Wb a D p p p p ααααα 6.813879.2lg )0162.06058.00085.09915.0lg(1lg ))()lg((min =-⋅=-=m W l h D h l x x x x N α（不包括再沸器）第五节 适宜回流比的确定21)1(75.0minmin567.0+-=+-=-=N N N Y R R R X X Y （不包括再沸器）一、作N-R/R min 图二、作N （R+1）-R/R min 图三、选取经验数据58.1/min =R R974.2=R第六节 理论塔板数的确定（P504）4.153895.016.83895.02123895.0)2747.01(75.0)1(75.02747.01974.2882.1974.21min 567.0567.0min =-+⨯=-+==-=-==+-=+-=Y N Y N X Y R R R X4.161603.1]7404.307820.65)0085.00162.0(3268.04156.0[)]()()[(206.02206.02=+=+=⋅⋅==T S R Dh Wl F l h S R N N N D W x x x x N N 联立解得，3.61.10==S R N N第七节 实际塔板数及实际加料板位置的确定（P465）℃操作温度底顶1072/)(=+=t t t m液体粘度由查图确定（P375），sm P a s m P a sm P a c b a ⋅=⋅=⋅=29.025.023.0μμμsmPa x i F i L ⋅=⨯+⨯+⨯=⋅=∑2538.029.02576.025.04156.023.03268.0,μμ3760.29088.01595.200===b a m p p α5547.0)2538.03760.2(49.0)(49.0245.0245.0=⨯=⋅=--L m T E μα191185547.01.10285547.04.15=+=======RP T R RP T T P N N E N N E N N 进（不包括再沸器） N P 与假设实际塔板数N=30近似，可认为计算结果准确。

资料前言化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。

在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。

化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。

塔设备一般分为阶跃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。

筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。

本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，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。

在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。

节省能源，综合利用余热。

经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。

另一方面影响到所需传热面积的大小。

即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。

目录第一章绪论 (1)1.1 精馏条件的确定 (1)1.1.1 精馏的加热方式 (1)1.1.2 精馏的进料状态 (1)1.1.3 精馏的操作压力 (2)1.2 确定设计方案 (2)1.2.1 工艺和操作的要求 (2)1.2.2 满足经济上的要求 (2)1.2.3 保证安全生产 (3)第二章设计计算 (3)2.1 设计方案的确定 (3)2.2 精馏塔的物料衡算 (4)2.2.1 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (4)2.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4)2.2.3 物料衡算 (4)2.3 塔板计算 (5)2.3.1 理论板数NT的求取 (5)2.3.2 全塔效率的计算 (8)2.3.3 求实际板数 (8)2.3.4 有效塔高的计算 (9)2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)2.4.1 操作压力的计算 (9)2.4.2 操作温度的计算 (10)2.4.3 平均摩尔质量的计算 (10)2.4.4 平均密度的计算 (11)2.4.5 液体平均表面张力的计算 (13)2.4.6 液体平均黏度的计算 (14)2.4.7 气液负荷计算 (15)2.5 塔径的计算 (15)2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (17)2.6.1 溢流装置计算 (17)2.6.2 塔板布置 (21)2.7 筛板的流体力学验算塔板压降 (22)2.7.1 精馏段筛板的流体力学验算塔板压降 (22)2.7.2 提馏段筛板的流体力学验算塔板压降 (24)2.8 塔板负荷性能图 (27)2.81 精馏段塔板负荷性能图 (27)2.82 提馏段塔板负荷性能图 (30)第三章设计结果一览表 (34)第四章板式塔结构 (35)4.1 塔顶空间 (35)4.2 塔底空间 (35)4.3 人孔 (35)4.4 塔高 (35)第五章致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1 精馏条件的确定本精馏方案适用于工业生产中苯-甲苯溶液二元物系中进行苯的提纯。

设计题目：分离苯—甲苯混合液的筛板精馏塔生产能力：年处理苯—甲苯混合液30000t（开工率300天/a）;原料：组成为45%（苯的质量分数）的苯—甲苯混合液；分离要求：塔顶流出液的组成为0.92，塔底釜液的组成为0.02。

设计条件:1、处理量： 30000 （吨/年）。

2、进料组成：甲苯、乙苯的混合溶液，含甲苯的质量分数为30%。

3、进料状态：泡点进料4、料液初温： 35℃5、冷却水的温度： 25℃6、饱和蒸汽压强：5Kgf/cm2(1Kgf/cm2=98.066)KPa7、精馏塔塔顶压强: 4 KPa(表压)8、单板压降不大于 0.7 kPa9、总塔效率为 0.5210、分离要求：塔顶的甲苯含量不小于92%(质量分数),塔底的甲苯含量不大于2%(质量分数)。

11、设备热损失为加热蒸汽供热量的5%12、年开工时间： 300（天）13、完成日期： 2011 年 12 月 25 日14、厂址：湖北荆门地区（大气压为760mmHg）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苯的摩尔质量 MA=78.11kg/kmol 甲苯的摩尔质量 MB=92.13 kg/kmol x F =13.92/55.011.78/45.011.78/45.0+= 0.491x D =13.92/08.011.78/92.011.78/92.0+= 0.931x w =13.92/98.011.78/02.011.78/02.0+=0.024（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F =0.491*78.11+(1-0.491)*92.13=85.24 kg/kmol M D =0.931*78.11+(1-0.931)*92.13=79.08 kg/kmolM W =0.024*78.11+(1-0.024)*92.13=91.80 kg/kmol（3）物料衡算原料处理量 F=3*10^7/(300*24)/85.24=48.88kmol/h 总物料衡算 F=D+W苯物料衡算 48.88*0.491=0.931*D+0.024*W D=25.17kmol/hW=23.71kmol/h二、塔板数的确定(1)理论板层数NT 的求取苯-甲苯物系在某些温度下的α值取α=2.48①二元物系的相平衡方程： y=x*48.11x *48.2+②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。

化工原理课程设计——苯～甲苯混合物常压精馏塔设计目录一．标题页 (1)二．目录 (2)三．设计任务书 (3)四．概述 (4)五．设计条件 (7)六．设计过程精馏装置流程及说明 (8)物料衡算 (10)理论板数计算 (10)实际板数计算 (12)物性参数的求取 (12)塔和塔板主要工艺计算 (14)塔板校核 (16)负荷性能图 (18)七．辅助设备及选型 (20)八．设计结果总汇 (24)九．个人评述 (25)十．参考文献 (26)十一．主要符号说明 (27)十二附图：塔板结构图、温度组成图、塔板布置图、塔板作图法图、筛板负荷性能图 (29)设计任务一．设计题目：分离二元体系混合物常压精馏（筛板）塔的工艺计算与设计——苯生产过程精馏塔设计二．设计要求：1．生产能力：年产量D= 30 吨（每年生产日自定）2．原料：进料浓度wF = 70 (质量)%3．产品：塔顶浓度wD= 92 (质量) %塔底浓度wW= 5 (质量) %4．生产条件：原料在泡点下进料5．其它参数可自选三．设计过程包含的内容1．标题页2．目录3．设计任务书4．概述（包括课程介绍、相关专业知识、设计方案等）5．确定精馏装置流程（流程图及相关说明）6．工艺参数的确定（温度、压力、回流比、相对挥发度等）7．基础数据的查取及估算（工艺过程的物料衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。

）8．主要设备的工艺尺寸计算（板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置）9．辅助设备的计算及选型10．绘制精馏流程图、塔板布置图、塔结构示意图、筛板负荷性能图等。

11．设计结果总汇12．个人评述13．主要符号说明14．参考文献四．设计图要求◆在绘图纸上手绘精馏流程图、塔板布置图、塔结构示意图、溶液的相图(温度组成图)、塔板作图法图、筛板负荷性能图◆主视图（设备的主要结构形状及主要零部件间的装配连接关系）◆标明尺寸（表示设备的总体大小规格装配安装等尺寸）◆标明单位、主要参数、图名等概述一．课程设计的目的化工原理课程设计是培养学生综合运用化工原理及先修课程的基本知识进行化工工艺设计的能力，使学生掌握化工设计的基本程序和方法，得到一次化工设计的基本训练，并应着重培养学生以下几方面的能力●查阅技术资料选用公式和搜集数据的能力。

化工苯甲苯课程设计一、教学目标本节课旨在让学生掌握化工苯和甲苯的基本概念、性质、制备方法和应用，提高学生的科学素养和实际操作能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解苯和甲苯的结构、命名和分类；（2）掌握苯和甲苯的制备方法、性质和应用；（3）理解苯和甲苯在化工领域的重要性。

2.技能目标：（1）能够运用苯和甲苯的性质和制备方法分析实际问题；（2）具备实验操作能力，能进行苯和甲苯的简易制备和性质检验；（3）学会查阅相关文献，获取苯和甲苯的最新研究动态。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对化工领域的兴趣和热情；（2）增强学生对科学探究的积极态度；（3）培养学生具备环保意识和责任感。

二、教学内容根据课程目标，本节课的教学内容如下：1.苯和甲苯的基本概念、命名和分类；2.苯和甲苯的制备方法、性质和应用；3.苯和甲苯在化工领域的重要性；4.苯和甲苯的实验操作技巧及安全注意事项。

教学大纲安排如下：1.第一课时：苯和甲苯的基本概念、命名和分类；2.第二课时：苯和甲苯的制备方法、性质和应用；3.第三课时：苯和甲苯在化工领域的重要性；4.第四课时：苯和甲苯的实验操作技巧及安全注意事项。

三、教学方法本节课采用多种教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解苯和甲苯的基本概念、性质、制备方法和应用；2.讨论法：分组讨论苯和甲苯的实际应用场景，提高学生的参与度；3.案例分析法：分析典型化工生产中苯和甲苯的应用案例，培养学生解决实际问题的能力；4.实验法：指导学生进行苯和甲苯的简易制备和性质检验，提高学生的实验操作能力。

四、教学资源本节课的教学资源包括：1.教材：《有机化学》相关章节；2.参考书：国内外相关研究论文和书籍；3.多媒体资料：苯和甲苯的制备过程、性质检验的实验视频等；4.实验设备：有机化学实验室常规设备，如显微镜、光谱仪、加热器等。

教学资源的选择和准备旨在支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，提高教学效果。