化工原理课程设计苯甲苯的分离

化工原理课程设计苯甲苯精馏塔设计化工原理是化学工程专业的基本课程之一，涵盖了化学反应、传热传质、流体力学等方面的知识。

在课程设计中，学生需要通过理论知识和实验操作来模拟化工生产过程，掌握正确的生产方法和流程。

本篇文档将重点介绍一种化工原理课程设计，即苯甲苯精馏塔设计。

1. 实验背景苯甲苯精馏塔是一种用于分离苯甲腾、苯和甲苯的设备，广泛应用于化工、医药、石油等领域。

这种设备可以通过调节进出口流量、塔板数等参数来实现不同组分的分离和纯化。

其中，精馏塔的设计是非常重要的，它直接影响到设备的性能和效率。

2. 实验目的本次课程设计的主要目的是让学生通过理论分析和实验操作，了解苯甲苯精馏塔的设计原理、计算方法和优化手段，进而掌握化工生产过程的基本技能。

3. 实验内容实验内容主要分为以下几个方面：（1）整体流程设计。

学生需要综合考虑工艺流程、设备选择和流量控制等因素，确定苯甲苯精馏塔的基本参数和结构设计。

（2）塔板设计。

学生需要针对不同组分的物理性质和传热特性，选择合适的塔板类型和数量，制定塔板布置图。

（3）塔底设计。

学生需要考虑热交换、温度调节、泵送和排放等问题，设计合适的塔底结构和管路连接。

（4）操作优化。

学生需要通过模拟操作和实验验证，寻找最佳的操作条件，比如塔板数、进出口流量、温度控制等。

4. 实验流程本次课程设计的具体流程如下：（1）定义苯甲苯精馏塔的物理和化学性质。

（2）确定生产需求和工艺流程。

（3）选择合适的设备和材料。

（4）估算物料特性参数和传热、传质性能。

（5）计算理论塔板数和进出口流量。

（6）制定塔板布置图和塔底结构。

（7）模拟实验和调整操作参数。

（8）完成实验报告和总结，总结设计经验和教训。

5. 实验要求本次课程设计要求学生具备一定的化工原理知识和操作技能，可以独立完成实验流程和报告撰写。

具体要求如下：（1）熟悉苯甲苯精馏塔的物理和化学性质。

（2）掌握塔板设计和布置的基本原理。

（3）理解热力学和传热传质的基本概念。

化工原理课程设计说明书设计题目：苯-甲苯分离过程筛板式精馏塔设计者：班级化工2009级（1）班姓名郑健学号 **********日期 2012年6月26日指导教师：（签名）设计成绩：日期单位：石河子大学化学化工学院化工系目录1设计方案的选择及流程说明 (4)1.1概述 (4)1.1.1精馏原理 (4)1.1.2精馏塔选定 (4)1.2设计方案的确定 (4)2精馏塔的物料衡算 (5)2.1原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (5)2.2原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (5)2.3物料衡算 (5)3塔数的确定 (6)N的求取 (6)3.1理论板层数T3.1.1相对挥发度的求取 (6)3.1.2求最小回流比及操作回流比 (6)3.1.3求精馏塔的气、液相负荷 (7)3.1.4求操作线方程 (7)3.1.5采用逐板法求理论板层数 (7)3.2实际板层数的求取 (8)4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)4.1操作压力的计算 (8)4.2操作温度的计算 (9)4.3平均摩尔质量计算 (9)4.4平均密度计算 (10)4.4.1气相平均密度计算 (10)4.4.2液相平均密度计算 (10)4.5液体平均表面张力的计算 (11)4.6液体平均黏度计算 (12)5塔及塔板的工艺尺寸的设计计算 (13)5.1塔径的设计计算 (13)5.1.1精馏段： (13)5.1.2提馏段： (14)5.2塔的有效高度的计算 (15)5.3塔的实际高度的计算 (15)5.4溢流装置的计算 (15)5.4.1精馏段： (15)5.4.2提馏段： (16)5.5塔板布置 (17)5.5.1精馏段： (17)5.5.2提馏段： (18)6流体力学验算 (20)6.1塔板压强降 (20)6.1.1精馏段： (20)6.1.2提馏段： (21)6.2液沫夹带量的校核 (21)6.2.1精馏段： (21)6.2.2提馏段： (22)6.3溢流液泛的校核 (22)6.3.1精馏段： (22)6.3.2提馏段： (23)6.4液体在降液管内停留时间的校核 (23)6.4.1精馏段： (23)6.4.2提馏段： (23)6.5漏液点的校核 (23)6.5.1精馏段： (23)6.5.2提馏段： (24)7塔板负荷性能图（以精馏段为例） (25)7.1漏液线 (25)7.2液沫夹带线 (25)7.3液相负荷下限线 (26)7.4液相负荷上限线 (26)7.5液泛线 (27)7.6负荷性能图及操作弹性 (28)8计算结构汇总表 (29)9小结 (30)1设计方案的选择及流程说明1.1 概述1.1.1精馏原理利用从塔底部上升的含轻组分较少的蒸气，与从塔顶部回流的含重组分较少的液体逆流接触，同时进行多次部分汽化和部分冷凝，使原料得到分离。

课程设计--精馏塔分离苯-甲苯混合物目录摘要 (II)Abstract (III)引言 (1)第一章概述 (1)1.1精馏塔设计任务 (2)1.2精馏塔设计方案的选定 (2)第二章精馏塔设计计算 (3)2.1精馏塔物料衡算 (3)2.2塔板的确定 (4)2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)2.4精馏塔的塔体工艺尺度计算 (10)第三章塔附属设备选型及计算 (29)3.1接管 (29)3.2塔体总高度 (30)3.3辅助设备 (32)第四章设计结果汇总 (35)设计小结与体会 (37)符号说明 (38)参考文献 (40)摘要化工生产中所处理的物料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质，生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离较纯净或几乎纯态的物质。

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作, 利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。

实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。

本设计任务为精馏塔分离苯-甲苯混合物。

对于二元混合物的分离，采用连续精馏过程。

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人精馏塔内。

塔顶上升蒸气采用全器冷凝，冷凝液在泡点温度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。

该物系属易分离物系，最小回流比较小，所以在设计中把操作回流比取最小回流比的1.7倍。

塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

本设计说明书以通过物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的筛板塔以及相关辅助设备的计算。

绘制了精馏塔装配图，精馏工艺流程图。

关键词：筛板塔；苯；甲苯AbstractIn the chemical production processes the material, the intermediary product, the primary product, nearly is the mixture which is composed of certain components, moreover majority is the homogeneous phase material, in the production to satisfy the storage, the transportation, the processing and the use need, often needs these mixture separation for pure or nearly the pure state material.Separation of distillation is the most commonly used liquid mixture of a unit operation, using liquid mixture of all the different points of the volatile, volatile components from liquid to gas transfer, difficult volatile components from gas to liquid transfer. Mixture of raw materials to achieve the various components of the separation process is at the same time heat and mass transfer process.The design task is to separate the benzene - toluene mixture using the distillation tower. For the separation of binary mixtures, we can use a continuous distillation process. In the design, we feed the raw material in the bubble point ,using preheater where the liquid can be heated up to the bubble point and then give it away to the distillation tower. Up top of the tower ,there is a total condenser which can condense the steam. Part of the condensed steam return to the tower in the bubble point, and the rest product is sent to the tank through the total condenser. It is so easy to isolate material system using this system. the minimum return is relatively small, so we take the minimum reflux ratio of 1.7 times of the operating reflux ratio in our design. Tower reacter is heated with indirect steam and the tower bottom product is sent to storage tanks after cooling.The design specification through the material balance, energy balance, technology, structural design and verification and a series of work to design a reasonable possibility of the sieve tower that should use the relation selective evaporation flow，and drawing assemble diagram of distillation tower and PID of distillation.Keywords：Distillation；Sieve tower；Benzene引言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。

化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔本文将针对化工原理课程设计，探讨苯与甲苯精馏塔的工艺设计。

一、工艺流程苯与甲苯精馏塔的工艺流程如下：苯与甲苯混合物在进入塔后，首先通过反应塔抽收制冷剂进行冷却，从而达到冷却效果，然后通过塔顶进入预分离器进行处理，将其中的气相成分与液相成分分离，剩余的液相通过进料口进入塔体，反复上升和下降，与上部的气相进行平衡沸腾，不断提高纯度，最后在顶部凝结出高纯度的甲苯。

二、设计考虑因素1.塔型塔型应根据生产规模和成本考虑。

一般而言，小型的塔型适合处理小流量、高品质的混合物，而大型的塔型则适合处理大流量、低品质的混合物。

2.动力学参数在设计苯与甲苯精馏塔时，要考虑动力学参数，如液相和气相的流速、物料的热量传递效应等等。

这些参数将直接影响塔的效率和产品品质。

3.填料和操作条件由于苯与甲苯混合物具有一定的粘度和密度差异，因此应在填料和操作条件上进行制约，以避免不同成分之间发生混合或分离出现问题。

三、设计基础1.填料设计填料是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分，是决定塔效率和塔高的关键因素。

填料材料应具有良好的性能，如高效的传质、良好的气体液体接触、稳定的抗攻击性等等。

常见的填料材料有氧化铝、陶瓷、合金等。

2.除塔器设计除塔器是苯与甲苯精馏塔的一个重要设计组成部分。

它的主要作用是在塔底处收集返回的液相，防止溢出和保持塔内的可控性。

除塔器的设计应根据填料类型、流量、操作温度和压力等多个因素进行综合考虑，以确保塔的正常运行。

3.塔底设计塔底是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分，主要用于收集精馏出的液态产品。

由于反应塔存在高温、高压等因素，因此需要考虑塔底的材料和设计。

常见的材料有碳钢、不锈钢、合金等。

此外，塔底还应配备可靠的排放和泄压装置，以确保塔的安全性。

四、结论苯与甲苯精馏塔是一种常见的化工装置，其设计应考虑多种因素，如塔型、填料、动力学参数等等。

从而确保塔的高效、稳定和可靠性。

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。

分离苯和甲苯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解苯和甲苯的物理性质差异，掌握分离苯和甲苯的基本原理；2. 学生掌握实验室中常用的分离方法，如蒸馏、萃取等；3. 学生了解有机化学实验中实验安全及防护措施。

技能目标：1. 学生能够运用蒸馏、萃取等方法，进行苯和甲苯的分离操作；2. 学生能够正确使用实验仪器，掌握基本的实验操作技能；3. 学生能够分析实验结果，具备初步的实验问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养严谨的科学态度，注重实验操作的规范性和精确性；2. 学生树立安全意识，遵循实验室规定，养成良好的实验习惯；3. 学生增强环保意识，学会废弃物的分类处理，关注化学对环境的影响；4. 学生培养合作精神，学会在团队中沟通交流，共同完成实验任务。

课程性质：本课程为有机化学实验课，旨在让学生通过实验操作，掌握分离苯和甲苯的方法，提高实验技能。

学生特点：高二年级学生，已具备一定的化学基础知识，具有较强的动手能力和实验兴趣。

教学要求：结合学生特点和课程性质，将课程目标分解为具体的学习成果，注重理论与实践相结合，提高学生的实验操作能力和问题解决能力。

同时，关注学生的情感态度价值观的培养，使学生在掌握知识技能的同时，养成良好的实验习惯和团队合作精神。

二、教学内容1. 理论知识：- 有机化学中苯和甲苯的结构、物理性质；- 分离原理：蒸馏、萃取等方法的原理及适用范围；- 实验安全知识：实验室规则、防护措施及应急处理。

2. 实践操作：- 实验设备的使用方法：蒸馏器、萃取器等；- 苯和甲苯混合物的分离操作；- 结果分析：观察分离后的物质，判断分离效果。

3. 教学大纲：- 第一课时：介绍苯和甲苯的结构、物理性质，讲解分离原理；- 第二课时：讲解实验室安全知识，演示实验设备的使用方法；- 第三课时：学生分组进行分离实验操作，教师巡回指导；- 第四课时：分析实验结果，总结实验经验，讨论实验问题。

教材章节：本教学内容依据《有机化学》教材中关于苯及其同系物的性质、分离与提纯章节进行设计。

化工原理课程设计：苯与甲苯精馏塔简介本文主要探讨化工原理课程设计中的苯与甲苯精馏塔。

通过对苯和甲苯进行精馏分离，我们可以获得纯度较高的苯和甲苯产品。

在本文中，我们将从以下几个方面展开讨论：1.背景和目的2.设计流程3.塔设计4.精馏原理5.实验操作6.结果和讨论背景和目的苯和甲苯是常用的工业化学品，广泛应用于加工、涂料、塑料等行业。

苯和甲苯在某些工艺中需要纯度较高，因此需要进行精馏分离。

本课程设计旨在设计一个能有效分离苯和甲苯的精馏塔。

设计流程为了设计一个合适的苯与甲苯精馏塔，我们需要进行以下几个步骤：1.确定原料2.确定塔的类型和结构3.进行塔的热力学计算4.进行实验验证塔设计塔是精馏过程中最关键的组件之一，它可以通过蒸汽冷凝回收馏分。

在苯和甲苯的精馏中，一般采用板式塔。

塔类型在板式塔中，我们可以选择不同的塔类型，如：•始料塔•落料塔•浓差塔•强化塔塔结构塔的结构包括：1.塔筒：用于装载填料或板2.助塔装置：用于改善塔内气液分布精馏原理精馏是利用不同物质的沸点差异进行分离的过程。

在苯与甲苯的精馏过程中，由于苯和甲苯的沸点差异较大，可以有效地进行分离。

实验操作进行苯与甲苯精馏的实验时，我们需要注意以下几个操作步骤：1.准备好实验所需设备和试剂2.开启冷却水，确保设备冷却3.将苯和甲苯加入精馏塔中4.开启加热源，控制温度5.收集馏出的苯和甲苯样品结果和讨论通过实验操作，我们可以得到苯和甲苯的纯度和收率。

根据实验结果，我们可以评估精馏塔的效果，并对塔的设计进行改进。

在进行课程设计时，我们要求学生深入了解苯与甲苯的精馏原理，并通过实验进行验证。

此外，在设计塔的结构和操作过程时，也需要考虑到实际工业生产的要求。

通过本次课程设计，学生不仅能够更好地理解化工原理，还能够培养实验操作和实际问题解决能力。

这对于他们将来的工作和研究具有重要意义。

总结起来，本文对苯与甲苯精馏塔的设计和实验操作进行了详细的讨论。

从背景和目的到实验结果和讨论，我们提供了一个全面的指导，希望能对读者有所帮助。

【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。

化工原理课程设计书苯—甲苯精馏塔设计目录（一）化工原理设计任务书 (3)（二）概述 (4)一、精馏基本原理 (5)二、设计方案的确定 (5)（三）塔工艺计算 (6)一、精馏塔物料衡算 (6)二、塔板数确定 (8)三、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)四、精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (15)五、塔板主要工艺尺寸计算 (17)六、筛板的流体力学验算 (19)七、塔板负荷性能图 (23)八、设计结果一览表 (29)（四）辅助设备的设定 (30)（五）设计评述心得 (32)（六）参考书目及附表 (33)（一）化工原理设计任务书一、设计名称：苯-甲苯精馏塔设计二、设计条件：在常压连续精馏塔中精馏分离含苯35%（质量%，下同）的苯-甲苯混合液，要求塔顶流出液中苯的回收率为97%，塔底釜残液中含苯不高于2%。

处理量：17500 t/a，料液组成（苯质量分数）：35%，塔顶产品组成（质量分数）：97%，塔顶易挥发组分回收率：99%，每年实际生产时间：300天三、设计任务完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。

四、基础数据或其他操作条件所需数据自己查阅资料或根据资料确定五、设计说明书内容1 目录2 概述（设计方案的确定和流程说明、精馏基本原理等）3.塔的物料恒算、塔板数的确定、塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4.塔和塔板的主要工艺尺寸的设计：（1）塔体工艺尺寸的计算；（2）塔板主要工艺尺寸的计算；（3）塔板的流体力学验算；（4）塔板负荷性能图。

5.设计结果概要或设计一览表6.辅助设备的选型——对再沸器进行设计，对预热器进行选型7.参考文献8.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。

（二）概述一、精馏基本原理精馏操作就是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同的性质，在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝，使各组分得以完全分离的过程。

二、设计方案的确定本设计任务为分离苯一甲苯混合物。