提馏段负荷性能图 (2)

前言在设计过程中考虑到设计的精馏塔应具有较大的生产能力，并且满足工艺要求，另外还要节省能源，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，设计是否合理关系到生产过程的经济问题。

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、石油化工等工业得到广泛应用。

精馏过程在能量计的驱动下，使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。

实现原料混合物中各组分分离的过程是传质传热的过程。

本次任务为设计一定处理量的分离苯和氯苯混合物精馏塔。

通过对精馏塔进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度，开阔了视野，提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力。

目录前言1第一章方案设计11.1操作条件的确定11.1.1操作压力11.1.2进料状态11.1.3加热方式11.1.4冷却剂与出口温度21.1.5热能的利用21.2确定设计方案的原则31.2.1满足工艺和操作的要求31.2.2满足经济上的要求31.2.3保证安全生产31.3工艺流程4第二章工艺设计及计算52.1物料衡算52.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率52.1.2原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量52.1.3全塔物料衡算52.2理论塔板数估算62.2.1常压下苯-氯苯汽液平衡数据62.2.2气液平衡线62.2.3进料热状况参数72.2.4求最小回流比R min82.2.5精馏段提馏段操作线82.2.6图解法求理论板数92.3各种操作条件及相关的物性估算112.3.1操作温度估算112.3.2平均摩尔质量估算112.3.3液相平均粘度估算122.3.4相对挥发度估算132.3.5实际塔板数估算142.3.6操作压力估算142.3.7液相平均密度估算152.3.8气相平均密度估算162.3.9液相平均表面张力估算172.4气液相负荷估算182.4.1精馏段气液相负荷182.4.2提馏段气液相负荷18第三章设备设计203.1塔径和有效高度203.1.1精馏段塔径203.1.2提馏段塔径203.1.3塔的有效高度213.2塔板设计213.2.1溢流装置设计213.2.2塔板设计243.3流体力学验算253.3.1精馏段流体力学验算253.3.2提馏段流体力学验算273.4塔板负荷性能图283.4.1精馏段塔板负荷性能图283.4.2提馏段塔板负荷性能图303.5接管设计333.5.1进料管333.5.2回流管333.5.3塔底出料管333.5.4塔顶蒸汽出料管343.5.5塔底进气管343.5.6法兰343.6筒体与封头343.6.1筒体343.6.2封头353.7其他塔附件353.7.1裙座353.7.2吊柱353.7.3人孔363.8塔总体高度设计363.8.1塔的顶部空间363.8.2塔的底部空间363.8.3塔的立体高度363.9附属设备373.9.1冷凝器373.9.2再沸器383.9.3原料预热器383.9.4进料泵393.9.5回流泵39第四章设计结果404.1物料衡算计算结果404.2精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果404.3精馏塔工艺设计结果414.4接管尺寸计算结果42第五章附图435.1史密斯关联图435.2干筛孔的流量系数图435.3充气系数关联图44符号说明45参考文献47第一章方案设计1.1操作条件的确定确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。

化工原理课程设计常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计班级：化学工程系2011级1班姓名：学号：指导老师：贾鑫老师完成时间：2014年6月26日化工系常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计一、前言1.1设计任务及条件：泡点进料（q=1），塔顶进入全凝器，塔釜间接蒸汽加热，塔板压降:(0.5-0.7)KPa1.2物系用途及性质(1)苯的性质：摩尔质量78.11g/mol，密度0.8786 g/mL，相对蒸气密度(空气=1)：2.77，蒸汽压（26.1℃）：13.33kPa，临界压力：4.92MPa，熔点278.65 K (5.51 ℃)，沸点353.25 K (80.1 ℃)，在水中的溶解度 0.18 g/ 100 ml 水，标准摩尔熵So（298.15K）：173.26 J/mol·K，标准摩尔热容 Cpo：135.69 J/mol·K (298.15 K)，闪点 -10.11℃（闭杯），自燃温度 562.22℃，结构：平面六边形，最小点火能：0.20mJ，爆炸上限（体积分数）：8%，爆炸下限（体积分数）：1.2%，燃烧热：3264.4kJ/mol，溶解性：微溶于水，可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。

它有机化合物，是组成结构最简单的芳香烃，在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。

苯可燃，有毒。

苯难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。

苯是一种石油化工基本原料。

苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。

苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。

（2）苯在工业上的用途：苯是工业上一种常用溶剂，主要用于金属脱脂。

苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。

苯在工业上最重要的用途是做化工原料。

苯可以合成一系列苯的衍生物：苯与乙烯生成乙苯，后者可以用来生产制塑料的苯乙烯与丙烯生成乙丙烯，后者可以经乙丙苯法莱生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚，制尼龙的环己烷，合成顺丁烯二酸酐，用于制作苯胺的硝基苯，用于农药的各种氯苯，合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯，合成氢醌、蒽醌等化工产品。

目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第1章设计条件与任务 (2)1.1设计条件 (2)1.2设计任务 (2)第2章设计方案的确定 (3)第3章精馏塔的工艺设计 (4)3.1全塔物料衡算 (4)3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数 (4)3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (4)3.1.3物料衡算进料处理量 (4)3.1.4物料衡算 (4)3.2实际回流比 (5)3.2.1最小回流比及实际回流比确定 (5)3.2.2操作线方程 (6)3.2.3汽、液相热负荷计算 (6)3.3理论塔板数确定 (6)3.4实际塔板数确定 (7)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (8)3.5.1操作压力计算 (8)3.5.2操作温度计算 (9)3.5.3平均摩尔质量计算 (9)3.5.4平均密度计算 (10)3.5.5液体平均表面张力计算 (10)3.6精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.6.1塔径计算 (12)3.6.2精馏塔有效高度计算 (13)第4章塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1精馏段塔板工艺尺寸的计算 (14)4.1.1溢流装置计算 (14)4.1.2塔板设计 (15)4.2提馏段塔板工艺尺寸设计 (15)4.2.1溢流装置计算 (15)4.2.2塔板设计 (16)4.3塔板的流体力学性能的验算 (16)4.3.1精馏段 (16)4.3.2提馏段 (17)4.4板塔的负荷性能图 (18)4.4.1精馏塔 (18)4.4.2提馏段 (19)第5章板式塔的结构 (21)5.1塔体结构 (21)5.1.1塔顶空间 (21)5.1.2塔底空间 (21)5.1.3人孔 (21)5.1.4塔高 (21)5.2塔板结构 (21)第6章附属设备 (21)6.1冷凝器 (21)6.2原料预热器 (22)第7章接管尺寸的确定 (23)7.1蒸汽接管 (23)7.1.1塔顶蒸汽出料管 (23)7.1.2塔釜进气管 (23)7.2液流管 (23)7.2.1进料管 (23)7.2.2回流管 (23)7.2.3塔釜出料管 (23)第8章附属高度确定 (24)8.1筒体 (24)8.2封头 (24)8.3塔顶空间 (24)8.4塔底空间 (24)8.5人孔 (24)8.6支座 (24)8.7塔总体高度 (24)第9章设计结果汇总 (25)设计小结与体会 (27)参考文献 (28)引言在炼油、石油加工、精细化工、食品、医药等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。

4.3提馏段的计算4.3.1 精馏塔的提馏段工艺条件1）操作压力计算塔顶操作压力：P D=P0+P表=101.3+4=105.3kPa每层塔板压降：ΔP≤0.7kPa进料板压力：P F=P D+ΔP×20=105.3+20×0.7=119.3kPa塔釜压力：P W=P D+ΔP×43=105.3+20×0.7=135.4kPa提馏段平均压力：P m=（P F+P W）/2=（119.3+135.4）/2=127.35kPa 2）操作温度的计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽有安托因方程计算，计算结果如下：塔釜温度t W=121.07℃进料板温度t F=104.17℃提馏段平均温度t m=（t W+t F）/2=(121.07+104.17)/2=112.62℃3)平均摩尔质量计算1塔釜平均摩尔质量的计算由图解理论板（见图0-0），得由x W=0.002查得y W=0.00493M VWm =0.00493×78.11+（1－0.00493）×92.14=92.07kg/kmol M LWm =0.002×78.11+（1－0.002）×92.14=92.11kg/kmol 2进料板平均摩尔质量的计算 由图解理论板（见图0-0），得 由x F =0.3查得y F =0.5142M VFm =0.5142×78.11+（1－0.5142）×92.14=84.92kg/kmol M LFm =0.3×78.11+（1－0.3）×92.14=87.93kg/kmol由理论板的计算过程可知，提馏段的平均摩尔质量为：mol kg M Vm /50.882/)84.9292.07(=+= mol kg M Lm /02.902/)87.9392.11(=+=4)平均密度计算 ① 气相平均密度计算由理想气体状态方程式计算，即3/51.3)15.27362.112(314.850.8835.127m kg RT M p m Vm m Vm =+⨯⨯==ρ ② 液相平均密度计算液相平均密度计算依下式计算，即：LBBLAALma a ρρρ+=1塔釜液相平均密度的计算。

丙酮和水连续精馏浮阀塔设计说明书一、设计任务1.1 设计题目丙酮-水连续精馏浮阀塔的设计 1.2 原始数据1、塔顶产品(丙酮)：3.0 t/hr, XD =0.98 (质量分率)2、塔顶丙酮回收率：η=0.99 (质量分率)3、原料中丙酮含量：质量分率 = (4.5+1×学号)%=48.5%4、原料处理量：根据1、2、3返算进料F 、xF 、W 、 xW5、精馏方式：学号单号直接蒸汽加热、双号间接蒸汽，44号为间接蒸汽加热 M 丙酮=58g/mol M 水=18g/mol 1.3 设计任务1、确定全套精馏装置的流程，绘出流程图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所需的仪表和装置。

2、精馏塔的工艺设计及结构设计：选定板型，确定塔径、塔高及进料板位置；选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学计算（包括塔板压降，淹塔校核及雾沫夹带量校核等）。

3、作出塔的操作性能图，计算塔的操作弹性。

4、确定与塔身相连的各种管路的直径。

5、计算全塔装置所用的，确定每个换热器的面积并进行初步选型，因采用直接蒸汽加热，还需确定蒸汽鼓泡管的形式和尺寸。

二、设计方案的选择及流程说明2.1 流程说明丙酮-水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。

塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。

塔釜采用直接蒸汽供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。

精馏装置有精馏塔、原料预热器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。

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，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。

丙酮—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。

在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。

2.2 设计方案2.2.1操作压力丙酮-水混合体系在常压下为液态，且丙酮在常压下的沸点为56.48℃，水在常压下的沸点为100℃，两者沸点相差较大容易分离，但丙酮与水会形成共沸物，因此常规精馏塔不能得到无水丙酮，根据设计任务可知，产品要求低于丙酮水共沸物的浓度，故可以在常压就实现精馏，高压或真空操作都会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加。

塔板负荷性能图精馏段塔板负荷性能图（一）雾沫夹带线（I ） 由e v =σ6107.5-⨯(fT ah H u -)2.3式中a u =f T s A A V -==-1677.00106.2sV 0.543 s V （a ）f h =2.5（h W ⨯h OW ）=2.5［h W +2.84310-⨯E(Ws l L 3600)3/2］ 近似取E=1.0 h W =0.044m W l =1.12m 故f h =2.5［0.044+2.84310-⨯(12.13600s L )3/2］=0.110+1.546sL 3/2 （b ）取雾沫夹带极限值e v 为0.1kg 液/kg 气，已知31062.20-⨯=σN/m T H =0.4m将（a ）、（b ）式代入式4-410.1=361062.20107.5--⨯⨯（)1.546L (0.110-0.4 0.543V 2/3ss +）2.3 整理得： s V =3.37-17.942/3sL （1）在操作范围内，任取几个s L 值，依（1）式算出相应得s V 值列于附表1中。

以表中数据作出雾沫夹带线（1），如附图2中线（1）所示。

附表1（二）液泛线（2）Φ（H T +h w ）=h p +h w +h ow +h d 取E=1.0 l w =1.12m h ow =3/2w s )l 3600L (E 100084.2= 3/2s )1.123600L (E 100084.2=0.6185L 3/2S (C)因为 h p =h c +h l +h σh c = 0.051（o O c u ）2（L V ρρ）= 0.051（0o S A c V ）2LV ρρ = 0.051（1445.00.84V S ⨯）276.80594.2=0.0126V 2Sh l =0ε(h w +h ow )=（0.044+0.6185L 3/2S ）×0.6=0.0264+0.3711L 3/2Sh σ =0.00209m所以 h p =h c +h l +h σ=0.0126V 2S +0.0264+0.3711L 3/2S +0.00209 =0.0285+0.0126V 2S +0.37L 3/2S （d ）h d =0.153(OW h l Ls ⋅)2=0.153(045.012.1L s ⨯)2=60.23L 2S (e)将H T =0.4m ，h w 为0.044，Φ=0.5及（c ）（d ）（e ）代入Φ（H T +h w ）=h p +h w +h ow +h d0.5（0.4+0.044）=0.0285+0.0126V 2S +0.37L 3/2S +0.044+0.6185L 3/2S +60.23L 2S 所以 V 2S =11.87-78.45L 3/2S -4780.2L 2S （2）在操作范围内取若干L S 值，以式（2）计算V S 值，列于附表2中，以表中数据作出液泛线（2），如附图2中线（2）所示。

吉林化工学院化工原理课程设计吉林化工学院化工原理课程设计题目苯-甲苯二元物系浮阀精馏塔设计吉林化工学院化工原理课程设计目录设计任务书 (1)摘要 (2)前言 (3)第一章工艺部分 (I)§1.1精馏塔物料衡算 (4)§1.2有关理论板的设计计算 (6)§1.3有关实际板的设计计算 (7)第二章板式塔主要工艺尺寸的设计计算 (9)§2.1物性及塔的工艺条件的设计 (9)§2.2塔和塔板主要工艺尺寸的计算....................................................错误！未定义书签。

§2.3塔板流体力学计算 (16)§2.4塔板负荷性能图 (18)第三章辅助设备及选型 (23)§3.1接管 (23)§3.2筒体与封头 (24)§3.3除沫器 (24)§3.4裙座 (24)§3.5人孔 (24)§3.6塔总高度的设计 (25)第四章辅助设备计算 ······················································································错误！未定义书签。

化工原理课程设计任务书化药1104 赵金金 110150108指导教师周莉莉一、设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔二、原始数据及条件生产能力：年处理乙醇-水混合液2.5万吨（开工率300天/年）原料：乙醇含量为35%（质量百分比）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量不低于90%（质量分数）塔底釜液乙醇含量不高于0.5%（质量分数）塔操作条件：精馏塔塔顶压强：常压进料热状况：泡点进料回流比：自选单板压降：<=0.7kpa塔板类型：浮阀塔工作日：每年300天，每天24小时连续运行厂址：廊坊地区目录前言 (1)第1章塔板的工艺设计方法 (2)第1.1节精馏塔全塔物料衡算 (2)第1.2节常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (2)第1.3节理论塔板的计算 (8)第1.4节塔经的初步计算 (10)第1.5节溢流装置 (11)第1.6节塔板布置及浮阀数目与排列 (13)第2章塔板的流体力学计算 (15)第2.1节气相通过浮阀塔板的压降 (15)第2.2节淹塔 (16)第2.3节液沫夹带 (17)第2.4节塔板负荷性能图 (18)（三）附件设计 (22)（四）塔总体高度的设计 (25)（五）塔附属设备设计 (26)设计体会 (28)主要符号………………………………………………………………………参考文献 (29)结束语 (30)前言塔设备是炼油、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形式，可以分为填料塔和板式塔。

板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。

工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大。

（2）分离效率高。

（3）操作弹性大。

（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。

塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。

板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。

化工原理课程设计题目：正庚烷-正辛烷连续精馏塔设计学院：专业班级：姓名：学号：指导教师：2012年12月13日目录前言 (3)一、设计计划书 (5)流程的设计及说明 (6)二、塔的物料衡算 (7)三、塔板数的确定 (8)（1）相对挥发度的计算 (8)（2）实际塔板数的确定 (9)（3）全塔效率.............................................. .9 四、塔工艺条件及物性数据计算. (10)（1）操作压强的计算 (10)（2）操作温度的计算 (10)（3）平均摩尔质量的计算 (11)（4）平均密度的计算 (11)（5）液体平均粘度的计算 (12)（6）流体平均表面张力的计算 (12)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)（1）塔径 (13)（2）塔有效高度 (14)六、塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 (14)（1）溢流装置 (14)（2）塔板布置 (16)（3）孔数数与开孔率 (16)七、筛板的流体力学验算 (17)（1）气体通过筛板压降相当的液柱高度 (17)（2）液泛的验算 (17)（3）雾沫夹带量的验算 (18)八、塔板负荷性能图 (18)（1）精馏段负荷性能图 (19)（2）提馏段负荷性能图 (19)九、精馏塔的工艺设计计算结果总表 (20)主要符号说明 (23)设计评述 (24)参考书目 (24)前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。

生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。

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，石油化工等工业得到广泛应用。

精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。

实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。