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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 (1)1.2 确定设计方案 (1)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 (2)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 (3)2.2.1 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3)2.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.2.3 物料衡算 (3)2.3 塔板计算 (4)2.3.1 理论板数NT的求取 (4)2.3.2 全塔效率的计算 (6)2.3.3 求实际板数 (7)2.3.4 有效塔高的计算 (7)2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)2.4.1 操作压力的计算 (8)2.4.2 操作温度的计算 (8)2.4.3 平均摩尔质量的计算 (8)2.4.4 平均密度的计算 (10)2.4.5 液体平均表面张力的计算 (11)2.4.6 液体平均黏度的计算 (12)2.4.7 气液负荷计算 (13)2.5 塔径的计算 (13)2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)2.6.1 溢流装置计算 (15)2.6.2 塔板布置 (18)2.7 筛板的流体力学验算塔板压降 (19)2.7.1 精馏段筛板的流体力学验算塔板压降 (19)2.7.2 提馏段筛板的流体力学验算塔板压降 (21)2.8 塔板负荷性能图 (23)2.81 精馏段塔板负荷性能图 (23)2.82 提馏段塔板负荷性能图 (26)第三章设计结果一览表 (30)第四章板式塔结构 (31)4.1 塔顶空间 (31)4.2 塔底空间 (31)4.3 人孔 (31)4.4 塔高 (31)第五章致谢 (34)参考文献 (35)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。
第9章 精馏 典型例题例1：逐板法求理论板的基本思想有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。
已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。
试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。
解: 884.095.05.15.295.05.115.20000=⨯-=→=+=x x x x y DR=L/D=2905.03/95.0884.0323/95.032:11=+⨯=+=+y x y n n 精馏段方程845.03/95.0793.032793.0905.05.15.2905.05.15.22111=+⨯==⨯-=-=y y y x例2：板数较少塔的操作型计算拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。
处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。
若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42提馏段的操作线方程：Fq D R Wx x F q D R qFRD y w )1()1()1()1(--+---++=将相关数据代入得提馏段操作线方程：134.061.1-=x y 逐板计算：y 1=x D =0.84y 2=0.5×0.56+0.42=0.7057.0134.036.061.13=-⨯=y.22.05584.04550=⨯-=-=WDx Fx x Df w ()56.084.01.31.484.01111=⨯-=--=y y x αα36.07.01.31.470.02=⨯-=x22.024.057.01.31.457.03≥=⨯-=x所以不能完成任务。
逐板计算非泡点进料时精馏塔的加料板位置扬州化工学校徐忠娟申丽1．前言精馏塔的理论板层数的求取，通常采用两种方法：逐板计算法和图解法。
比较两种方法各有利弊：图解法简捷、方便但是准确性差；用逐板计算法得到的理论塔板数准确，不足的是计算过程复杂繁琐。
随着计算机知识的普及，学生掌握编程语言后，利用计算机瞬间即可完成繁琐的迭代运算，因而逐板计算法的应用也就越来越多。
无论是逐板计算法还是图解法，求取理论板层数，都需要确定加料板的位置。
2．加料板位置确定的原则图1 适宜的加料位置在图解法中适宜的加料板位置是以跨过两操作线交点的梯级来确定的。
如图（1）所示，当工艺条件和分离要求相同时，对于同一个塔，确定的加料位置不同，所需的理论塔板数不相同。
在图（1）的(a)中梯级已跨过精馏段操作线和提馏段操作线的交点d而仍在精馏段操作线和平衡线间作梯级，由于交点d以后精馏段操作线和平衡线间垂直距离较提馏段操作线和平衡线间的垂直距离小，作出的理论塔板数会增加。
反之若如图（1）中的（b）所示，在梯级尚未跨过两操作线的交点时就过早地更换操作线也同样会使理论塔板数增加。
只有当梯级刚跨过操作线交点就更换操作线作梯级如图（1）中（c）的所示，所得的理论板层数最少。
可见过迟或过早的更换操作线，都将导致理论板层数的增加。
同理逐板计算法中也存在该问题，在一般的化工原理教材中，介绍逐板计算法求理论板层数时，均以泡点进料为例，指出当计算到x N,≤x F 时（x F 为原料液的易挥发组分的摩尔分率），说明第N 层是加料板，那么对于非泡点进料状况又该如何确定，几乎不提。
许多学生碰到非泡点进料时，也用x N,≤x F 来确定加料板位置，结果是加料位置不适宜，导致理论板层数增多。
根据图解法中跨过两段操作线交点的梯级为适宜加料板位置的原则，结合多年的教学实践，我们总结出了最适宜的加料位置是该板的液相组成等于或略低于x q 。
其中x q 为精馏段操作线方程式和提馏段操作线方程式所联立的方程组解的x 值（相当于图解法中两操线交点的横坐标），当然，对于饱和液体进料，就有x q =x F 。
化工原理实验精馏实验报告班级：化工1104姓名：吕游学号： 2011011105同组人员：刘晓林，许馨予，张少林实验日期：2011.4.18一、实验目的1、了解筛板式精馏塔的结构，学习数字显示仪表的原理及使用。
2、学习筛板式精馏塔的操作方法，观察汽液两相接触状况的变化。
3、测定在全回流时精馏塔总板效率，分析汽液接触状况对总板效率的影响。
4*、测定在全回流时精馏塔的单板效率。
分析汽液接触状况对单板效率的影响。
5*、测定部分回流时的总板效率，分析气液接触状况对总板效率的影响。
6*、测定精馏塔在全回流下塔体浓度（温度）分布。
带*项为教学大纲要求之外项目。
二、实验原理：在精馏过程中，由塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液在塔板上多次部分汽化部分冷凝，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。
回流是精馏操作的必要条件，塔顶的回流量与采出量之比称为回流比。
回流比是精馏操作的主要参数，它的大小直接影响精馏操作的分离效果和能耗。
若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务，则需要无穷多块塔板，在工业上是不可行的。
若在全回流下操作，既无任何产品的采出，也无任何原料的加入，塔顶的冷凝液全部返回到塔中，这在生产中无任何意义。
但是，由于此时所需理论板数最少，易于达到稳定，故常在科学研究及工业装置的开停车及排除故障时采用。
通常回流比取最小回流比的1.2～2.0倍。
1．塔板效率板式精馏塔中汽液两相在各塔板上相互接触而发生传质作用，由于接触时间短暂和不够充分，并且汽相上升也有一些雾沫夹带，因此其传质效率总不会达到理论板效果。
通常用塔板效率来表示塔板上传质的完善程度。
塔板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数。
影响塔板效率的因素很多，大致归纳为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）塔板结构以及操作条件等，由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前仍以实验的方法测定。
a. 总板效率（或全塔的效率）：反映全塔中各层塔板的平均分离效果，常用于板式塔的设计。
《化工原理》课程设计说明书苯-苯乙烯分离过程浮阀精馏塔设计院系：化学与化工学院专业：化学工程与工艺班级：09化工2班学号：0906210201姓名：武金龙指导老师：李梅摘要本设计的任务是设计用于分离苯-苯乙烯的浮阀精馏塔。
精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、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。
根据加热方式来决定塔底是否设置再沸器，塔底设置再沸器时为间接加热，这种加热方式适用于各种物系，且被广泛使用。
由于本设计设置了再沸器，故采用间接加热。
板式塔的种类繁多，本设计采用浮阀塔，它是在泡罩塔的基础上发展起来的。
浮阀塔被广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中，塔径从200mm到6400mm，使用效果较好。
它具有处理能力大，操作弹性大，塔板效率高，压强小，使用周期长等特点。
确定回流比有图解法和逐板计算法，本设计采用逐板计算法，虽然计算过程较为繁琐，但计算精度较高。
理论板确定后，计算实际板数，再设计塔和塔板中所有的参数，初选塔板间距并计算塔径，这些数据的计算都是以精馏段的数据为依据的。
设计中采用平直溢流堰，因为这样可以使得塔板上具有一定高度的均匀流动的液层。
浮阀塔的开孔率设计中要满足一定的要求，即要确定合适的浮阀数，浮阀的孔径是由所选浮阀的型号确定的，浮阀数通过上升蒸汽量、阀孔气速和孔径确定，阀孔的排列采用等腰三角形叉排。
最后是塔板负荷性能图中过量雾沫夹带线、液泛线、漏液线、液相负荷上、下限线的计算以及确定塔体结构。
目录第一部分概述 (5)一、设计目标 (5)二、设计任务 (5)三、设计条件 (5)四、设计内容 (5)第二部分工艺设计计算 (6)一、设计方案的确定 (6)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数 (6)3.物料衡算原料处理量 (7)三、塔板数的确定 (7)1.相对挥发度的求取 (7)2.进料状态参数的确定 (8)3.最小回流比的确定 (8)4.操作线方程的求取 (9)5.全塔效率的计算 (9)6.实际板层数的求取 (10)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)1.操作压强计算 (10)2.操作温度计算 (10)3.平均摩尔质量计算 (11)4.平均密度计算 (11)5.液相平均表面张力计算 (12)6.求精馏塔的气、液相负荷 (13)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)1.塔径的计算 (14)2.精馏塔的有效高度的计算 (15)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.溢流装置计算 (15)2.塔板布置 (18)3.浮阀数与开孔率 (19)七、塔板的流体力学验算 (20)1.气体通过干板的压降 (20)2.雾沫夹带量的验算 (21)3.液泛的验算 (21)4.漏液的验算 (22)八、塔板负荷性能图 (22)1.漏液线 (22)2.过量雾沫夹带线 (22)3.液相负荷下限线 (23)4.液相负荷上限线 (23)5.液泛线 (23)九、附属设备的设计 (25)1.接管尺寸 (25)2.回流管尺寸 (25)3.塔底进气管尺寸 (25)4.加料管尺寸 (25)5.料液排出管尺寸 (25)第三部分设计结果汇总 (26)一、设计结果一览表 (26)二、工艺流程图 (28)三、设计总结 (29)参考文献 (29)第一部分概述一、设计目标分离苯—苯乙烯混合液的浮阀式精馏塔设计二、设计任务试设计分离苯与苯乙烯混合物的浮阀精馏塔，年处理量为2.4万吨苯与苯乙烯混合液，要求气液混合进料。
《逐板计算法计算理论塔板数》教学设计
用泡点方程和相平衡方程描述塔板上的传递过程，对精馏过程的分析和计算是十分有用的。
讲授新知2、逐板计算法
逐板计算法通常从塔顶开始，
计算过程中依次使用平衡方程和
操作线方程，逐板进行计算，将每
块塔板上的气液相组成计算出来，
直至满足分离要求为止，从而确定
精馏塔所需理论塔板数。
对于连续精馏塔，从塔顶最上
一层塔板（序号为1）上升的蒸汽
经全凝器全部冷凝成饱和温度下
的液体，因此馏出液和回流液的组
成均为y1，即：y1＝x D
根据理论板的概念，自第一层
板下降的液相组成x1与y1互成平
衡，由相平衡方程得：
1
1
1
(1)
y
x
y
αα
=
--
从第二层塔板上升的蒸汽组成
y2与x1符合操作线关系，故可用精
馏段操作线方程由x1求得y2，即：
21
11
D
x
R
y x
R R
=+
++
同理，y2与x2为平衡关系，
可用平衡方程由y2求得x2，再用精
馏段操作线方程由x2计算y3。
如此
交替地利用平衡方程及精馏段操
作线方程进行逐板计算，直至求得
的x n≤x F（泡点进料）时，则第n 层
理论板便为进料板。
通常，进料板
算在提馏段，因此精馏段所需理论
学生结合下图聆听讲解
归纳总结：
第一步：求取相平衡方程
第二步：求取操作线方程
第三步：交替使用相平衡方程和操作
线方程，求取全塔各板的气液相组
成。
