目录
设计任务书
1、概述 (4)
1.1设计任务及要求 (4)
1.2符号说明 (5)
1.3设计基础数据 (6)
2、设计内容 (7)
2.1精馏塔的物料衡算 (7)
2.2塔板数的确定 (8)
2.2.1操作线方程 (8)
2.2.2塔板数的计算 (9)
2.3塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (11)
2.3.1操作压力计算 (11)
2.3.2操作温度计算 (11)
2.3.3平均摩尔质量计算 (11)
2.3.4平均密度计算 (12)
2.3.5液体平均黏度计算 (13)
2.3.6液体平均表面张力计算 (14)
2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (15)
2.4.1塔径的计算 (15)
2.4.2精馏塔有效高度的计算 (16)
2.5塔板主要工艺尺寸的计算 (17)
2.5.1溢流装置 (17)
2.5.2提馏段气、液相负荷计算.................................17 2.5.3弓形降液管宽度d w 和截面f A .................................18 2.5.4塔板设置 (18)
2.6塔板的流体力学验算..........................................19 2.6.1塔板压降 ...................................................19 2.6.2液面落差................................................... 21 2.6.3液沫夹带................................................... 21 2.6.4漏液......................................................... 21 2.6.5液泛......................................................... 22 2.7塔板负荷性能图................................................ 22 2.7.1精馏段塔板负荷性能图 (22)
2.7.2提馏段塔板负荷性能图.............................................24 2.8主要辅助设备 (26)
2.8.1冷凝器......................................................26 2.8.2 再沸器 (26)
2.9对设计过程的评述、有关问题的讨论和设计自我评价...............27 3、参考文献 (28)
1、概述
本次设计的目的是通过精馏操作来完成苯和乙苯混合溶液的分离，从而获得较高浓度的轻组分苯。同时对所设计的精馏塔进行结构设计及强度校核。
完成精馏操作任务的设备是精馏塔，精馏塔原理是：在一定压力下利用混合溶液中各组分挥发度的不同，在精馏塔中同时多次进行部分挥发和部分冷凝，使其分离成几乎纯组分的过程，根据塔内气液接触情况，精馏塔可分为两大类：板式塔和填料塔，板式塔又可分为泡罩塔、筛板塔、舌形塔、浮法塔等。根据本次
设计任务及各类精馏塔的特点，本次设计采用筛板塔。
1.1设计任务及要求
1、设计题目: 苯-乙苯连续精馏塔的设计
苯-乙苯连续精馏塔的设计：试设计一座苯-乙苯连续精馏塔的设计，要求年产纯度为98％的乙苯，小组中每个人设计的产量分别为：17000吨；18000吨；19000吨；20000吨；21000吨；22000吨，塔顶馏出液中含乙苯不得高于2％，原料液中含乙苯40%（以上均为质量分数；其余为苯）。
2、设计条件:
(1) 操作条件
1) 塔顶压力4kPa（表压）
2) 进料热状态自选；
3) 回流比自选
4) 采用间接蒸汽加热塔底加热蒸汽压力0.5Mpa（表压）
5) 单板压降≤0.7kPa。
(2) 塔板类型
筛板塔。
(3) 工作日
每年工作日为300天，每天24小时连续运行。
(4) 厂址
厂址：安徽省合肥市。
(5) 设计内容
1、设计说明书的内容
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) 精馏塔接管尺寸计算；
9) 主要辅助设备的选型
10）对设计过程的评述、有关问题的讨论和设计自我评价。
2、设计图纸要求：
1) 绘制生产工艺流程图（A1号图纸）；
2) 绘制精馏塔设计条件图（A1号图纸）。
1.2符号说明
英文字母L s——液体体积流量，m3/h
A a——塔板开孔区面积，m2 n——筛孔数目
A f——降液管截面积，m2 P——操作压力，kPa
A o——筛孔区面积，m2 P——气体通过每层筛板的压降，kPa
A T——塔的截面积，m2 T——理论板层数
C——负荷因子，无因次t——筛孔的中心距，m
C20——表面张力为20mN/m的u——空塔气速，m/s 负荷因子
d o——筛孔直径，m u omin——漏液点气速，m/s D——塔径，m u o'——液体通过降液体系的速度，
m/s
e v——液沫夹带量，kg液/kg气V n——气体体积流量，m/s R——回流比V s——气体体积流量，m/s
R min——最小回流比W c——边缘无效区宽度，m M——平均摩尔质量，kg/kmol W d——弓形降液管高度，m
T m——平均温度，℃W s——破沫区宽度，m
g——重力加速度，m/s2 Z——板式塔有效高度，m
F o——筛孔气相动触因子
h l——出口堰与沉降管距离，m 希腊字母
h c——与平板压强相当的液柱高δ——筛板厚度，m
度，m τ——液体在降液管内停留时间，s h d——与液体流过降液管压强降μ——粘度，mPa·s
相当的液柱高度，m ρ——密度，kg/m3
h f——板上清液高度，m σ——表面张力，mN/m
h l——板上清液层高度，m φ——开孔率，无因次
h o——降液管的底隙高度，m α——质量分率，无因次
h ow——堰上液层高度，m
H w——出口堰高度，m 下标
H w'——进口堰高度，m max——最大
hσ——与克服表面张力压强降相min——最小
当的液柱高度，m L——液相
H——板式塔高度，m V——气相
H d——降液管内清夜层高度，m K——稳定系数
l w——堰长，m H F——进料处塔板间距，m H P——人孔处塔板间距，m
H T——塔板间距，m L h——液体体积流量，m3/h
1.3设计基础数据
由表中各温度下饱和蒸汽压可计算出气液组分摩尔分数之间的关表所示:
则可绘出t-x-y 关系图如下：
2、设计内容
2.1精馏塔的物料衡算
原料液流率为F,塔顶产品流率为D ，塔底产品流率为W ，对精馏塔做全塔物料衡算，则有：
F=D+W F F x =D D x +W W x
苯的摩尔质量：M A =78.11kg/kmol 乙苯的摩尔质量：M B =106.16kg/kmol 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量：
F M =(1-40%）×78.11+40%×106.16=89.33kg/kmol D M =(1-2%)×78.11+2%×106.16=78.67kg/kmol
W M =(1-98%)×78.11+98%×98%×106.16=105.6kg/kmol F x =
671.016
.106/4.011.78/6.011
.78/6.0=+
D x =
985.016
.106/02.011.78/98.011
.78/98.0=+
W x =
027.016
.106/98.011.78/02.011
.78/02.0=+ F x 、D x 、W x 分别为原料、塔顶、产品中的苯的摩尔分数
则可知产物的产量W=
30.266
.105243001027
=???kmol/h F=26.30×
24.80671
.0985.0027
.0985.0=--kmol/h
D=F-W=80.24-26.30=53.94kmol/h 2.2塔板数的确定
2.2.1操作线方程 1、精馏段操作线方程
其中α为苯—乙苯的相对挥发度，本设计取塔顶、塔底平均温度下的值，查化工手册得苯和乙苯的t —x —y 关系。 由t —x —y 曲线可知：
t D =83℃、t W =129.5℃、t F =90.5℃ 全塔平均温度t =
25.1063
=++F
W D t t t ℃ 查得，在106.25℃下，相对挥发度α=5.06
因为采取的进料状态是饱和液体进料，q=1,q 线方程为x=0.671与平衡线的交
点横坐标为x e =0.671,将x e 带入相平衡方程，得 y e =
e e x x )1(1-+αα=
912.0671
.0)106.5(1671
.006.5=?-+? 则最小回流比为R m in =
e e e D x y y x --=671
.0912.0912
.0985.0--=0.303 取回流比R=2R m in =2×0.303=0.606 则精馏段气液负荷为：
V=L+D=(R+1)D=(0.606+1)×53.94=86.628kmol/h L=RD=0.606×53.94=32.688kmol/h 则精馏段操作线方程为1
n y +=
613.0377.01
1+=+++n D n X R x
x R R 2、提馏段操作线方程
因为原料液的进料状态为饱和液体，则提馏段气液负荷为：
v '=v=82.628kmol/h
L '=F+L=80.24+32.688=112.928kmol/h 则提馏段的操作线方程为 y 1+m =
30
.26928.112027
.03.2630.26928.112928.112-?-
-=-'--''m w m x W L WX x W L L =1.3036x m -0.0082 2.2.2塔板数的计算 1、理论塔板数的计算
因为q=1,故两操作线交点的液相组成为 x d =x F =0.671 下面进行逐板计算： 精馏段 y 1=x D =0.985
x 1=928.0985
.0)106.5(06.5985
.0)1(11=?--=--y y αα
963
.0613.0928.0377.0613.0377.012=+?=+=x y 837.0963
.0)106.5(06.5963
.02=?--=
x
928.03=y 720.03=x
884.04=y 601.04=x 671.04= 所以精馏段理论塔板数为3块 提馏段 7753.00082.0601.03036.10082.03036.145=-?=-=x y 4054.07753 .006.406.57753 .05=?-= x 5203.06=y 1765.06=x 2219.07=y 0534.07=x 0614.08=y 0128.08=x 027.08= 所以提馏段理论塔板数为4块 因此，理论塔板数为7块，进料板位置为第四块板。 2、实际塔板数的计算 245.00)(49.0-=L E αμ α—相对挥发度 L μ—液相黏度；mPa.s 上式中ɑ、L μ的数据均取塔顶、塔底平均温度下值 查手册得平均温度下的液相中各组分的黏度 则有250.029.0)671.01(23.0671.=?-+?=O LF μ 231.029.0)985.01(23.0985.0=?-+?=LD μ 288.029.0)027.01(23.0027.0=?-+?=LW μ 平均黏度 256.03 288 .0231.0250.0=++= L μ 查《化工原理》第三版下册表11—3，得知筛塔板的总板效率为： 506.0)256.006.5(49.01.1)(49.01.11.1245.0245.0=???=?==--L E E αμσ 计算实际塔板数 精馏段6506.03 11== =E N Np T 提馏段8506 .04 22≈= =E N Np T 故全塔实际所需塔板数N=14块 加料板位置在第7块。 2.3塔的工艺条件及相关物性数据的计算 2. 3.1操作压力计算 塔顶压力kpa P D 3.1053.1014=+= 进料板压力kpa N P P p D F 5.1097.063.1057.01=?+=?+= 塔底压力kpa N p p P F w 1.1157.085.1097.02=?+=?+= 精馏段平均操作压力kpa P P P F D m 4.10721=+= 提馏段平均操作压力kpa P P P F W m 3.11222=+= 全塔平均操作压力kpa P P P W D m 2.1102 =+= 2.3.2操作温度计算 由前t D =83℃、t W =129.5℃、t F =90.5℃ 精馏段平均温度 75.862 1=+= F D t t t ℃ 提馏段平均温度 1102 2=+= F w t t t ℃ 全塔平均温度 25.1062 =+= W D t t t ℃ 2.3.3平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量 x 1=0.928,y 1=0.985 kmol kg M X M x M B A DLm /13.80)1(11=-+=kmol kg M y M y M B A DVm /53.78)1(11=-+= 进料板平均摩尔质量 x 4=0.601,y 4=0.884 kmol kg M x M x M B A FLM /30.89)1(44=-+= kg/km ol 36.81)1(44=-+=B A FVM M y M y M 塔底平均摩尔质量 x 8=0.0128, y 8=0.0614 kmol kg M x M x M B A WLm /8.105)1(88=-+= kmol kg M y M y M B A WVm /4.104)1(88=-+= 精馏段平均摩尔质量 kmol kg M m L /72.842 30 .8913.801=+= kmol kg M m V /95.792 36 .8153.781=+= 提馏段平均摩尔质量 kmol kg M m L /55.972 8 .10530.892=+= kmol kg M m V /88.922 4.10436.812 =+= 全塔平均摩尔质量 kmol kg M Lm /14.912 55 .9772.84=+= kmol kg M Vm /42.862 88.9295.79=+= 2.3.4平均密度计算 气相密度RT M p vm m vm =ρ 精馏段31/87.2) 75.86273(314.895 .794.107m kg vm =+??=ρ 提馏段32/28.3) 110273(314.888 .923.112m kg vm =+??=ρ 全塔32 1/075.32 28 .387.22 m kg vm vm vm =+= +=ρρρ 液相密度 B B A A L ραραρ+= 1 式中α为质量分率 查在t D =83℃、t W =129.5℃、t F =90.5℃下苯与乙苯的密度 塔顶平均密度 3 .81002 .079.80998.01 += DLm ρ 3/8.809m kg DLm =ρ 进料板平均密度 31 .8034 .047.8016.01 += FLm ρ 3/2.802m kg FLm =ρ 塔釜平均密度 31 .76798 .024.75802.01 += WLm ρ 3/1.767m kg WLm =ρ 精馏段平均密度 31/8062 2 .8028.8092 m kg FLm DLm Lm =+= += ρρρ 提馏段平均密度 32/7.7842 1 .7672.8022 m kg WLm FLm Lm =+= += ρρρ 全塔平均密度 32 1/4.7952 7 .7848062 m kg Lm Lm Lm =+= += ρρρ 2.3.5液体平均黏度计算 通过查表知道了在t D =83℃、t W =129.5℃、t F =90.5℃时各组分黏度， 由公式 ∑=t t m x μμ计算平均黏度 进料板mF μ=0.671×0.201+(1-0.671)×0.242=0.214mpa.s 塔板mD μ=0.985×0.301+(1-0.985)×0.35=0.302mpa.s 塔釜mW μ=0.027×0.281+(1-0.027)×0.327=0.326mpa.s 精馏段平均黏度258.02 302 .0214.021=+= += mD mF m μμμ 提馏段平均黏度270.02 326 .0214.022=+=+=mW mF m μμμ 全塔平均黏度264.02270 .0258.0221=+=+=m m m μμμ 2.3.6液体平均表面张力计算 由公式∑==n t t t m x 1σσ进行计算 查资料得t D =83℃、t W =129.5℃、t=90.5℃温度下苯乙苯的表面张力 进料板表面张力 68.2089.21)671.01(08.20671.0=?-+?=mF σmN/m 塔顶表面张力 03.2167.22)985.01(21985.0=?-+?=mD σmN/m 塔底表面张力 76.1785.17)027.01(33.15027.0=?-+?=mW σmN/m 精馏段液体平均表面张力 86.20203 .2168.2021=+= +=mD mF m σσσmN/m 提 馏 段 液 体 平 均 表 面 张 力 22.192 76 .1768.2022=+= += mW mF m σσσmN/m 全塔液体平均表面张力 04.202 22 .1986.20221=+=+=m m m σσσmN/m （4）气液相负荷 精馏段 V=86.628kmol/h s v = s m vM VM VM /670.087 .2360095 .79628.863600311=??=ρ L=RD=32.688kmol/h s m LM L LM LM s /000954.0806 360072 .84688.323600311=??== ρ 提馏段 v '=v=86.628kmol/h s m M v v VM VM s /681.028 .3360088.92628.863600322=??='='ρ L '=112.928kmol/h s m M L L LM LM s /00390.07 .784360055.97928.1123600322=??='='ρ 2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 2.4.1塔径的计算 由上面的计算可知精馏段的气、液相体积流率为： s m L S /000954.03= 、s m V S /670.03= 精馏段的气、液相平均密度为： 3/0.806m kg L =ρ 、3/87.2m kg V =ρ 板间距与塔径的关系⑤ 取板间距H T =0.45m ，取板上清液层高度 L h ＝0.06m 。 m h H L T 39.006.045.0=-=- 024.087.2806670.0000954.05 .05 .0=?? ? ?????? ??=??? ? ??????? ??V L s s V L ρρ 查Smith 通用关联图得083.020=C ,使式 2.020)20 (σ c c =校正到物系表面张力 为20.86mN/m 时的c. 084.0)20 86.20( 2 .020==c c s m c V V L /405.187 .287 .2806084.0max =-?=-=ρρρμ 取安全系数为0.7，则 s m /9835.0405.17.07.0max =?==μμ D= 932.09835 .014.3670 .044=??= πμ s v 调整塔径为1.0米 提馏段塔径的计算 s m L s /00390.03=' 、s m v s /681.03=' 提馏段的气、液相平均密度为 3/7.784m kg L ='ρ 、3/28.3m kg v =' ρ 0886.028.37.784681.000390.05 .05 .0=? ? ? ?????? ??=??? ? ??''????? ??''V L s s V L ρρ 查Smith 通用关联图得078.020=C ,使式 2.020)20 (σ c c =校正到物系表面张力为 19.22mN/m 时的c. 078.0)20 22.19(2 .020='='c c s m c V V L /20.128.328.37.784078.0max =-?=''-''=' ρ ρρμ s m /84.020.17.07.0max =?='='μμ m v D s 016.184 .014.3681 .044=??= ' '= 'μπ 调整塔径为1.2米，综上，择取塔径为1.2米，空气塔气速为0.59m/s. 2.4.2精馏塔有效高度的计算 精馏段m z 7.245.061=?= 提馏段m z 6.345.082=?= 总的有效高度z=21z z +=6.3m 2.5塔板主要工艺尺寸的计算 2.5.1溢流装置 用单溢流，弓形降压管，平行受液盘及平行溢流堰，不设进口堰，溢流堰长w l 。 取堰长为0.6D,则w l =0.6×1.2=0.72m 出口堰高h w 由ow w h h h -=1计算 选用平直堰，堰上液层高度32 )(100084.2w s ow l l E h = 式中ow h —堰上液流高度，m w l —堰长，m s l —塔内平均液流量，h m /3 E —液流收缩系数，一般取E=1 精馏段h m L l s s /434.336003== m E h ow 00805.0)72 .0434.3(100084.23 2 == h w =0.06-0.0085=0.05195m 提馏段h m L l s s /04.1436003=' =' m E h ow 0206.0)72 .004.14(100084.23 2 == m h w 0394.00206.006.0=-=' 2.5.2弓形降液管宽度d w 和截面f A 由 6.0=D l w ,通过查图得055.0=T f A A 124.0=D w d 则有d w =0.124?1.2=0.149m f A =22062.02.14 14 .3055.0m =?? 课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：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﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 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。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔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：（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。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 苯氯苯板式精馏塔工艺设计说明书 1 2020年5月29日 苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书 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 文档仅供参考 1 2020年5月29日 1.组分的饱和蒸汽压οi p (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 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.组分的表面张力σ(mN/m) 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算: A B 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 .01238.01 2??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。 化工原理课程设计 设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计 化工原理课程设计任务书 ?设计任务 分离含苯35% ，甲苯65%的二元均相混合液，要求所得单体溶液的浓度不低于97% 。（以上均为质量分率） 物料处理量：20000吨/年。（按300天/年计） 物料温度为常温（可按20℃计）。 ?设计内容 设计一常压下连续操作的板式精镏塔，设计内容应包含： 方案选择和流程设计； 工艺计算（物料、热量衡算，操作方式和条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）； 主体设备设计，塔板选型和布置，流体力学性能校核，操作负荷性能图，附属设备选型； 绘制工艺流程示意图、塔体结构示意图、塔板布置图； （设计图纸可手工绘制或CAD绘图） ?计算机辅助计算要求 物性计算 ①编制计算二元理想混合物在任意温度下热容的通用程序； ②编制计算二元理想混合物在沸腾时的汽化潜热的通用程序。 气液相平衡计算 ①编制计算二元理想混合物在任意温度下泡点、露点的通用程序； ②编制计算二元理想混合物在给定温度、任意组成下气液分率及组成的通用程序。 精馏塔计算 ①编制计算分离二元理想混合液最小回流比的通用程序； ②编制分离二元理想混合液精馏塔理论塔板逐板计算的通用程序。 采用上述程序对设计题目进行计算 ?报告要求 设计结束，每人需提交设计说明书（报告）一份，说明书格式应符合毕业论文撰写规范，其内容应包括：设计任务书、前言、章节内容，对所编程序应提供计算模型、程序框图、计算示例以及文字说明，必要时可附程序清单；说明书中各种表格一律采用三线表，若需图线一律采用坐标纸（或计算机）绘制；引用数据和计算公式须注明出处（加引文号），并附参考文献表。说明书前后应有目录、符号表；说明书可作封面设计，版本一律为十六开(或 A4幅面)。 摘要 化工生产和现在生活密切相关，人类的生活离不开各色各样的化工产品。设计化工单元操作，一方面综合了化学，物理，化工原理等相关理论知识，根据课程任务设计优化流程和工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备和机械制图等软件对数据和图形进行处理。 本次设计旨在分离苯和甲苯混合物，苯和甲苯化学性质相同，可按理想物系处理。通过所学的化工原理理论知识，根据物系物理化学特性及热力学参数，对精馏装置进行选型和优化，对于设备的直径，高度，操作条件（温度、压力、流量、组成等）对其生产效果，如产量、质量、消耗、操作费用 目录 1课程设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 2前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 2.1塔设备的化工生产中的作用和地位- - - - - - - - - - - - - 3 2.2设计方案- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 2.3符号说明- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 3.1进料组成- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - 5 3.2全塔物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 3.3相对挥发度确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 3.4理论塔板数和进料位置确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 3.5实际板数和实际进料位置确定- - - - - - - - - - - - - - - - - 8 3.6精馏塔的气液负荷- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- 9 4热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11 4.1塔顶冷却水用量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 4.2塔釜饱和水蒸气用量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11 4.3液体平均表面张力- - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -12 5塔板工艺尺寸计算- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - -12 5.1塔径计算- - - - - - - - - - - -- - - - - - -- - -- - - - - - -- - - - -12 5.2溢流装置- - - - - - - - - - - -- - - - - - -- - - - -- - - - - - - - - 13 5.3弓形降液管宽度和截面- -- - - - - - -- - - - -- - - - - - - - - 15 5.4降液管底隙高度- - - - - - - - -- - - - - - -- - - - -- - - - - - - 17 5.5筛孔计算及其排列- - - - - - -- - - - --- - - - - - - - - - - - - -17 5.6塔有效高度的计算- - - - - -- - - - ---- - - - --- - - - - - - - - 18 6塔板流体力学验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 6.1气相通过浮阀塔板的压强降- - - - - - - - - - - - - - - - - - -19 6.2淹塔- - - - - - - - - - - - - - - -- -- - -- - - - -- - - - - - -- - - - --20 6.3雾沫夹带- - - - - - - - - - - - -- -- - -- - - - -- - - - - - -- - - - -21 引言 1.1 塔设备的分类 塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射的方式穿过板上的液层，进行传质于传热。在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属于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(有时也采用并流向下)流动，气体两相密切接触进行传热与传质。在正常操作过程中，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属于微分接触逆流操作过程。 1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。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。 1.3 设计条件 进料量每小时160千摩尔，原料中含苯55%（摩尔分率），以沸点状态送入塔内。要求塔顶馏出物含苯96%（摩尔分率），塔釜残液中含苯不大于4%，操作回流比取最小回流比的2.5倍。 1.4 问题研究 本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。之后，计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。 2．板式塔的设计 2.1 工业生产对塔板的要求： ①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。 ②塔板效率要高。 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 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 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.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 × 符号说明： a ——填料的有效比表面积，㎡/m3——填料的总比表面积，㎡/m3 a t ——填料的润湿比表面积，㎡/m3 a w ——塔板开孔区面积，m2 A a ——降液管截面积，m2 A f ——筛孔总面积，m2 A ——塔截面积，m2 A t ——流量系数，无因次 c C——计算umax时的负荷系数，m/s d ——填料直径，m d ——筛孔直径，m 0 D ——塔径，m D ——液体扩散系数，m2/s L D ——气体扩散系数，m2/s V e ——液沫夹带量，kg(液>/kg(气> v E——液流收缩系数，无因次 ——总板效率，无因次 E T F——气相动能因子，kg1/2/(s.m1/2> ——筛孔气相动能因子， F g——重力加速度，9.81m/s2 h——填料层分段高度，m HETP关联式常数 ——进口堰与降液管间的水平距离，m h 1 h ——与干板压降相当的液柱高度，m液柱 c h ——与液体流过降液管的压降相当的液柱高度，m d h ——塔板上鼓泡层高度，m f ——与板上液层阻力相当的液柱高度，m液柱 h l h ——板上清液层高度，m L ——允许的最大填料层高度，m h max h ——降液管的低隙高度，m ——堰上液层高度，m h OW h ——出口堰高度，m W ——进口堰高度，m h’ W h δ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱 BeiJing JiaoTong University HaiBin College 化工原理课程设计 说明书 题目：年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续 精馏塔的设计 院（系、部）：化学工程系 姓名： 班级： 学号： 指导教师签名： 2015 年4 月12 日 摘要 目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。 关键词：气液传质分离；精馏；浮阀塔 ABSTRACT Currently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process. The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air. The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray. And then draw the dray load map. Key words：gas-liquid mass transfer；rectification；valve tower 目录 一、毕业设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 二、设计题目及原始条件- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - 2 三、前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 四、物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 五、热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 六、塔板工艺尺寸计算(精馏段)- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -6 1、塔径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - -7 2、溢流装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -7 3、塔板布置及浮阀数目与排列- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 七、塔板流体力学验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 1、气相通过浮阀塔板的压强降- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 2、淹塔- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 3、雾沫夹带- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 八、塔板负荷性能图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8 1、雾沫夹带线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 2、液泛线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 3、液相负荷上限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 4、漏液线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9 5、液相负荷下限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9 九、计算结果 十、塔板工艺尺寸，流体力学验算，负荷性能图(提馏段) - - - - - -10 十一、参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - 13 应化2006-2 太井超课程设计- 1 - - 1 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计化工原理课程设计苯―甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计学院、系：化学工程学院 专业班级：应用化学0６级2班 学生姓名：太井超（120063301005） 指导教师：张泉泓赵振宁 成绩： 200９年６月２日应化2006-2 太井超课程设计- 2 - - 2 -化学工程学院应化2006-2 太 井超化工原理课程设计 目录 序言 (3) 第一部分工艺设计 物料衡算 (4) 塔顶温度、塔底温度及R min (4) 确定最佳操作回流比及塔板层数 (7) 第二部分结构设计 塔顶实际气液相体积流量 (18) 塔板间距H T 的选择 (19) 确定液泛的动能参数 (19) 计算液泛速度U F （U max ） (19) 空塔气速U G (19) 确定溢流方式 (19) 根据V G 求D (20) 计算圆整后实际气速 (20) 确定溢流堰高度h w 及堰上液层高度h ow (20) 板面筛孔位置设计 (21) 水力学性能参数的计算、校核 (21) 负荷性能图及操作性能评定 (25) 筛板塔工艺设计计算结果总表 (27) 第三部分结束语 结束语………………………………………………………………… 28 应化2006-2 太 井超课程设计- 3 - 序言 - 3 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计应化2006-2 太井超课程设计- 4 - 苯—甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计 第一部分工艺设计 一、物料衡算 原料苯（78/Mkgkmol=）甲苯（92/Mkgkmol=） 馏出液中低沸点组分的含量不低于0.97(质量分率) 进料组成0.6780.63890.60.47892F x==+ 流出液组成0.97780.97440.970.037892D x==+ 14000/Fkgh= 将F换成/kmolh 平均摩尔质量0.6389780.36119283.055/Mkgkmol=×+×= 14000/168.563/83.055/kghFkmolhkgkmol== 回收率0.98DAF DxFxη== 0.97440.98168.5630.6389D×=× 流出液的流量0.98168.5630.6389108.314/0.9744Dk××== 釜底流量168.563108.31460.249/WFDkmolh=?=?= 易挥发组分（苯）物料衡算 FD FxDxWx=+ 釜底组成 168.5630.6389108.3140.974460.2490.03575FDw FxDxxW?×?×=== 二、塔顶温度、塔底温度及min R 1、确定操作压力 760PmmHg=顶 - 4 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计应化2006-2 太井超课程设计- 5 - 课程设计说明书 学院：生态与资源工程学院 专业班级：2012级化学工程与工艺(1)班课程名称：化工原理课程设计 题目：苯-乙苯连续精馏塔的设计学生姓名：蔡学号：20124121036 指导老师：杨自涛 2015年6 目录 一、设计说明书 (3) 2.1塔设备在化工生产中的作用和地位 (4) 2.2筛板塔的结构特点及应用场合 (4) 2.3主要物性数据 (4) 三、精馏塔的物料衡算 (5) 3.1进料组成 (5) 3.2全塔的物料衡算 (5) 3.3相对挥发度和回流比的确定 (5) 3.4塔板数的计算 (7) 3.4.1理论塔板数的计算 (7) 3.4.2实际塔板数的计算 (8) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 4.1平均压力PM (8) 4.2平均温度tm (9) 4.3平均分子量 (9) 4.4平均密度 (10) 4.5液体的平均表面张力 (10) 4.6液体平均粘度 (11) 五、汽液负荷计算 (11) 六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11) 6.1塔径 (11) 6.2溢流装置 (13) 6.3弓形降液管宽度Wd和截面Af (14) 6.4降液管底隙高度 (15) 6.5塔高 (16) 七、塔板的流体力学验 (16) 7.1降液管液泛 (16) 7.2降液管内停留时间 (17) 7.3液沫夹带 (17) 7.4漏液 (17) 八、塔板负荷性能图 (18) 8.1液沫夹带线 (18) 8.2液泛线（气相负荷上限线） (18) 8.3液相负荷上限线 (19) 8.4漏液线（气相负荷下限线） (19) 8.5液相负荷下限线 (20) 8.6操作线与操作弹性 (20) 九、设计评述 (21) 十、参考文献 (21) 文件编号：TP-AR-L1435 There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 苯、甲苯安全生产要点 正式样本 苯、甲苯安全生产要点正式样本 使用注意：该操作规程资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 1工艺简述 苯、甲苯是重要的基本有机原料。采用环丁砜抽提法制苯、甲苯（联产品）的生产工艺是以重整液为原料，环丁砜作溶剂，用抽提和提馏相结合的方法除去其中的非芳烃后，将苯、甲苯抽提出来，以达到分离芳烃的目的。其工艺过程主要由抽提、提馏、白土处理和分离工序组成。 抽提工艺是将含碳六、碳七芳烃组分的重整液，从抽提塔下部入塔，与自上而下的环丁砜溶剂在塔内逆流接触，非芳烃在塔顶导出，塔底富溶剂送至提馏塔上部，含有非芳烃和苯的塔顶蒸汽冷凝和冷却后送 至水汽提塔，除去溶剂中的水分去抽提塔。塔底富溶剂则送至溶剂回收塔蒸出碳六、碳七，再通过白土塔除去其中的微量烯烃，然后经苯塔分离出高纯度的苯和甲苯。 本装置生产中所接触的物料苯、甲苯和非芳烃碳五等均为易燃、易爆、有毒物质。 2重点部位 2.1抽提塔系用环丁砜作萃取溶剂萃取苯、甲苯的设备，是本装置生产的关键部位。该塔操作比较复杂，工艺参数控制要求严格。操作失误及维护保养不当造会成事故，环丁砜冰点较高（27.4— 27.8℃），非常容易冻结管线，特别是仪表管线的堵塞，可造成生产控制紊乱。 2.2苯塔是本装置的成品塔。苯和甲苯都极易燃、易爆，且毒性大，苯的冰点又高（5.4℃），容 西北师大学 化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 专业: 化学工程与工艺年级:2011 题目: 苯—甲苯精馏塔设计 前言 课程设计是化工原理课程的一个重要的实践教学容，是在学习过基础课程和化工原理理论与实践后，进一步学习化工设计的基础知识、培养化工设计能力的重要环节。通过该设计可初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法、得到化工设计能力的基本锻炼，更能从实践中培养工程意识、健全合理的知识结构。 此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备，它是利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离。在精馏塔中，料液自塔的中部某适当位置连续的加入塔，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分（称回流液）回入塔顶，其余作为塔顶产品（称馏出液）连续排出。塔釜产生的蒸汽沿塔板上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔实现多次接触，进行传质传热过程，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。 课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节，是对我们进行的一次综合性设计训练。通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识，还能培养我们独立分析和解决实际问题的能力。更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。当代大学生应具有较高的综合能力，特别是作为一名工科学生，还应当具备解决实际生产问题的能力。课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为毕业论文等奠定基础。更为将来打下一个稳固的基础。 虽然为此付出了很多，但在平常的化工原理课程学习中总是只针对局部进行计算，而对参数之间的相互关联缺乏认识，所以难免有不妥之处，望垂阅者提出意见，在此表示深切的意。 作者 2013年12月 目录 设计任务书 1、概述.........................................................4 1.1设计任务及要求...................................................4 1.2符号说明...................................................5 1.3设计基础数据...................................................6 2、设计内容.........................................................7 2.1 精馏塔的物料衡算.............................................7 2.2塔板数的确定...................................................8 2.2.1操作线方程..........................................8 2.2.2塔板数的计算..........................................9 2.3塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 ..................11 2.3.1操作压力计算 ............................................. 11 2.3.2操作温度计算 ............................................. 11 2.3.3平均摩尔质量计算.......................................... 11 2.3.4平均密度计算................................................12 2.3.5液体平均黏度计算.......................................13 2.3.6液体平均表面张力计算 .......................................14 2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算....................................15 2.4.1塔径的计算................................................... 15 2.4.2精馏塔有效高度的计算.......................................16 2.5塔板主要工艺尺寸的计算....................................17 2.5.1溢流装置 (17) 2.5.2提馏段气、液相负荷计算.................................17 2.5.3弓形降液管宽度d w 和截面f A .................................18 2.5.4塔板设置 (18) 2.6塔板的流体力学验算..........................................19 2.6.1塔板压降 ...................................................19 2.6.2液面落差 (21) 化工原理与化工设备机械基础课程设计 课题名称：分离苯-甲苯混合液的浮阀式精馏塔工艺设计 专业：化学工程与工艺 姓名：胡晓雪 学号：040740226 指导老师：谭志斗老师、周红艳老师 设计日期：2010-06-14 摘要 精馏操作对塔设备的基本要求：精馏是气.液两相间的传质过程，所以作为气——液传质的塔设备，就必须使气，液两相得到最密切而又最充分的接触。浮阀塔广泛用于精馏，吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。 浮阀塔的主要有点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较简单。 关键词：精馏传质浮阀塔 Abstract: The operation of rectification on the equipment required is ：rectification is the two of the quality gas –liquid of mass–transfer course, as gas –liquid the spread of the equipment, it must be made, the two are closest and most fully. The valve tower is widely used to absorbtion and desorption rectification, etc. Its main characteristic is on board the hole with a change of the valve stem from the surrounding a steady rate of the tower on the level of layer 2 in contact with valve in the size of the flow of gases The valves are of the tower is large in capacity, the operation, the greater efficiency and its pressure fall down and the level of smaller, low cost, the structure is simple. Key words：rectification mass–transfer valve tower 化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏板式塔的设计专业年级：11级化工本2 姓名：申涛 指导老师：代宏哲 2014年7月 目录 一序言 (3) 二板式精馏塔设计任务书 (4) 三设计计算 (5) 1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 1.2 精馏塔的物料衡算 (8) 1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18) 1.6 筛板的流体力学验算 (21) 1.7 塔板负荷性能图 (24) 四设计结果一览表 (30) 五板式塔得结构与附属设备 (31) 5.1附件的计算 (31) 5.1.1接管 (31) 5.1.2冷凝器 (33) 5.1.3 再沸器 (33) 5.2 板式塔结构 (34) 六参考书目 (36) 七设计心得体会 (36) 八附录......................................................................................... 错误!未定义书签。 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。 苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1 2 苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日 课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 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/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.年工作日330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.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日 2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产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问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p (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 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.组分的表面张力σ(mN/m) 3 2020年5月29日 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算: A B 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 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它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(精馏段部分) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确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连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余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。流程图略。苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
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