苯-氯苯精馏工艺流程图2004

化工课程设计说明书作者: 学号：学院(系):专业:题目: 苯-氯苯精馏系统的设计指导者：评阅者：年月任务书一设计题目苯——氯苯精馏系统设计二设计任务1 处理能力：150000吨/年；2 进料组成：苯含量50%(质量，下同)；3 工艺要求：塔顶氯苯含量不高于2%，塔底苯含量不高于1%；4 操作条件：常压，泡点进料；5 设备型式：浮阀塔。

三设计内容1 设计方案的确定和流程说明2 精馏塔的工艺设计3 精馏塔的结构设计4 精馏塔的强度设计5 其他主要设备的选型四设计要求1 设计说明书一份；2 设计图纸：a 工艺流程图一张(采用AutoCAD绘制)；b 主要设备总装配图一张(A1)；3 答辩。

五设计完成时间20**.9.3～2007.9.28目录前言 1流程的确定及设计方案 11 塔板类型 12 加料方式 13 进料状况 14 塔顶冷凝方式 25 回流方式 26 加热方式 27 操作压力 2一精馏塔的设计计算31 基本数据 31.1 全塔物料衡算 (3)1.2 各种定性温度 (4)1.3 密度 (4)1.4粘度 (6)1.5表面张力 (7)1.6相对挥发度 (9)2 回流比的确定92.1 最小回流比 (9)2.2 实际回流比 (10)3 各段气液流量134 塔板数的确定144.1 理论塔板数 (14)4.2 实际塔板数 (15)5 塔径的初步设计16二塔板的设计计算171 溢流装置171.1 堰长l w (17)1.2 出口堰高h w (17)1.3 降液管 (18)2 塔板的设计182.1 浮阀的数目与排列 (19)2.2 气体通过浮阀塔板的压降h p (21)2.3 液泛 (22)2.4 雾沫夹带 (22)3 塔的负荷性能图243.1 雾沫夹带线 (24)3.2 漏液线 (25)3.3 液相下限 (25)3.4 液相上限 (25)3.5 液泛线 (25)三塔附件291 接管291.1 进料管 (29)1.2 回流管 (29)1.3 塔釜出料管 (30)1.4 塔顶蒸汽出料管 (30)1.5 塔釜进气管 (30)1.6 法兰的选择 (30)2 塔顶吊柱313 除沫器314 筒体与封头324.1 筒体 (32)4.2 封头 (33)5 裙座336 人孔346.1 人孔 (34)6.2 补强 (34)四塔的总体高度351 塔顶部空间高度H D352 进料板高度H F353 设置有人孔的塔板间距H P364 封头高度H1365 裙座高度H2366 塔底空间高度H B367总高度H 36五塔所受的载荷361 重力载荷361.1 筒体重量 (36)1.2 塔板重量 (36)1.3 保温层重量 (37)1.4 扶梯与平台 (37)1.5 塔总重估算 (37)2 风载荷37六塔的其它附属设备381 原料预热器的选择382 泵的选取383 冷凝器和再沸器39参考文献41课程设计小结 (42)前言塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。

一、概述塔设备是化工、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。

化工厂或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环保等各个方面，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（见表1—1）。

它所好用的刚才重量在各类工艺设备中也属较多（见表1—2）。

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。

表1-1 化工生产装置中各类工艺设备所占投资的比例表1-2 化工生产装置中塔设备所占的重量比例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。

板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。

工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。

筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，呈正三角形排列。

上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群）。

筛板塔是1932年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。

其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。

但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故近年我国对筛板的应用日益增多，所以在本设计中设计该种塔型。

化工原理课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书目录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (1)一．设计题目 (1)二．操作条件 (1)三．塔板类型 (1)四．工作日 (2)五．厂址........................................ 错误!未定义书签。

六．设计内容 (2)七．设计基础数据 (2)符号说明 (2)设计方案 (5)一．设计方案的思考 (5)二．设计方案的特点 (5)三．工艺流程 (5)苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书 (5)一．设计方案的确定及工艺流程的说明 (5)二．全塔的物料衡算 (6)三．塔板数的确定 (6)四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (9)五．精馏段的汽液负荷计算........................ 错误!未定义书签。

六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (13)七．塔板负荷性能图 (17)八．附属设备的的计算及选型 (21)筛板塔设计计算结果 (31)设计评述 (32)一．设计原则确定 (32)二．操作条件的确定 (33)设计感想 (34)苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务一．设计条件年产纯度为99.5%的氯苯4万吨，原料液为苯和氯苯的的混合液，其中氯苯含量中为38%（质量百分数），其余为苯，采用泡点进料，要求塔顶氯苯含量不高于2%，精馏塔顶压强为4kPa（表压），单板压降不大于0.7kPa，采用300天/年工作日连续生产。

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，自选；4．压降不大于0.7kPa；三．塔板类型筛板或浮阀塔板（F1型）。

四．工作日每年300天，每天24小时连续运行五．计内容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.设计计算结果总表。

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。

目录第一章概述 (1)1.1精馏塔操作对设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (1)1.3精馏塔的设计步骤 (2)1.4操作条件的确定 (2)1.5确定设计方案的原则 (3)第二章板式精馏塔的工艺计算 (5)2.1物料衡算与操作线方程 (5)2.2常规塔 (5)2.3塔板数的确定及实际塔板数的求取 (6)2.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计 (9)第三章精馏塔的工艺尺寸计算 (12)3.1塔径的计算： (12)3.2精馏塔的有效高度： (14)第四章塔板主要工艺尺寸的计算 (15)4.1溢流装置的计算： (15)4.2塔板布置： (16)第五章筛板的流体力学验算 (18)5.1塔板压降： (18)5.2液面落差: (19)5.3液沫夹带: (19)5.4漏液: (19)5.5液泛: (20)第六章塔板负荷性能图 (21)6.1漏液线: (21)6.2液沫夹带线： (21)6.3液相负荷下限线： (22)6.4液相负荷上限线： (23)6.5液泛线： (23)6.6操作点的确定和操作弹性的计算： (24)第七章冷凝器 (27)7.1确定物性参数： (27)7.2工艺结构尺寸的计算： (27)第八章换热器核算 (30)8.1热量核算： (30)8.2换热器内流体的流动阻力： (31)第九章再沸器 (33)9.1设计条件： (33)9.2估算设备尺寸： (33)9.3传热系数的校核： (34)参考文献 (37)后记及其他 (38)第一章概述1.1精馏塔操作对设备的要求塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，他可以使气（或汽）或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，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方面都有重大影响。

塔设备中常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。

此外，工业气体的冷却和回收、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和减湿等。

目录一、绪论------------------------------------------1二、设计任务--------------------------------------三、工艺选择依据-----------------------------------四、工艺流程图------------------------------------五、模拟计算结果----------------------------------六、设备选型---------------------------------------七、环保与安全------------------------------------八、参考文献--------------------------------------、一、绪论正丁醇主要用于制造邻苯二甲酸脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，也是有机合成中制丁醛丁酸丁胺和乳酸丁酯等的原料。

生产中性染料的工艺过程中产生大量含正丁醇等有机溶剂的废水正丁醇的回收具有非常重要的意义。

进行正丁醇的回收不仅可以节约资金消耗且减少其对环境和生物造成的污染具有重要的经济和环保意义。

正丁醇与水在低温下部分互溶，20℃时水中能溶解7.7%（质量分数）的正丁醇。

正丁醇中能溶解20.1%的水蒸馏时形成共沸物（共沸点90.3，正丁醇含量为55.5%），因此给正丁醇水体系的分离带来困难。

目前国内已有报道采用盐效应萃取法对含正丁醇的废水进行处理，同时为了改善有机溶剂的污染提出了离子液体萃取法，但这些方法不能直接用于工业化而共沸精馏法是一种很有效的分离方法，且适用于工业化。

本研究选用共沸精馏法，采用模拟软件对回收正丁醇过程进行了工艺模拟与优化并对该装置进行优化节能，为正丁醇废水回收装置的技术改造提供基础数据。

二、设计任务（1）设计题目分离正丁醇-水混合水溶液的共沸精馏设计（2）设计数据及条件处理量：20 t/d原料：正丁醇含量5 wt%的水溶液，热公用工程0.4 MPa的蒸汽，冷公用工程循环水（20-30 ℃）精馏塔要求：精馏塔为填料塔，填料为CY700，塔径为600 mm。

1. 化工课程设计任务书1.1 设计题目：苯-氯苯精馏系统的设计—精馏塔设计1.2 设计任务：1、处理能力：200000吨/年；2、进料组成：氯苯含量35％（质量，下同）；3、工艺要求：％，塔顶氯苯含量不高于2％；4、操作条件：常压,泡点进料；5、设备型式：浮阀塔1.3 设计内容：1、设计方案的确定和流程的说明；2、精馏塔的工艺设计3、精馏塔的结构设计4、精馏塔的强度设计5、其他主要设备的选型1.4 设计要求：1、设计说明书一份；2、设计图纸：a、工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制）；b、主要设备总装配图一张（A1）；3、答辩。

1.5 设计完成时间～2 精馏塔的工艺设计设计方案的确定本设计的任务为分离苯－氯苯混合物，采用浮阀塔进行连续精馏分离；加料方式采用泵加料，先经过原料预热器，用水蒸气加热至泡点进料；塔顶安装全凝器，用冷却水冷凝，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；回流方式采用重力回流；取操作回流比为最小回流比的2 倍；塔底采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

全塔物料衡算系统的物料衡算使进入系统原料及其他物料与排出装置的产品及其他物料消耗量达到质量平衡，这是设计最基本的要求，也是检验生产是否正常的基本方法。

(1) 原料液及塔顶、塔底摩尔分率原料液中轻组分质量分数为65％的摩尔分率：72798.056.112/3511.78/6511.78/65=+=F x塔顶轻组分质量分数为98％的摩尔分率：98604.056.112/211.78/9811.78/98=+=D x％的摩尔分率:0028795.056.112/8.9911.78/2.011.78/2.0=+=w x(2) 原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量原料液：48102.87)72798.01(56.11272798.011.78=-⨯+⨯=F M kg/kmol塔 顶：kmol kg M D /59107.78)98604.01(56.11298604.011.78=-⨯+⨯= 塔 底：kmol kg M W /4608.112)0028795.01(56.1120028795.011.78=-⨯+⨯=(3) 物料衡算F=20万吨/年，工作日为300天，每天24小时连续进行 进料量：s kmol M F F /0882.048102.87360024300200000000360024300200000000=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=物料衡算式为： F=D+WF D W Fx Dx Wx =+式中 D —塔顶液相产品，kmol/s ； W —塔底产品，kmol/s代入数据联立求解得： D= kmol/s W=物性数据估算[1]温度表1 常压下苯－氯苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系序号温度XY序号温度XY1 0 0 132 143 154 165 176 187 198 209 21 10 22 11 23 1 1 12由表1中数据作出苯－氯苯混合液的t-x-y 图，见下图1。

苯—氯苯精馏塔工艺及冷凝器设计毕业设计苯—氯苯精馏塔工艺及冷凝器设计毕业设计新疆工程学院毕业论文（设计）2013 届题目苯—氯苯精馏塔工艺及冷凝器设计专业煤炭深加工与利用学生姓名学号2010231118 小组成员指导教师完成日期2013-4-8 新疆工程学院教务处印制新疆工程学院毕业论文（设计）任务书班级煤化10-4（1）专业煤炭深加工与利用姓名邹成龙日期2013-3-20 1、设计（论文）题目：苯-氯苯精馏塔工艺冷凝器选型设计2、设计（论文）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，独立完成。

（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。

（3）设计任务明确，思路清晰。

（4）设计方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定及依据充分可靠。

（5）格式规范，严格按系部制定的设计格式模板调整格式。

（6）所有学生必须在规定时间交论文初稿。

3、论文（设计）日期：任务下达日期2013.2.20 完成日期2013.4.8 4、指导教师签字：新疆工程学院毕业论文（设计）成绩评定报告序号评分指标具体要求分数范围得分 1 学习态度努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。

0—10分2 能力与质量调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解设计任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。

0—15分综合能力设计能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。

0—25分论文（设计）质量计算准确可靠有依据、分析逻辑清晰、正确合理，0—20分 3 工作量内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。

绘图(表)符合要求。

0—15分4 撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范，0—15分合计0—100分评语：成绩：评阅人（签名）：日期：毕业设计答辩及综合成绩答辩情况自述情况清晰、完整流利简练清晰完整完整熟悉内容基本完整熟悉内容不熟悉内容提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩小组评语及建议成绩：答辩委员会综合成绩：答辩委员会主任签字：年月日苯—氯苯精馏塔工艺及冷凝器选型设计学号：2010231118 学生：邹成龙(新疆工程学院, 乌鲁木齐830091) 摘要：在给定的工艺条件下，确定设计方案，通过对工艺流程的了解进行以下内容的设计，内容包括塔设备的概述、工艺过程流程图及过程简介、工艺部分的设计计算，塔辅助设备的设计计算以及物性数据t-x-y图、相平衡x-y图、图解法求理论塔板数图、符合性能图和阀孔分布图，最后，进行数据汇总。

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。

苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计苯和氯苯是在化工工业中广泛使用的两种有机溶剂。

在许多工艺过程中，需要对苯和氯苯进行分离，以便获得纯度较高的单一组分。

苯-氯苯分离过程板式精馏塔的设计就是为了实现这一分离目标。

苯和氯苯具有相似的物理性质，如沸点接近、相对挥发度相近等。

因此，采用传统的串级精馏方法往往需要多个精馏塔，投资和操作成本较高。

为了降低成本并提高分离效率，设计一个优化的板式精馏塔变得十分必要。

通过合理的板式精馏塔设计，可以充分利用板式精馏塔的优势，如高效传质、较小的压降等。

精心设计的板式精馏塔可以提高分离效率，减少能源消耗，同时降低设备投资和操作费用。

因此，苯-氯苯分离过程板式精馏塔的设计具有重要的实际意义和应用价值。

通过研究和设计出适用于该特定分离过程的精密精馏塔，可以为化工工业提供经济高效的分离方案，促进工艺的改进和发展。

板式精馏塔是一种常见的分离设备，它基于传质和传热原理实现液体混合物的分离。

板式精馏塔通过在塔内设置多层狭窄的板材，形成一系列的塔板，每个塔板上分别装置气液分布装置，以实现液体和气体的充分接触与混合。

传质原理在板式精馏塔中，传质是实现液相和气相分离的关键。

当气体从塔底部向上通过塔板时，与塔板上的液体接触，发生传质过程。

传质主要通过质量扩散实现，其中气体中的组分会逐渐向液相扩散，而液体中的组分会逐渐向气相扩散。

这样，液态和气态组分之间的质量传递就得以实现，从而实现分离。

传热原理传热在板式精馏塔中扮演着重要角色，它是实现温度差异对液体和气体组分蒸发和冷凝的关键。

在塔内，热量从塔底部通过液体传递到塔顶部，使部分液体蒸发成气体。

而在塔顶部，冷凝器对气体进行冷凝，使其变为液体。

这样，通过热量的传递和相变过程，液体和气体的分离就得以实现。

综上所述，板式精馏塔通过传质和传热原理实现苯和氯苯分离。

通过控制塔板上液体和气体的接触和传递过程，可以实现两种组分之间的有效分离。

本文将详细讲解苯-氯苯分离过程板式精馏塔的设计步骤，包括物料平衡、能量平衡、传质计算、板式选型等。

课程设计题目—苯-氯苯分离过程筛板精馏塔设计2.3 万吨、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，已知原料液的处理量为2.3 万吨，设塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，塔底馏出液中含苯不高于0.2%，原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。

、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.冷却水温度：35℃；7.年工作日300天，每天24 小时连续运行三、设计内容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. 塔板流体力学性能的计算；苯- 氯苯板式精馏塔的工艺设计7. 塔板负荷性能图的绘制；8. 塔的工艺计算结果汇总一览表；9. 生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；10. 对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论四、基础数据1. 组分的饱和蒸汽压 p i （mmHg ）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 ρA 912 1.187t 推荐： ρA 912.13 1.1886t氯苯 ρB 1127 1.111t推荐： ρB 1124.4 1.0657 t 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 σm 可按下式计算：2001 级学生用化工原理课程设计示范苯- 氯苯板式精馏塔的工艺设计4. 液体的粘度 μ L5. 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： σA σBmσA x B σB xx A 、x B 为 A 、B 组分的摩尔分率）苯- 氯苯板式精馏塔的工艺设计目录一．前言 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .5 二 ．产品简介 (8)三、设计方案的确定及工艺流程的说明 (9)四、全塔的物料衡算............................................................ 1.1.1. ............................................................................................... 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 .................................. 1.12. ............................................................................................... 平均摩尔质量r 20.38 10.380.38 t c t 2 t c t 1 氯苯的临界温度：t c 359.2 C ) 6.其他物性数据可查化工原理附录2001 级学生用化工原理课程设计示范............................................................ 1..1.3................................................................................................ 料液及塔顶底产品的摩尔流率 ............................................................ 1.. 1五、塔板数的确定 (12)1 .理论塔板数的求取 (12)2............................................................................实际塔板数 . (13)2.1全塔效率 (13)六、塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14)1.................................................................................................. 平均压强 (15)2.................................................................................................. 平均温度 (15)3.................................................................................................. 平均分子量 . (13)4.................................................................................................. 平均密度 (14)4.1液相平均密度 (14)5.................................................................................................. 液体的平均表面张力 .. (14)6.................................................................................................. 液体的平均粘度 (15)七、精馏段的汽液负荷计算 (18)八、塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (22)1.................................................................................................. 塔径 . (22)2.................................................................................................. 塔板工艺结构尺寸的设计与计算.. (22)1.1溢流装置 (22)1.2溢流堰长（出口堰长） (22)1.3出口堰高 (17)1.4 降液管的底隙高度 (23)3.................................................................................................. 塔板布置 (23)4.................................................................................................. 开孔数和开孔率 (23)5............................................................................................. 塔高的计算 .. (23)九、塔板上的流体力学验算 (24)1.................................................................................................. 气体通过筛板压降和的验算 (24)2.................................................................................................. 气体通过板上液层的压降.. (25)3.................................................................................................. 雾沫夹带量的验算 . (25)2001 级学生用化工原理课程设计示范苯- 氯苯板式精馏塔的工艺设计4. ................................................................................................. 漏液的验算 . (26)5. ................................................................................................. 液泛的验算 . (26)十、塔板负荷性能图 (27)1. ................................................................................................. 雾沫夹带线 . (27)2. ................................................................................................. 液泛线（2） .. (24)3. ................................................................................................. 液相负荷上限线（3） (23)4. ................................................................................................. 漏液线（气相负荷下限线）（4） (23)5. ................................................................................................. 液相负荷下限线（5） (23)十一、精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (28)十二、结束语 (28)十三、参考文献 (29)十四、思考题 (29)苯- 氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书、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-氯苯分离精馏塔设计摘要：氯苯作为一种重要的基本有机合成原料，在生产上应用广泛，由苯液相氯化法制得的氯苯中含有一定量的苯，本设计为一连续精馏塔，用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯。

本设计选用了效率、经济、安全等各个方面综合性能较好的内件产品，采用了板式精馏塔，塔板选用筛板。

筛板塔结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。

本设计主要完成了工艺计算和设备设计两方面的内容，设计思想主要依照GB150-1998《钢制压力容器》。

工艺计算确定塔径为0.8m，塔总高度为9.9m。

设备设计部分，确定筒体材料为16MnR，筒体名义厚度为8mm。

根据《过程设备设计》及JB4737-95确定封头为标准椭圆型封头，公称直径为800mm，曲面高度200mm，直边高度为25mm，厚度为8mm；液体和气体进出口接管法兰都选用标准为HG20593-97的突面（RF）型板式平焊钢管制法兰(PL)；丝网除沫器选用SP型过滤网；因为本设计没有特殊要求，故选用的是圆筒形裙座，直径为800mm。

最后进行了筒体和封头的强度和稳定性计算，各人孔和接管的开孔补强计算，筒体的强度和稳定性以及水压试验的校核，通过校核，确定本设计的塔体壁厚、高度等在设计压力下均符合要求。

关键词：氯苯；精馏；筛板塔The design of distillation column about the separationOf benzene and chlorobenzeneAbstract:Chlorobenzene as an important basic organic synthesis raw material, widely used in production, the rule of law by a benzene liquid-phase chlorination of p contains a certain amount of benzene, the design for a continuous distillation column for separation volatile benzene and chlorobenzene is not easy. The design chooses the integrated product of good synthesized function with efficiency, economic, security and other aspects .It will be better that choosing rectifying tray Tower and sieve as tray.The sieve tower has mang advantages such as simple structure and low price,besides liquid drop on the surface of plate is small. It has a low pressure , but a larger capacity of production. At last gas in tower spreads evenly with a higher efficiency of mass transfer . The design completes the process calculation which defines that the tower diameter is 800mm and the overall height is 9.9m, and equipment design which defines that the material of the barrel is 16MnR and the nominal thickness is 8 mm according to the Steel Pressure Vessel (GB150-1998).The design selectes the standard elliptic heads whose diameter is 800mm, surface height is 200mm, straight flange height is 25mm according to the Process Equipment Design and JB4737-95. The piping flanges of import and export of liquid and gas are all used the RFPF according to HG 20593-97.The wire mesh demister selects the SP filter screen. The design has no specific requirements so that the cylindrical skirt is selected, whose diameter is 800mm..Finally the design conducts the festigkeit and stability ueberpruefung and so on, and defines the thickness and height of the tower body all conform the requirements under the design pressure.Keywords: chlorobenzene,distillation,plate column目录第1章绪论 (1)1.1 精馏原理 (1)1.2 塔设备概述 (1)1.3 氯苯简介 (2)第2章苯-氯苯分离精馏 (3)2.1 工艺流程 (3)2.2设备选型 (4)2.2.1 塔设备的选型 (4)2.2.2 塔板的类型与选择 (5)2.3 操作条件的选择 (6)第3章工艺计算 (7)3.1 计算准备 (7)3.2 精馏塔的物料衡算 (7)3.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7)3.2.2 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7)3.2.3 物料衡算 (7)3.3 塔板数的确定 (8)3.3.1 理论板层数N T的求取 (8)3.3.2 实际板层数的求取 (10)3.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)3.4.1 操作压力计算 (10)3.4.2 操作温度计算 (10)3.4.3 平均摩尔质量计算 (11)3.4.4 平均密度计算 (11)3.4.5 液体平均表面张力计算 (13)3.4.6 液体平均粘度计算 (13)3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (14)3.5.1 塔径的计算 (14)3.5.2 精馏塔有效高度计算 (17)3.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (18)3.6.1 溢流装置计算 (18)3.6.2 塔板布置 (21)3.7 筛板的流体力学验算 (23)3.7.1 塔板压降 (23)3.7.2 液面落差 (25)3.7.3 液沫夹带 (25)3.7.4 漏液 (26)3.7.5 液泛 (26)3.8 塔板负荷性能图 (27)3.8.1 精馏段塔板负荷性能图 (27)3.8.2 提馏段塔板负荷性能图 (30)第4章筒体设计 (36)4.1 材料选择 (36)4.1.1 材料选择依据 (36)4.1.2 材料选择 (37)4.2 结构形式 (37)4.3 筒体厚度确定 (38)4.3.1 计算准备 (38)4.3.2 筒体厚度 (38)第5章封头设计 (40)5.1 封头形式选择 (40)5.1.1 常见封头型式 (40)5.2 封头计算 (41)5.2.1 封头材料 (41)5.2.2 封头厚度的计算 (41)第6章开孔设计 (43)6.1 人孔的选择 (43)6.2 管道内径计算分析 (43)6.2.1 进料管计算 (43)6.2.2 塔顶蒸汽出口管计算 (44)6.2.3 回流管计算 (44)6.2.4 釜液出口管计算 (44)6.2.5 气体进口管计算 (45)6.3 管道法兰选择 (45)第7章开孔补强 (46)7.1 补强结构的选择 (46)7.2 补强计算 (46)7.2.1 开孔所需补强面积 (46)7.2.2 有效补强范围 (47)第8章裙座的选择 (50)第9章辅助装置及附件 (51)9.1 除沫器 (51)9.1.1 操作气速的计算 (51)9.1.2 直径D N的计算 (51)9.2 梯子手柄 (52)9.3 操作平台与梯子 (52)第10章压力试验 (53)10.1 试验目的 (53)10.2 试验压力 (53)10.3 校核试验时圆筒的薄膜应力 (53)结论 (55)致谢 (56)参考文献 (57)第1章绪论1.1 精馏原理精馏是分离液体混合物最常用一种作，在化工、炼油等工业中应用很广。

苯-氯苯连续精馏塔的设计书一. 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. 进精馏塔的原料液含苯40%（质量%，下同），其余为氯苯；2. 产品含苯不低于95%，釜液苯含量不高于2%；3. 生产能力为96 吨/day（24h）原料液。

4. 操作条件（1）塔顶压强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（5）单板压降≤ 0.7kPa。

三. 设备形式：筛板塔或浮阀塔四. 有关物性参数五. 设计内容（一）设计方案的确定及流程说明（二）精馏塔的物料衡算（三）塔板数的确定1、理论塔板数计算2、实际塔板数计算（四）塔体工艺尺寸计算1、塔径的计算2、塔的有效高度计算（五）塔板主要工艺尺寸的计算（1）溢流装置计算（堰长、堰高、弓形降液管宽度和截面积、降液管底隙高度）（2）塔板布置（边缘区宽度确定、开孔区面积计算、筛孔计算及排列）（3）塔板的流体力学验算（4）塔板的负荷性能图（六）设计结果概要或设计一览表（七）辅助设备选型与计算（八）生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图（九）对本设计的评述或有关问题的分析讨论符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 Af---- 降液管的截面积, m2 Ao---- 筛孔区面积, m2A T ----塔的截面积 m2△PP----气体通过每层筛板的压降C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距C20----表面张力为20mN/m的负荷因子do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度D----塔径 m Wc----边缘无效区宽度ev----液沫夹带量 kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度ET----总板效率Ws----破沫区宽度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩尔质量 kg/kmoltm----平均温度℃g----重力加速度 9.81m/s2Z----板式塔的有效高度Fo----筛孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2)hl----进口堰与降液管间的水平距离 m θ----液体在降液管内停留时间hc----与干板压降相当的液柱高度 mυ----粘度hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度 m ρ----密度hf----塔板上鼓层高度 m σ----表面张力hL----板上清液层高度 mΨ----液体密度校正系数h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m 下标ho----降液管的义底隙高度 m max----最大的how----堰上液层高度 m min----最小的hW----出口堰高度 m L----液相的h’W----进口堰高度 m V----气相的hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度 mH----板式塔高度 mHB----塔底空间高度 mHd----降液管内清液层高度 mHD----塔顶空间高度 mHF----进料板处塔板间距 mHP----人孔处塔板间距 mH----塔板间距 mT----封头高度 mH1----裙座高度 mH2K----稳定系数----堰长 mlWLh----液体体积流量 m3/hLs----液体体积流量 m3/sn----筛孔数目P----操作压力 KPa△P---压力降 KPa△Pp---气体通过每层筛的压降 KPaT----理论板层数u----空塔气速 m/s----漏夜点气速 m/su0,minu’ ----液体通过降液管底隙的速度 m/s o----气体体积流量 m3/hVhV----气体体积流量 m3/ss----边缘无效区宽度 mWc----弓形降液管宽度 mWdW----破沫区宽度 msZ ---- 板式塔的有效高度 m希腊字母δ----筛板的厚度 mτ----液体在降液管内停留的时间 sυ----粘度 mPa.sρ----密度 kg/m3----表面张力N/mφ----开孔率无因次α----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的筛板塔的工艺设计计算结果总表：板式塔设计 一、设计方案的选定及流程简图1.设计任务为二元精馏，宜采用连续精馏过程。

、第一章绪论1.1 产品生产发展概况氯化苯首次合成于十九世纪中,1909年由英国威德奈斯(Widnas)碱业联合公司实现。

1915年美国虎克与道公司亦相继投产。

在第一次世界大战期间,大量氯苯用于军用爆炸的苦味酸。

1920年前后道公司开发了两种消耗大量氯苯的用途,其一为生产胺类,另一是生产苯酚氯苯为无色液体，1940年到1960年间，大量用于生产滴滴涕(DDT)杀虫剂。

1960年后，DDT逐渐被高效低残毒的其他农药所取代，氯苯的需求量日趋下降。

主要用做乙基纤维素和许多树脂的溶剂，生产多种其他苯系中间体，如硝基氯苯等。

其美国、西欧、日本为氯苯的主要生产及消费国,近几年其总生产能力为32.7万吨/年。

1.2 产品性质、作用与用途及国家标准1.2.1 产品性质外观与性状：无色透明液体，具有苦杏仁味。

熔点(℃)：-45.2相对密度（水=1）：1.10沸点(℃)：132.2相对蒸气密度（空气=1）：3.9分子式：C6H5Cl分子量：112.56相对蒸气密度（空气=1）：3.9分子式：C6H5Cl分子量：112.56饱和蒸气压(kPa)：1.33(20℃)临界温度(℃)：359.2临界压力(MPa)：4.52辛醇/水分配系数的对数值：2.84闪点(℃)：28爆炸上限%(V/V)：9.6引燃温度(℃)：590爆炸下限%(V/V)：1.3溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿、二硫化碳、苯等多数有机溶剂。

1.2.2 产品作用及用途染料、医药工业用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基酚等有机中间体。

橡胶工业用于制造橡胶助剂。

农药工业用于制造DDT, 涂料工业用于制造油漆。

轻工工业用于制造干洗剂和快干油墨。

化工生产中用作溶剂和传热介质。

分析化学中用作化学试剂。

1.2.3 产品国家标准因为氯苯属于有毒性物质，所以采用 GB13690-92 和 GB6944-86 两个国家标准。

1.3 原料的性质及来源1.3.1 原料的性质苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，其密度小于水，具有强烈的芳香气味。