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化工原理设计一、引言化工原理设计是化学工程领域的基础内容之一，它涉及到各种化学物质的物理和化学性质，并通过设计和优化流程来实现目标产物的分离和提纯。
本文将以苯和甲苯的分离为例，介绍其中涉及的一些化工原理设计。
苯（C6H6）是一种无色液体，具有具有独特的芳香气味。
它是许多有机化合物的基础和重要的工业原料。
苯的沸点为80.1℃，相对分子质量为78.11 g/mol。
甲苯（C7H8）也是一种无色液体，具有类似苯的芳香气味。
甲苯可以作为溶剂广泛应用于化工、涂料、药品和塑料等行业。
其沸点为139.1℃，相对分子质量为92.14 g/mol。
苯和甲苯分离的方法有很多种，下面将对其中两种常用的方法进行介绍。
1. 蒸馏法蒸馏法是一种通过液体之间的沸点差异来实现分离的方法。
对于苯和甲苯的分离，可以通过在适当的温度下进行蒸馏，将苯和甲苯分别收集。
在具体操作中，可以将含有苯和甲苯的混合物加热至苯的沸点，然后收集蒸馏出的苯。
接着，将剩余液体继续加热至甲苯的沸点，再次收集蒸馏出的甲苯。
通过多次的蒸馏过程，可以使苯和甲苯得到较好的分离。
2. 结晶法结晶法是一种通过溶解度差异来实现分离的方法。
对于苯和甲苯的分离，可以利用它们在不同溶剂中的溶解度差异进行分离。
在具体操作中，可以将苯和甲苯的混合物溶解在适当的溶剂中，然后逐渐降低温度，使其中一种物质结晶出来。
通过过滤或离心等方法，可以将结晶出的物质分离出来。
再用其他溶剂将残留物溶解，再次进行结晶，以实现苯和甲苯的分离。
四、化工原理设计考虑的因素在化工原理设计中，需要考虑许多因素，以实现苯和甲苯的高效分离。
1. 温度温度是影响蒸馏法和结晶法分离效果的重要因素。
对于蒸馏法，适当的温度可以使苯和甲苯有较大的沸点差异，以便更好地进行分离。
对于结晶法，合适的温度可以使其中一种物质结晶，而另一种物质保持在溶液中。
2. 压力压力也会对蒸馏法的分离效果产生影响。
适当的压力可以改变苯和甲苯的沸点，从而更好地进行分离。
目录1 绪论 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2塔板的类型与选择 (2)1.3装置流程图 (2)2 精馏塔的工艺计算 (4)2.1进料及产品组成 (4)2.2平均分子量 (4)2.3全塔物料衡算 (4)2.4相对挥发度 (4)2.5最小回流比R MIN及操作回流比R (5)2.6精馏段和提馏段的操作线方程 (5)2.7塔板数的计算 (6)2.8全塔效率的确定 (8)2.9全塔实际板数及进料位置的确定 (9)3 精馏塔主要工艺尺寸的设计 (10)3.1工艺条件的计算 (10)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (15)3.3塔板流体力学检验 (19)3.4负荷性能图 (22)4 附属设备及接管的选取 (27)4.1原料预热器的设计 (27)4.2塔顶冷凝器热负荷及冷却水用量 (28)4.3塔底再沸器热负荷及水蒸气用量 (30)4.4进料泵的估选 (30)4.5主要接管尺寸的选取 (31)4.6塔总体高度的设计 (32)参考文献 (35)结束语 (36)附录 (37)附录A苯和甲苯的物理性质 (37)附录B苯和甲苯的平衡数据 (37)附录C苯-甲苯的A NTOINE常数 (38)附录D苯和甲苯的密度 (38)附录E和甲苯的黏度 (39)附录F苯和甲苯的汽化潜热 (39)附录G苯和甲苯的表面张力 (40)附录H生产工艺流程简图示例 (40)1 绪论1.1 设计方案的确定1.1.1装置流程的确定装置包括精馏塔，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。
蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。
连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续蒸馏为主。
间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合于小规模，多品种或多组分物系的初步分离。
蒸馏通过物料在塔内的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离，热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质带走。
另外，为保持塔的操作稳定性，流程中采用泵将原料液输入塔内。
化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计专业年级：化学工程与工艺姓名：2011年7 月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。
板式精馏塔设计任务书五一、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
二、设计任务(1)原料液中苯含量：质量分率＝75％(质量)，其余为甲苯。
(2)塔顶产品中苯含量不得低于98％(质量)。
(3)残液中苯含量不得高于8.5％(质量)。
(4)生产能力：90000 t/y苯产品，年开工310天。
三、操作条件(1)精馏塔顶压强：4.0kPa(表压)(2)进料热状态：自选(3)回流比：自选。
(4)单板压降压：≯0.7kPa四、设计内容及要求(1)设计方案的确定及流程说明(2)塔的工艺计算(3)塔和塔板主要工艺尺寸的设计塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定；塔板的流体力学验算；塔板的负荷性能图。
化工原理课程设计题目：姓名：班级：学号：指导老师：设计时间：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。
目录一、化工原理课程设计任书 (3)二、设计计算 (3)1.设计方案的确定 (3)2.精馏塔的物料衡算 (3)3.塔板数的确定 (4)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (11)7.筛板的流体力学验算 (13)8.塔板负荷性能图 (15)9.接管尺寸确定 (30)二、个人总结 (32)三、参考书目 (33)（一）化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书一、设计题目：设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔二、设计任务及操作条件1、设计任务：物料处理量： 7万吨／年进料组成： 37％苯，苯-甲苯常温混合溶液（质量分率，下同）分离要求：塔顶产品组成苯≥95％塔底产品组成苯≤6%2、操作条件平均操作压力： 101.3 kPa平均操作温度：94℃回流比：自选单板压降： <=0.9 kPa工时：年开工时数7200小时化工原理课程设计三、设计方法和步骤：1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。
四川大学化学工程学院化工原理课程设计四川大学化工原理课程设计任务书一、设计任务：设计题目：分离苯-甲苯混合物的精馏塔设计给定条件：原料液：苯-甲苯混合物组成：x F = 0.32（摩尔分率，下同）处理量：F = 12400 kg/h温度：29 o C馏出液：组成：x D = 0.93残液：组成：x W = 0.02操作压力：常压二、设计内容：设计说明书一份，其内容包括目录题目及数据工艺流程选择论证及说明、流程图主要设备的设计（塔板数、塔径、塔板结构元件及尺寸，流体力学交校核）塔板布置图，负荷性能图主要辅助设备的选用与计算（塔顶冷凝器）三、参考资料：化工原理设计导论，成都科技大学《化工原理设计导论》编写组，成都科技大学出版社，1994 化工原理，下册，叶世超夏素兰易美桂杨雪峰等编，科学出版社，2002化工原理（第二版），下册，陈敏恒等，化学工业出版社，2000化工设备设计基础，化工设备设计基础编写组，上海科学技术出版社，1987化学工程师手册，机械工业出版社，1999PERRY化学工程手册（第六版），化学工业出版社，1984化学工程手册（第二版），时钧等，化学工业出版社，1996化学工程师简明手册，邓忠等，机械工业出版社，1997化工生产流程图解，化学工业出版社，精馏设计、操作和控制，吴俊生等，中国石化出版社，1997塔型设备基础设计，石油化学工业部编，1975塔设备设计，上海科学技术出版社，1988塔的工艺计算，石油化学工业部设计院，1977\目录第一章方案选定1.1操作条件的确定1.1.1 操作压力 (4)1.1.2 进料状态 (4)1.1.3 加热方式 (4)1.1.4 冷却剂与出口温度 (4)1.1.5 回流比的选择 (4)1.2设备的选择1.2.1 塔设备的选择 (4)1.2.2 再沸器，冷凝器等附属设备的安排 (4)1.3流程的确定1.3.1 物料的储和输送 (5)1.3.2 参数的检测和调控 (5)1.4 热能的利用第二章总体工艺设计计算2.1物料衡算与操作线方程2.1.1 原料及产品组成 (x F, x D, x W, F) (6)2.1.2 全塔总物料衡算 (6)2.1.3 操作温度 (6)2.1.4 使进料达到泡点，预热原料液所需热 (6)2.1.5 相对挥发度( ) (7)) (7)2.1.6 最小回流比(Rmin2.1.7 精馏塔的气、液相负荷及操作线方程 (8)2.2 塔板数的确定2.2.1 理论塔板数 (8)2.2.2 实际塔板数 (10)2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算2.3.1 平均摩尔质量 (10)2.3.2 平均密度 (11)2.3.3 液相平均表面张力 (12)2.3.4 液相平均黏度 (13)2.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算2.4.1 塔径的计算 (14)2.4.2 精馏塔有效高度计算 (15)2.5 塔板主要工艺尺寸的计算2.5.1 溢流装置计算 (15)2.5.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (16)2.6 塔板流体力学验算2.6.1 气相通过浮阀塔板的压降 (17)2.6.2 淹塔 (18)2.6.3 雾沫夹带 (18)2.7 塔板负荷性能图2.7.1 雾沫夹带线 (19)2.7.2 液泛线 (20)2.7.3 液相负荷上限线 (21)2.7.4 漏液线 (21)2.7.5 液相负荷下线限 (21)2.8 计算结果汇总2.9 工艺流程图第三章附属设备计算3.1 换热器热量计算3.1.1 塔顶冷却所需热 (24)3.1.2 原料液加热到泡点所需热量 (24)3.1.3 塔釜加热所需热量 (24)3.2 塔顶冷凝器3.2.1 物性参数 (25)3.2.2 传热面积 (25)3.2.3 工艺尺寸结构 (26)3.3进料预热器3.3.1 设计方案的确定 (27)3.3.2 物性数据 (27)3.3.3 传热面积估算 (28)3.3.4 工艺尺寸结构 (28)3.4 塔底再沸器3.4.1 设计方案的确定 (29)3.4.2 物性数据 (29)3.4.3 传热面积的估算 (30)3.4.4 工艺尺寸结构 (31)3.5 接管与法兰3.5.1 塔顶蒸汽出口管径 (32)3.5.2 回流液管径 (32)3.5.3 进料管直径 (32)3.5.4 釜液排出管径 (33)3.6 筒体与封头3.6.1 筒体 (33)3.6.2 封头 (33)3.7 人孔主要参考文献设计心得体会第一章方案选定1.1操作条件的确定1.1.1操作压力根据生产要求，本设计选择常压下的连续蒸馏。
【最新整理，下载后即可编辑】分离苯--甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计专 业： 化学工程与工艺学 号： 040840221姓 名： 张 明指导教师： 谭志斗 周红艳日 期： 二零一一年四月十六日目 录Context第一章前言1.1苯和甲苯在工业中的用途1.2精馏原理及其在工业生产中的应用1.3精馏操作的特点及其对塔设备的要求1.4常用板式塔的类型及本设计的选型1.5本设计所选塔的特性1.6相关物性参数说明第二章设计题目及设计任务书第三章工艺条件的确定和说明3.1确定操作压力3.2确定进料状态3.3确定加热剂和加热方式3.4确定冷却剂及其进出口温度第四章流程的确定和说明4.1流程4.2流程说明第五章精馏塔的设计计算5.1全塔的物料衡算5.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率5.1.2料液及塔顶底产品平均摩尔质量5.1.3料液及塔顶底产品摩尔流率5.2回流比的确定5.3塔板数的确定5.4气液负荷计算5.4.1平均压强5.4.2平均分子量5.4.3液体的平均粘度5.4.4液体的平均密度5.4.5体积流量5.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.5.1 塔径的计算5.5.2精馏塔有效高度的计算5.6 塔板工艺结构尺寸的设计与计算5.6.1溢流装置计算5.7 浮阀的布置5.7.1 阀孔速度5.7.2 开孔率5.7.3 阀孔总面积5.7.4 浮阀总数5.7.5 塔板上布置浮阀的有效操作面积5.7.6 浮阀的排列5.8 塔板流动性能校核5.8.1液沫夹带量校核5.8.2 塔板阻力校核5.8.3 降液管液泛校核5.8.4 液体在降液管中停留时间校核5.8.5严重漏液校核5.9 塔板负荷性能图5.9.1漏液线5.9.2 液沫夹带线5.9.3 液相负荷下限线5.9.4 液相负荷上限线5.9.5液泛线5.9.6塔板性能负荷图5.9.7浮阀塔的工艺设计计算结果总表第六章塔的机械设计6.1、设计条件6.2、按计算压力计算塔体和封头厚度6.3、塔设备质量载荷计算6.4、风载荷和风弯矩计算6.5、地震弯矩计算6.6、各种载荷引起的轴向应力6.7、塔体和裙座危险截面的强度及稳定校核6.8、塔体水压试验和吊装时的应力校核6.9、基础环设计6.10、地脚栓设计第七章设计结果的讨论及说明第八章参考文献第九章课程设计总结致谢中文摘要：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。
分离苯和甲苯的方法一、引言苯和甲苯是常见的有机化合物，它们在化工生产和实验室中广泛应用。
由于苯和甲苯在物理性质上的差异，因此可以采用不同的方法来分离它们。
本文将介绍几种常用的分离苯和甲苯的方法。
二、蒸馏法蒸馏法是一种常用的分离混合物的方法，也适用于分离苯和甲苯。
苯和甲苯的沸点分别为80.1℃和137℃，因此可以通过升华蒸馏法来分离它们。
将混合物加热至苯的沸点80.1℃，此时苯开始汽化，蒸汽进入冷凝管，在冷凝管中冷却后变成液体。
将液体收集起来，即可得到纯苯。
然后，将剩余的混合物再次加热至甲苯的沸点137℃，甲苯开始汽化，蒸汽进入冷凝管，在冷凝管中冷却后变成液体。
将液体收集起来，即可得到纯甲苯。
三、萃取法萃取法是一种通过溶剂的选择性溶解来实现分离的方法。
苯和甲苯在极性上有差异，可以利用这一特点来分离它们。
将混合物与适当的溶剂（如乙醇）进行充分混合，使苯和甲苯溶解在溶剂中。
然后，由于苯的极性较低，与溶剂的相互作用较弱，可以通过分液漏斗将溶液和溶剂分离。
分离后的溶液中含有苯和甲苯，再经过蒸馏法可以得到纯苯和纯甲苯。
四、结晶法苯和甲苯的溶解度在温度上有所不同，可以利用这一特点来进行分离。
将混合物加热至溶解度较高的温度，使苯和甲苯完全溶解。
然后，将溶液缓慢冷却，使苯和甲苯逐渐结晶出来。
通过过滤和干燥，即可得到纯苯和纯甲苯。
五、活性炭吸附法活性炭对苯和甲苯有较强的吸附能力，可以利用这一特性来分离它们。
将混合物与活性炭充分接触，让活性炭吸附其中的苯和甲苯。
然后，通过洗涤或蒸馏等方法，将被吸附的苯和甲苯从活性炭上脱附下来。
最后，利用蒸馏等方法，可以得到纯苯和纯甲苯。
六、结论分离苯和甲苯的方法有很多种，常用的包括蒸馏法、萃取法、结晶法和活性炭吸附法。
根据实际需要和条件，选择合适的方法进行分离，可以得到纯度较高的苯和甲苯。
分离苯和甲苯的方法在工业生产和实验室中具有重要的应用价值。
