设计一座苯-氯苯连续板式精馏塔

学号：HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书G RADUATE D ESIGN设计题目：10000t/a苯-氯苯连续精馏塔设计学生XX：专业班级：学院：指导教师：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。

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。

工艺计算确定塔径为0.6m，塔总高度为8.266m。

设备设计部分，确定筒体材料为16MnR，筒体名义厚度为8mm。

标准椭圆型封头，公称直径为600mm，曲面高度175mm，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；本设计选用的是圆筒形裙座，直径为600mm。

最后进行了筒体和封头的强度和稳定性计算，各手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AbstractChlorobenzene as an important basic organic synthesis raw material, widely used in production. The design for a continuous distillation, used for the separation of volatile benzene and less volatile chlorobenzene. 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 pletes the process calculation which defines that the tower diameter is 600mm and the overall height is 8.266m, and equipment design which defines that the material of the barrel is 16MnR and the nominal thickness is 8mm. The design selected the standard elliptic heads whose diameter is 600mm, surface height is 175mm, and straight flange height is 25mm. 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. This design uses a cylindrical skirt, diameter of 600mm. The cylinder and the head strength and stability calculation, the hand hole and over the opening Buqiang calculation.Cylinder intensity and stability as well as hydrostatic test check, by check, determine the design of the wall thickness of the tower body, height under pressure to meet the requirements in design.Keywords: chlorobenzene, distillation, plate column目录第1章绪论11.1 精馏塔国内外发展状况及现状11.2 课题来源11.3 精馏原理11.4 塔设备概述21.5 氯苯简介3第2章苯-氯苯分离精馏42.1 工艺流程42.2 设备选型42.2.1 塔设备的选型52.2.2 塔板的类型与选择62.3 操作条件的选择7第3章工艺计算83.1 计算准备83.2 精馏塔的物料衡算83.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率83.2.2 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量83.2.3 物料衡算83.3 塔板数的确定93.3.1 理论板层数NT的求取93.3.2 实际板层数的求取113.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算113.4.1 操作压力计算113.4.2 操作温度计算123.4.3 平均摩尔质量计算123.4.4 平均密度计算133.4.5 液体平均表面X力计算143.4.6 液体平均粘度计算153.5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算163.5.1 塔径的计算163.5.2 精馏塔有效高度计算193.6 塔板主要工艺尺寸的计算203.6.1 溢流装置计算203.6.2 塔板布置233.7 筛板的流体力学验算253.7.1 塔板压降253.7.2 液面落差273.7.3 液沫夹带273.7.4 漏液283.7.5 液泛283.8 塔板负荷性能图293.8.1 精馏段塔板负荷性能图293.8.2 提馏段塔板负荷性能图33 第4章筒体设计384.1 材料选择384.1.1 材料选择依据384.1.2 材料选择394.2 结构形式394.3 筒体厚度确定404.3.1 计算准备404.3.2 筒体厚度40第5章封头设计425.1 封头形式选择425.1.1 常见封头型式425.2 封头计算435.2.1 封头材料435.2.2 封头厚度的计算43第6章开孔设计456.1 手孔的选择456.2 管道内径计算分析456.2.1 进料管计算456.2.2 塔顶蒸汽出口管计算466.2.3 回流管计算466.2.4 釜液出口管计算466.2.5 气体进口管计算476.3 管道法兰选择47第7章开孔补强487.1 补强结构的选择487.2 补强计算487.2.1 开孔所需补强面积487.2.2 有效补强X围49第8章裙座的选择52第9章辅助装置及附件539.1 除沫器539.1.1 操作气速的计算539.1.2 直径DN的计算539.2 梯子手柄549.3 操作平台与梯子549.4 吊柱54第10章压力试验5510.1 试验目的5510.2 试验压力5510.3 校核试验时圆筒的薄膜应力55 第11章塔设备载荷计算5711.1 质量载荷5711.1.1 筒体圆筒、封头、裙座质量m570111.1.2 塔内构件质量m570211.1.3 保温层质量m57035711.1.4 平台、扶梯质量m045811.1.5 操作时物料质量m055811.1.6 附件质量ma5811.1.7 冲水质量mw5811.1.8 偏心质量me11.1.9 各种质量载荷：5811.2 风载荷和风弯矩5811.2.1.1 风载荷计算示例5811.2.1.2 各段塔风载荷计算结果5811.2.2 风弯矩计算5911.2.3 地震弯矩计算5911.2.4 各种载荷引起的轴向应力6011.3 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核6111.4 塔设备结构上的设计6311.4.1基础环设计6311.4.2地脚螺栓计算64结论66致谢67参考文献68第1章绪论1.1 精馏塔国内外发展状况及现状气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。

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。

苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书〔精馏段局部〕化学与环境工程学院化工与资料系2004年5月27日课程设计标题一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计一、设计标题设计一座苯-氯苯延续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。

原料液中含氯苯为35%〔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，自选；3.回流比，自选；4.塔釜加热蒸汽压力506kPa；5.单板压降不大于0.7kPa；6.年任务日330天，每天24小时延续运转。

三、设计内容1.设计方案确实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.塔内流体力学功用的设计计算；5.塔板负荷功用图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.辅佐设备的选型与计算；8.消费工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；9.对本设计的评述或对有关效果的剖析与讨论。

四、基础数据p〔mmHg〕1.组分的饱和蒸汽压i2.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 引荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 引荐：t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。

3.组分的外表张力σ〔mN/m 〕双组分混合液体的外表张力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 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。

附参考答案：苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书〔精馏段局部〕苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书〔精馏段局部〕一、设计方案确实定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入延续板式精馏塔〔筛板塔〕，塔顶上升蒸汽流采用强迫循环式列管全凝器冷凝后一局部作为回流液，其他作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。

设计任务一. 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，m2Af---- 降液管的截面积, m2Ao---- 筛孔区面积, m2A T----塔的截面积m2△P P----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e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度E T----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/kmolt m----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h c----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h L----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h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----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mH B----塔底空间高度mHd----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH P----人孔处塔板间距mH T----塔板间距mH1----封头高度mH2----裙座高度mK----稳定系数l W----堰长mLh----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/su0,min----漏夜点气速m/su o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/hV s----气体体积流量m3/sW c----边缘无效区宽度mW d----弓形降液管宽度mW s ----破沫区宽度mZ ---- 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。

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/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 (9)5）液体的平均表面力 (10)6）液体的平均粘度 (10)（四）精馏段的汽液负荷计算 (10)（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 (11)（六）塔板上的流体力学验算 (13)1）气体通过筛板压降和的验算 (13)2）雾沫夹带量的验算 (15)3）漏液的验算 (15)4）液泛的验算 (15)（七）塔板负荷性能图 (16)1）雾沫夹带线（1） (16)2）液泛线（2） (17)3）液相负荷上限线（3） (17)4）漏液线（气相负荷下限线）（4） (17)5）液相负荷下限线（5） (18)（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (20)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算 (21)（十）主要符号说明 (23)四、对设计过程的评述和感受 (24)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。

课程设计说明书目 录一、苯-氯苯分离过程板式精馏塔的设计任务书..................................................................... - 1 -设计题目 .............................................................................................................................. - 1 - 操作条件 .............................................................................................................................. - 1 - 塔设备型式 .......................................................................................................................... - 1 - 设备工作日 .......................................................................................................................... - 1 - 厂址...................................................................................................................................... - 1 - 主要设计内容 ...................................................................................................................... - 1 - 1.7 基础数据 ....................................................................................................................... - 2 - 二、产品与设计方案简介 .......................................................................................................... - 3 -1.产品性质、质量指标 ....................................................................................................... - 3 - ............................................................................................................................................. - 4 - 三、工艺计算及主体设备设计 .................................................................................................. - 4 -............................................................................................................................................. - 4 -1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ................................................................ - 4 - ...................................................................................................................................... - 5 - ............................................................................................................................................. - 5 -T N 的确定 .................................................................................................................. - 5 -p N ...................................................................................................................................... - 7 -...................................................................................................................................... - 7 - ...................................................................................................................................... - 8 - ............................................................................................................................................. - 8 -...................................................................................................................................... - 8 - ...................................................................................................................................... - 8 - .................................................................................................................................... - 10 - .................................................................................................................................... - 10 - .................................................................................................................................... - 11 - .................................................................................................................................... - 12 -四、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ............................................................................................ - 13 -........................................................................................................................................... - 13 -1.1精馏段的气、液相体积流率 .............................................................................. - 13 - 1.2提馏段的气、液相体积流率 .............................................................................. - 14 - ........................................................................................................................................... - 15 -.................................................................................................................................... - 15 - .................................................................................................................................... - 15 -五、塔板工艺结构尺寸的设计与计算 .................................................................................... - 15 -........................................................................................................................................... - 16 -1.1溢流堰长（出口堰长）w l ................................................................................. - 16 -ow L w h h h -= ........................................................................................................... - 16 -d W 和降液管的面积f A ........................................................................................... - 16 -.................................................................................................................................... - 16 -o h ............................................................................................................................... - 16 -........................................................................................................................................... - 17 - .................................................................................................................................... - 17 -c W 与安定区宽度s W ................................................................................................ - 17 - a A ............................................................................................................................. - 17 -n 和开孔率 .................................................................................................................... - 17 -六．塔板上的流体力学验算 .................................................................................................... - 18 - ........................................................................................................................................... - 18 -l h ............................................................................................................................... - 18 - σh .............................................................................................................................. - 19 -1.4气体通过每层筛板的压降（单板压降）p h 和p p Δ ........................................ - 19 -v e 的验算 ........................................................................................................................... - 19 -........................................................................................................................................... - 19 - ........................................................................................................................................... - 20 - 七、塔板负荷性能图 ................................................................................................................ - 21 -1.漏液线（气相负荷下限线） ......................................................................................... - 21 - ........................................................................................................................................... - 21 - ........................................................................................................................................... - 23 - ........................................................................................................................................... - 23 - ........................................................................................................................................... - 23 - 八、精馏塔接管尺寸计算 ........................................................................................................ - 26 -........................................................................................................................................... - 26 - ........................................................................................................................................... - 26 - ........................................................................................................................................... - 27 - ........................................................................................................................................... - 27 - ........................................................................................................................................... - 27 - 九、产品冷却器选型 ................................................................................................................ - 28 - 十、筛板塔设计计算结果一览表 ............................................................................................ - 29 - 十一、评述................................................................................................................................ - 31 - 十二、附录................................................................................................................................ - 32 -参考文献 ............................................................................................................................ - 32 - 主要符号说明 .................................................................................................................... - 33 -一、苯-氯苯分离过程板式精馏塔的设计任务书设计题目要求：设计一座苯－氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯17280吨/年，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯38%（以上均为质量分数）。

《化工原理》课程设计报告设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔2014-09-14（一）设计任务书: 苯—氯苯精馏塔设计（二）设计题目（三）要求: 试设计一座苯-氯苯连续精馏塔, 要求产量纯度为99.8%的氯苯3.0吨/小时, 塔顶流出液中含氯苯不得高于2%, 原料液中含氯苯38%（均为质量分数）, 其他条件见下面（二）至（五）。

（四）另外, 在确定一些自选操作参数或结构参数时（如进料状况、回流比、冷却水出口温度、板间距等）, 应选取两个不同数值（产生两种局部或整体方案）, 进行适当比较分析, 确定优选方案, 以便建立经济、节能、环保等设计意识。

主要内容见下页（六）。

（五）操作条件（1）塔顶压力4kPa（表压）（2）进料热状况自选（3）回流比R=1.6Rmin（4）塔底加热蒸汽压强 0.5MPa（表压）（5）单板压降≤0.7kPa（六）塔板类型塔设备型式为板式塔（错流筛板塔）（七）设备工作日（八）每年300天, 每天24小时连续运行（九）厂址选在天津地区（十）设计内容1 设计方案简介2 精馏塔的物料衡算3 精馏塔塔板数确定4 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5 精馏塔主要工艺尺寸（塔高、塔径及塔板结构尺寸）计算6 精馏塔的流体力学验算7 精馏塔塔板的负荷性能图8 精馏塔辅助设备选型与计算9 设计结果一览表10 带控制点的生产工艺流程及精馏塔的主体设备条件图11设计总结和评述一、 设计方案简介本次设计的内容是分离苯-氯苯的板式精馏塔, 基本流程是原料由管道运送到原料罐之后, 由泵打入精馏塔, 其间要经过一个原料预热器, 从塔顶出来的组分由管道通过冷凝器之后, 一部分作为产品输送到产品罐, 一部分回流作为塔内的下降液体；塔底的部分液体在经过再沸器气化之后成为塔内上升蒸汽, 部分液体存在塔底, 一部分液体由管道流出作为氯苯的产品, 并由泵输送至氯苯储罐。

其中冷凝器的冷却水可以采用自来水, 原料可以使用塔底液体进行预热, 再沸器的加热蒸汽来自锅炉房。

苯氯苯板式精馏塔工艺设计说明书苯-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.塔的工艺运算；3.塔和塔板要紧工艺结构的设计运算；4.塔内流体力学性能的设计运算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺运算结果汇总一览表；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运算苯 t A 187.1912-=ρ 举荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 举荐：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可按下式运算：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、工艺运算及主体设备设计 (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运算 (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）精馏段的汽液负荷运算 (9)（五）塔和塔板要紧工艺结构尺寸的运算 (10)1）塔径 (10)2）塔板工艺结构尺寸的设计与运算 (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）精馏塔的设计运算结果汇总一览表 (19)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的运算 (20)（十）要紧符号说明 (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运算书一、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、学习化工设计差不多知识的初次尝试。

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。

课程设计题目—苯-氯苯分离过程筛板精馏塔设计2.3万吨一、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%）。

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.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；目录一．前言 (5)二．产品简介.............................................................................................................. . (8)5.塔高的计算..............................................................................................................23.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。

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.设计题目设计一座苯－氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯５0000t，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，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.厂址厂址为天津地区。

六．设计内容ﻩ1．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（可根据实际情况选作)；１2.对设计过程的评述和有关问题的讨论。

七．设计基础数据苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据其他物性数据可查有关手册。

设计方案一.设计方案的思考通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25~１00mm、高度0.5~1．５m,每段塔节可设置1~2个进料口／测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。

整个精馏塔包括:塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷凝器、回流比控制器、产品储罐等。

塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。

为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温～30０℃范围内任意设定。

同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。

二．设计方案的特点浮阀塔应用广泛,对液体负荷变化敏感，不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到，而且更可靠。

苯-氯苯连续精馏筛板塔的设计目录设计任务书3设计说明书 61 概述2 设计方案确定 73 设计计算 83.1 精馏塔的物料衡算 83.1.1原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 83.1.2塔顶产品产量、釜残液量及进料流量计算 83.2 塔板数的确定 83.2.1.1 q值的计算 83.2.1.2 最小回流比的求取 83.2.1.3求操作线方程 93.2.1.4求理论板数：逐板计算法 103.2.1.4实际塔板数 113.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 113.3.1操作压力计算 113.3.2操作温度计算 113.3.3平均摩尔质量计算 123.3.4平均密度计算 123.3.5体积流率计算 133.3.6液体平均表面张力的计算 143.3.7液体平均粘度计算 153.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 153.4.1塔径的计算 153.4.2塔高的计算 163.5 塔板主要工艺尺寸计算 173.5.1精馏段计算 183.6 筛板的流体力学验算 203.6.1精馏段流体力学验算 213.7塔板负荷性能图 233.7.1精馏段负荷性能图 23 4附属设备选型 264.1再沸器的选择 264.1.1 再沸器的热量衡算 264.1.2饱和蒸汽用量 264.1.3再沸器的加热面积 264.2 冷凝器的选择 274.2.1全凝器热量衡算 274.2.2冷却水用量 274.2.3冷凝器的选择 27 4.3塔内其他构件 284.3.1进料管 284.3.2回流管 28 4.3.3塔顶蒸汽管 28 4.3.4塔底出料速度 29 5设计数据列表 296 设计评述 307参考文献 30设计任务书一、设计题目苯—氯苯连续精馏筛板塔的设计。

二、设计任务<1）原料液中氯含量：质量分率=50%<质量），其余为苯。

<2）产品纯度为99.8%以上的<质量）的氯苯。

<3）塔顶馏出液中氯苯含量不得高于0.2%<质量）。

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。