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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：班级化工095姓名闫宏阳日期： 2011年12月13号指导教师：杨胜凯设计成绩：日期：ompell ing." Althoug h the "five water treatment" a lot, w ork very har d, but the flood of scie ntific e noug h, before the treatment a nd water quality improveme nt after the treatment effect is not obvious, county-wi de focus on river st ill largely inferior five wate r, swimming t he River coul d not be f ound. Five i s "three to split" task still l ies a head. Noti ce of st ock there, ne w constr uction di d not rece ive timely treatment every year (such a s ancestral hall a s unaut hori sed re peated), contrary to t he create d work i s very different from the provincial a nd munici pal sta ndar ds. M eanw hile, whe n im plementation is not in pla ce, generally only focus on illegal construction dem olished, faili ng that split that is clear, com bine d dem olition, insufficie nt attention to reconstructi on of old re side ntial areas, urban village s, shanty tow ns a nd promote poor. o solve the se pr oblem s, we must enhance t he se nse of responsibility a nd urgency, i nsist on probl em-ori ented, to take strong measure s, efforts to make up the "three agricult ure" and "five water treatment", "three to split a" short Board, construction of comprehensive safeguards, "Sout h Gate of XX bea utiful" goal of realizi ng. II, and preci sion Shi policy, a nd manpow er playing good "thre e agricultural" work pr otracted "three agri cult ural" work is do economic soci al devel opme nt the work of base d, county level s the sector t o accordi ng to "base d agricultural, a nd a nd manpow er rural, a nd development farmers" of requirem ent s, insi sted agri cultural r ural base d status not shake, i nsisted hui nong kulak poli cy not weake ned, insi sted reform innovat ion test not stop, efforts created new era "three agri cultural" w ork new situation. (A) to make agriculture m ore. To establi sh the concept of agriculture ar ound the people demand, and com prehe nsively promote the supply side of agricultur e struct ural reform, strive to enhance the qua lity and efficiency of agriculture a nd competitiveness. Focus i s on doi ng the four articles. One is the stea dy increase of grain article. Always tig hten the string for food se curit y, "rice bag" catch i n ha nd, t o hold la nd i n the a djustme nt of agricultural pla nting str uct ure in the "red line." Accel erating the construction of grain ribbons, im proving agri cult ural infrastructure, e nha nce food production capacity, improve t he qualit y of agricultural product s, effectively "steady incr ease of grain" and mai ntain "tong ue." Se cond, i ndustry convergence articl e. Enhance the level of concentration, inte nsificati on of agricult ure, creati ng pr oduction, pr oce ssi ng, distri buti on, sales a nd service in one of the agricultural industrial chain, to break down t he value chain, impr ove added val ue. Pushing forwar d "the Internet + agri cultural" model to impr ove agricultural producti on, ma nagement, a nd service l evel, innovati ng the mode of e-commerce marketing of agricultural product s, solve the difficult pr oblem of sal es of agricultural products. Agriculture a nd tourism, e ducati on, cult ure, health, pension and other dee p integration, develop leisure, travel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ompell ing." Althoug h the "five water treatment" a lot, w ork very har d, but the flood of scie ntific e noug h, before the treatm ent a nd water quality improveme nt after the treatment effect is not obvious, county-wi de focus on river st ill largely inferior five wate r, swimming t he River coul d not be f ound. Five i s "three to split" task still l ies a head. Noti ce of st ock there, ne w constr uction di d not rece ive timely treatment every year (such a s ancestral hall a s unaut hori sed re peated), contrary to t he create d work i s very different from the provincial a nd munici pal sta ndar ds. M eanw hile, whe n im plementation is not in pla ce, generally only focus on illegal construction dem olished, faili ng that split that is clear, com bine d dem olition, insufficie nt attention to reconstructi on of old re side ntial areas, urban village s, shanty tow ns a nd promote poor. o solve the se pr oblem s, we must enhance t he se nse of responsibility a nd urgency, i nsist on probl em-ori ented, to take strong measure s, efforts to make up the "three agricult ure" and "five water treatment", "three to split a" short Board, construction of comprehensive safeguards, "Sout h Gate of XX bea utiful" goal of realizi ng. II, and preci sion Shi policy, a nd manpow er playing good "thre e agricultural" work pr otracted "three agri cult ural" work is do economic soci al devel opme nt the work of base d, county level s the sector t o accordi ng to "base d agricultural, a nd a nd manpow er rural, a nd development farmers" of requirement s, insi sted agri cultural r ural base d status not shake, i nsisted hui nong kulak poli cy not weake ned, insi sted reform innovation test not stop, efforts created new era "three agri cultural" w ork new situatio n. (A) to make agriculture m ore. To establi sh the concept of agriculture ar ound the people demand, and com prehe nsively promote the supply side of agricultur e struct ural reform, strive to enhance the qua lity and efficiency of agriculture a nd competitiveness. Focus i s on doi ng the four articles. One is the stea dy increase of grain article. Always tig hten the string for food se curit y, "rice bag" catch i n ha nd, t o hold la nd i n the a djustme nt of agricultural pla nting str uct ure in the "red line." Accel erating the construction of grain ribbons, im proving agri cult ural infrastructure, e nha nce food production capacity, improve t he qualit y of ag ricultural product s, effectively "steady increase of grain" and mai ntain "tong ue." Se cond, i ndustry convergence articl e. Enhance the level of concentration, inte nsificati on of agricult ure, creati ng pr oduction, pr oce ssi ng, distri buti on, sales a nd service in one of the agricultural industrial chain, to break down t he value chain, impr ove added val ue. Pushing forwar d "the Internet + agri cultural" model to impr ove agricultural producti on, ma nagement, a nd service l evel, innovati ng the mode of e-commerce marketing of agricultural product s, solve the difficult pr oblem of sal es of agricultural products. Agriculture a nd t ourism, e ducati on, cult ure, health, pension and other dee p integration, develop leisure,travel- 2 -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）。
苯和氯苯精馏塔课程设计一、引言苯和氯苯是常见的有机化合物，它们在工业生产中有广泛的应用。
苯和氯苯精馏塔是一种有效的分离方法，可以将两者分离出来。
本课程设计旨在探究苯和氯苯精馏塔的原理、设计方法、操作技巧和安全注意事项。
二、原理1. 精馏塔原理精馏是一种利用液体混合物中各组分沸点差异进行分离的物理过程。
精馏塔是一种基于精馏原理设计的设备，通常由填料层和板层组成。
填料层通常由多孔性材料制成，可增加液体与气体之间的接触面积，促进挥发性组分从液相向气相转移；板层则通过板孔将液体和气体分开，使得液体在不同板层之间反复蒸发和凝结，从而实现组分之间的分离。
2. 苯和氯苯之间的沸点差异苯（C6H5）的沸点为80.1℃，而氯苯（C6H5Cl）的沸点为131℃。
因此，在适当温度下，苯和氯苯可以通过精馏塔进行分离。
三、设计方法1. 精馏塔的选择根据物料性质和生产要求，选择合适的精馏塔类型。
常见的精馏塔类型有平板式、填料式、螺旋板式等。
2. 填料的选择填料是影响精馏效果的重要因素之一。
常用的填料有金属网、陶瓷球、聚合物球等。
填料的选取应考虑到其表面积、孔径大小、耐腐蚀性和可再生性等因素。
3. 操作参数的控制在操作过程中，应根据实际情况控制温度、压力和进出料量等参数。
通常情况下，应将温度控制在苯和氯苯沸点之间，并适当增加进出料量以提高分离效率。
4. 填充率的控制填充率是指填料所占据空间与总容积之比。
填充率过高会导致液体无法顺畅流动，从而影响分离效果；而填充率过低则会导致液体在塔内停留时间不足，也会影响分离效果。
一般来说，填充率应控制在50%~70%之间。
四、操作技巧1. 开始操作前应检查设备是否正常运转，并进行必要的维护保养。
2. 在进料前，应先将塔内空气排出，以避免氧化反应和爆炸事故。
3. 操作过程中应注意控制温度、压力和进出料量等参数，并及时调整。
4. 如果发现液位过高或过低，应及时采取措施调整液位。
5. 操作结束后，应清洗设备并进行必要的维护保养。
《化工原理》课程设计标题学院专业班级姓名学号指导教师目录（一）设计题目二、产品与设计方案简介 (2)（一）产品性质、质量指标 (3)（二）设计方案简介 (3)（三）工艺流程及说明 (3)三、工艺计算及主体设备设计 (4)（一）精馏塔的物料衡算 (4)1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 (5)（二）塔板数的确定 (5)1）理论塔板数的确定 (5)2）实际塔板数 (7)（三）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)1）操作压力的计算 (8)2）操作温度的计算 (8)3）平均摩尔质量计算 (8)4）平均密度计算 (10)5）液相平均表面张力 (10)6）液相平均粘度计算 (11)四、精馏段的塔体工艺尺寸的计算 (11)（一）塔径的计算 (11)（二）精馏塔有效高度的计算 (11)五、塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)（一）溢流装置 (12)（二）塔板布置 (13)（三）开孔率n和开孔率 (13)六、塔板上的流体力学验算 (14)（一）气体通过筛板压降h和p pΔ的验算 (14)p（二）雾沫夹带量e的验算 (15)v（三）漏液的验算 (15)（四）液泛的验算 (15)七、塔板负荷性能图 (16)（一）.漏液线（气相负荷下限线） (16)（二）.液沫夹带线 (16)（三）.液相负荷下限线 (17)（四）.液相负荷上限线 (17)（五）. 液泛线 (17)八、筛板式精馏塔设计计算结果 (19)九、主要符号说明 (20)十、结果与结论2(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____96%__的氯苯___20000___吨/年，塔顶馏出液中含氯苯不得高于___2.5%___，原料液中含苯___56%___（以上均为质量分数）。
(二) 操作条件1) 塔顶压力4kPa（表压）2) 进料热状态泡点进料3) 回流比R=1.6Rmin4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa（表压）5) 单板压降≤0.7kPa。
课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计设计题目：苯-氯苯分离过程筛板式精馏塔设计院系：学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2010年11月19日目录一、设计背景 (1)二、产品与设计方案简介 (2)（一）产品性质、质量指标 (3)（二）设计方案简介 (3)（三）工艺流程及说明 (3)三、工艺计算及主体设备设计 (4)（一）精馏塔的物料衡算 (4)1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 (5)（二）塔板数的确定 (5)1）理论塔板数的确定 (5)2）实际塔板数 (7)（三）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)1）操作压力的计算 (8)2）操作温度的计算 (8)3）平均摩尔质量计算 (8)4）平均密度计算 (10)5）液相平均表面张力 (10)6）液相平均粘度计算 (11)四、精馏段的塔体工艺尺寸的计算 (11)（一）塔径的计算 .................................. 11 （二） 精馏塔有效高度的计算 ....................... 11 五、塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)（一）溢流装置.................................... 12 （二）塔板布置.................................... 13 （三）开孔率n 和开孔率 .......................... 13 六、塔板上的流体力学验算 .. (14)（一）气体通过筛板压降和的验算 ............... 14 （二）雾沫夹带量v e 的验算 .......................... 15 （三）漏液的验算 .................................. 15 （四）液泛的验算 .................................. 15 七、塔板负荷性能图 (16)（一）. 漏液线（气相负荷下限线） ................. 16 （二）. 液沫夹带线 .............................. 16 （三）. 液相负荷下限线 .......................... 17 （四）. 液相负荷上限线 .......................... 17 （五）. 液泛线 (17)八、筛板式精馏塔设计计算结果 ............................ 19 九、主要符号说明 ....................................... 20 十、结果与结论 ...................................................................................... 21 十一、收获与致谢 (21)p h p p Δ《化工原理》课程设计任务书一、设计题目——苯-氯苯二元物系板式连续精馏塔设计一座苯-氯苯板式连续精馏塔,要求年产36432吨纯度为99%的苯,塔底釜液中苯含量为1%,原料液中含苯69%（以上均为质量百分数)。
北京理工大学珠海学院《化工原理课程设计》说明书题目: 苯和氯苯物系分离系统的设计学院：化工与材料学院专业班级： 1学号：学生姓名：指导教师：2013年 1 月21日目录第一章化工原理设计任务书 (1)1.1课程设计题目 (1)1.2课程设计内容（含技术指标） (1)1.2.1设计条件 (1)1.2.2具体设计内容和要求 (1)1.2.3进度安排 (2)1.2.4基本要求 (3)1.3基础数据（数据由Aspen模拟得到、计算制图由EXCEL得到） (4)1.3.1苯的物性 (4)1.3.2氯苯的物性 (6)1.3.3苯、氯苯的气液平衡关系 (6)第二章苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计方案 (8)2.1设计方案的确定及工艺流程的说明 (8)2.2工艺流程图 (8)第三章精馏塔设计计算与论证 (9)3.1全塔的物料衡算 (9)3.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (9)3.1.2平均摩尔质量 (9)3.1.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 (9)3.2塔板数的确定 (10)N的求取 (10)3.2.1理论塔板数T3.2.2实际塔板数 (12)3.3塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14)3.3.1平均压强m p (14)3.3.2平均温度m t ........................................................................................ 14 3.3.3平均分子量m M .................................................................................. 14 3.3.4平均密度m ρ ........................................................................................ 15 3.3.5液体的平均表面张力m σ ................................................................... 17 3.3.6液体的平均粘度mL μ, (18)3.3.7精馏段的汽液负荷计算 ..................................................................... 19 3.3.8提馏段的汽液负荷计算 ..................................................................... 20 3.4塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .................................................... 21 3.4.1精馏塔塔径的计算 ............................................................................. 21 3.4.2提馏段塔径的计算 ............................................................................. 21 3.4.3溢流装置 ............................................................................................. 22 3.4.4塔板布置 ............................................................................................. 25 3.4.5验算气速及阀孔动能因数及开孔率 ................................................. 29 3.5塔板上的流体力学验算 (29)3.5.1气体通过筛板压降p h 和p pΔ的验算 ................................................ 29 3.5.2雾沫夹带量v e 的验算 ......................................................................... 30 3.5.3液泛的验算 ......................................................................................... 32 3.6精馏段塔板负荷性能图 ........................................................................ 33 3.6.1雾沫夹带线（1） ............................................................................... 33 3.6.2液泛线（2） ....................................................................................... 34 3.6.3液相负荷上限线（3） ....................................................................... 35 3.6.4漏液线（气相负荷下限线）（4） ..................................................... 35 3.6.5液相负荷下限线（5） ....................................................................... 35 3.6.6操作气液比 ......................................................................................... 35 3.7提馏段塔板负荷性能图 ........................................................................ 36 3.7.1雾沫夹带线（1） ............................................................................... 36 3.7.2液泛线（2） ....................................................................................... 37 3.7.3液相负荷上限线（3） ....................................................................... 38 3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） .. (38)3.7.5液相负荷下限线（5） (38)3.7.6操作气液比 (38)3.8板式塔的结构与附属设备 (39)3.8.1液流管 (39)3.8.2塔结构设计 (42)3.8.3附属设备设计 (44)3.9精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (47)第四章生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 (48)第五章本设计中的主要符号说明 (49)第六章对本设计的评述和有关问题的分析与讨论 (51)第一章化工原理设计任务书1.1课程设计题目苯和氯苯物系分离系统的设计1.2课程设计内容（含技术指标）1.2.1设计条件生产能力：50000吨/年（每年按300天生产日，每天24小时计算）原料状态：苯含量50%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中苯含量98%（wt%）；塔釜氯苯含量99.8%（wt%）操作压力：100kPa其它条件：（1）塔板类型：浮阀塔板；（2）塔顶采用全凝器；（3）R=1.9R m（4）塔顶压强4kPa（表压）；（5）塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；（6）单板压降不大于0.7kPa；1.2.2具体设计内容和要求（1）设计工艺方案的选定（2）精馏塔的工艺计算（3）塔板和塔体的设计（4）水力学验算（5）塔顶全凝器的设计选型（6）塔釜再沸器的设计选型（7）进料泵的选取（8）绘制流程图（9）编写设计说明书（10）答辩1.3基础数据（数据由Aspen 模拟得到、计算制图由EXCEL 得到）1.3.1苯的物性图1-1 苯的物性数据图物性拟合曲线与方差值：密度：8238.8938667.00015.02+--=T T ρ 12=R （1-1）饱和蒸汽压:39.0649-1.9139T + 0.0213T -0.0002T 23=P 12=R （1-2）表面张力：6505.311378.00001.02+-=T T σ 12=R （1-3）粘度：756.0008.0-1041082538+⨯+⨯-=--T T T μ 12=R （1-4）图1-2 氯苯的物性数据图1.3.2氯苯的物性物性拟合曲线与方差值：密度：3812.1123932.0001.02+--=T T ρ 12=R （1-5） 饱和蒸汽压:36.7013-1.4312T + 0.0187T -0.0001T 23=P 12=R （1-6） 表面张力：07.361261.00001.02+-=T T σ 12=R （1-7）粘度：833.0.0060-10225+⨯=-T T μ 12=R （1-8）1.3.3苯、氯苯的气液平衡关系依据苯与氯苯的饱和蒸气压公式代入BA B P P P P x --=大气，x 大气P P y A=得到苯、氯苯的气液平衡数据列于下表:图1-3 t ～x ～y 图泡点温度、露点温度分别与液相苯摩尔分数拟合曲线方程和方差：36.1318.613-40.292.484-23++=x x x T 露点12=R （1-9） 77.13149.11955.178242-06.16084.462345+-++-=x x x x x T 泡点 （1-10）12=R第二章苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计方案2.1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。
化工原理课程设计设计题目：苯－氯苯分离过程板式精馏塔设计设计者：学号：专业：石油与化工学院班级：化工本141班指导教师：设计时间：2016年12月20日1目录一、概述 (4)1、精馏与塔设备简介 (4)2、筛板塔的特点 (5)3.体系介绍 (6)4、设计要求 (6)二、设计说明书 (6)（1）设计单元操作方案简介 (6)（2）筛板塔设计须知 (7)（3）筛板塔的设计程序 (7)（4）塔板操作情况的校核计算——作负荷性能图及确定确定操作点 (7)三．设计计算书 (7)1.设计参数的确定 (7)1.1进料热状态 (7)1.2加热方式 (8)1.3回流比（R）的选择 (8)1.4 塔顶冷凝水的选择 (8)2.流程简介及流程图 (8)2.1流程简介 (8)2.2流程简介图 (9)3.理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)3.1理论板数的确定 (10)3.1.1物料恒算 (10)3.1.2 q线方程 (10)3.1.3 平衡线方程 (10)23.1.4 R min和R的确定 (12)3.1.5精馏段操作线方程 (13)3.1.6提镏段操作线方程 (13)3.1.7图解法求理论塔板数 (13)3.2实际塔板数确定 (14)4.精馏塔工艺条件计算 (14)4.2操作温度的计算 (14)4.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (15)4.4热量衡算 (20)4.5热量衡算 (21)4.6塔径的确定 (22)4.7塔有效高度 (24)4.8整体塔高 (25)5、塔板主要参数确定 (25)5.1溢流装置 (25)5.2塔板布置及筛孔数目与排列 (27)6.筛板的流体力学计算 (28)6.1塔板压降 (28)e的计算 (30)6.2雾沫夹带量V6.3漏液的验算 (30)6.4液泛验算 (30)7、塔板负荷性能图 (31)7.1液沫夹带线 (31)7.2液泛线 (32)7.3液相负荷上限线 (33)7.4液相负荷下线 (34)8.辅助设备及零件设计 (37)8.1塔 (37)8.2塔的接管 (38)8.4塔的附属设计 (40)9.参考文献及设计手册 (41)四、设计感想 (41)3各级标题的层次不对请参考课程设计课本165页标题的设置方法，另外每章的表和图要按照顺序进行命名。
(一）产品与设计方案简介1.产品性质、质量指标和用途产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。
密度1．105g/cm3。
沸点131．6℃。
凝固点-45℃。
折射率1．5216(25℃)。
闪点29．4℃。
燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。
溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1. 3％-7．1％(vol)。
溶于大多数有机溶剂，不溶于水。
常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。
蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。
有毒．在体有积累性，逐渐损害肝、肾和2910mg／kg，空其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD50气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
与氯酸银反应剧烈质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，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）产品用途：作为有机合成的重要原料2.设计方案简介（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
（2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。
（4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。
（5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
(一）产品与设计方案简介1.产品性质、质量指标和用途产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。
密度1．105g/cm3。
沸点131．6℃。
凝固点-45℃。
折射率1．5216(25℃)。
闪点29．4℃。
燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面张力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。
溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1. 3％-7．1％(vol)。
溶于大多数有机溶剂，不溶于水。
常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。
蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。
有毒．在体内有积累性，逐渐损害肝、2910mg／kg，肾和其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD50空气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
与氯酸银反应剧烈质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，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）产品用途：作为有机合成的重要原料2.设计方案简介（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
（2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。
（4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
（5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
课程设计题目——苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计一、设计题目某化工厂每天需将75吨含苯45%的苯—氯苯混合物用连续蒸馏方法分离成含苯96%的馏出液及含氯苯98%的釜液(均为质量百分数)供有机合成之用。
试设计一精馏塔来完成该分离任务；原料温度为20℃。
二、操作条件1.塔顶压强4kPa （表压）；2.20℃进料；3.回流比自定（取2.4R min ）；4.塔釜加热蒸汽压力506kPa （表压）；5.单板压降不大于0.7kPa ；6.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.设计计算结果一览表；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1.组分的饱和蒸汽压i p （mmHg ） 温度，（℃）80 90 100 110 120 130 131.8ip苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯148205293400543719760注：1mmHg=133.322Pa 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3）温度，（℃）80 90 100 110 120 130 ρ苯 817 805 793 782 770 757 氯苯1039102810181008997985纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。
3.组分的表面张力σ（mN/m ）温度，（℃） 80 85 110 115 120 131 σ苯 21.2 20.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯26.125.722.722.221.620.4双组分混合液体的表面张力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 。
《化工原理》课程设计报告苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计学院专业班级学号姓名合作者指导教师化工原理设计任务书一、设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计二、设计任务1）进精馏塔的原料液中含氯苯为38%（质量百分比，下同），其余为苯。
2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。
年工作日300天，每天24小时连续运行。
（设计任务量为3.5吨/小时）三、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0.5MPa；5.单板压降不大于0.7kPa；6. 设备型式：自选7．厂址天津地区四、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五行数据的计算；4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5.塔板的主要工艺尺寸计算；6.塔板的流体力学计算；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；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论五、基础数据1.组分的饱和蒸汽压 i 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 氯苯 t B 111.11127-=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：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：38.01212⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=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。
目录一、设计方案的确定及流程说明 (5)二、精馏塔的物料衡算 (6)三、塔板数的确定 (6)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)五、塔径和塔高的初步计算 (11)六、溢流装置的计算 (13)七、塔板设计 (14)八、流体力学性能校核 (14)九、塔板负荷性能图 (17)十、板式塔结构与附属设备 (22)十一、附属设备设计 (24)十二、设计结果一览表 (25)十三、个人重新设计 (27)十四、设计评述 (28)十五、参考文献 (28)十六、符号说明 (29)十七、附图 (30)一、设计方案的确定及流程说明1.操作压力蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。
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：班级化工095 闫宏阳日期： 2011年12月13号指导教师：胜凯设计成绩：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。
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，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 kmol /kg 11.78=A M 氯苯的摩尔质量 km ol /kg 56.112=B M003.056.112/998.011.78/002.011.78/002.0986.056.112/02.011.78/98.011.78/98.0638.056.112/45.011.78/55.011.78/55.0=+==+==+=W D F x x x2．原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量kmol/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=⨯-+⨯==⨯-+⨯==⨯-+⨯=W D F M M M3．物料衡算原料处理量 h /25.93kmol 46.11224300100000012=⨯⨯⨯=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/73.24kmol h/47.31kmol ==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。
图1 图解法求最小回流比（2）由于泡点进料q=1，在图上作直线x=0.986交对角线于a 点，作直线x=0.638交平衡线于q 点，连接a 、q 两点，过q 点作横轴的平行线交纵轴于一点，读得图1 x —y 图y q =0.896，则最小回流比如下：35.0638.0896.0896.0986.0min =--=R取操作回流比为49.035.04.14.1min =⨯==R R （3）求精馏塔的气、液相负荷h/70.49kmol h /96.42kmol 73.2423.18h/70.49kmol 47.31)149.0()1(h/23.18kmol 47.3149.0=='=+=+='=⨯+=+==⨯==V V F L L D R V RD L（4）求操作线方程精馏段操作线方程 626.0283.0986.070.4947.3170.4918.23+=⨯+=+=x x x V D x V L y D 提馏段操作线方程 001.0693.1003.070.4925.9370.4942.96-'=⨯-'='-'''='x x x V W x V L y W （5）图解法求理论板层数如附图1，将x=0.638带入精馏段操作线方程，得出y=0.871，在图中找出该点记为d ，连接ad 两点即得精馏段操作线；在对角线上找到c 点（0.003，0.003），连接cd 两点即得提馏段操作线。
自a 点开始在操作线和平衡线之间作阶梯线。
求解结果为：总理论板层数 )(11包括再沸器=T N 进料板位置 4=F N 2．实际板层数的求解（试差法） 假设总板效率E T =0.49精馏段实际板层数 4544.949.0/22≈==精N提馏段实际板层数 71-8.1149.0/4≈=-=提N （不包括再沸器） 实际板层数为26/0.49-1=52（不包括再沸器） 试差法计算如下：N p =52塔顶压力：105.3KPa 43.101=+=D P 塔底压力：139.984Pa 52667.03.105w =⨯+=P 已知塔底组成为四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1．操作压力的计算塔顶操作压力 kPa 33.10543.101=+=D P 每层塔板压降 kPa 7.0=∆P进料板压力 1.63kPa 1197.033.105=⨯+=F P 精馏段平均压力 108.48kPa 2/)33.1051.6311(1=+=m P 塔底操作压力 1.43kPa 12327.033.105=⨯+=D P 提馏段平均压力 16.53kPa 12/)21.43111.631(2=+=m P 2．操作温度的计算表1 苯、氯苯Antoine 常数数据表（表1 苯、氯苯Antoine 常数数据表①假设塔顶的泡点温度C 2.83o =t ，则纯组分的饱和蒸气压为对苯111.53kPa2.0474215.2732.8399.48034.123606832.6lg o o ==++--=A A p p对氯苯22.11kPa1.3446415.2732.83515.5583.143110416.6lg o o==++--=B B p p代入泡点方程和露点方程，得DA B A B x x p p y p p p p x ==⨯===--+=--=986.033.105931.053.111931.011.2253.11111.22433.101o oo o）（故假设正确，塔顶温度为C 2.83o =D t②假设塔顶的进料板温度C 4.49o =t ，则纯组分的饱和蒸气压为对苯kPa154.2618825.215.2734.4999.48034.123606832.6lg o o==++--=A A p p对氯苯32.77kPa1.5154815.2734.49515.5583.143110416.6lg o o==++--=B B p p代入泡点方程和露点方程，得638.02.77354.261 2.77323.110ooo=--=--=B A B p p p p x 假设正确，故进料板温度为C 4.49o =F t③假设塔底的泡点温度C 713o =t ，则纯组分的饱和蒸气压为对苯kPa51.42415.27313799.48034.123606832.6lg o o =++--=A A p p对氯苯kPa28.15115.27313721.541.189762988.6lg o o =++-=B B p p代入泡点方程，得003.00038.0115.28-442.5128.11553.116oo o≈=-=--=B A B p p p p x 假设正确，故塔顶温度为C 137o =W t精馏段平均温度 C 8.882/)4.492.83(o 1=+=m t 提馏段平均温度 C 115.72/)1374.49(o 2=+=m t 全塔平均温度 C 1.1102/)1372.83(o =+=m t 3．平均摩尔质量的计算塔顶：由986.01==D x y ，查平衡曲线得920.01=xkmol/kg 87.8056.112)920.01(11.78920.0kmol /kg 60.7856.112)986.01(11.78986.0=⨯-+⨯==⨯-+⨯=LDm VDm M M进料板：由图理论板得885.0=F y ，查平衡曲线得621.0=F xkmol/kg 17.1956.112)621.01(11.78621.0kmol /82.07kg 56.112)885.01(11.78885.0=⨯-+⨯==⨯-+⨯=LFm VFm M M塔底：由图理论板得300.0=n y ，查平衡曲线得100.0=n xkmol/53kg .11256.112)100.01(11.78100.0kmol /kg 64.11256.112)003.01(11.78300.0=⨯-+⨯==⨯-+⨯=LWm VWm M M精馏段平均摩尔质量kmol/kg 02.862/)17.9187.80(kmol /kg 34.802/)07.8260.78(11=+==+=Lm Vm M M提馏段平均摩尔质量kmol/kg 85.1012/)53.11217.91(kmol /kg 27.972/)46.11207.82(22=+==+=Lm Vm M M4．平均密度的计算 （1）气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，得 精馏段 31111m /kg 90.2)15.2738.88(314.834.8048.108=+⨯⨯==m Vm m Vm RT M p ρ 提馏段 32222m /kg 51.3)15.2737.115(314.827.9753.116=+⨯⨯==m Vm m Vm RT M p ρ（2）液相平均密度计算∑=iiLmw ρρ1塔顶C 2.83o =D t 时，333m /kg 73.81656.1034/02.024.813/98.01m /kg 56.10342.83111.11127m /kg 24.8132.83187.1912=+==⨯-==⨯-=LDm B A ρρρ进料板C 4.94o =F t 时，333m /kg 28.8947.1025/468.07.803/532.01532.056.112379.011.78621.011.78621.0m /kg 12.10224.94111.11127m /kg 95.79994.4187.1912=+==⨯+⨯⨯==⨯-==⨯-=LFmAB A w ρρρ 塔底C 137o =W t 时，333m /kg 20.97479.974/998.038.749/002.01m /kg 79.974137111.11127m /kg 38.749137187.1912=+==⨯-==⨯-=LWm B A ρρρ精馏段液相平均密度为31m /kg 51.8552/)28.89473.816(=+=Lm ρ 提馏段液相平均密度为32m /kg 24.9342/)20.97428.894(=+=Lm ρ5．液相平均表面力的计算 ∑=i i Lm x σσ塔顶C 2.83o =D t 时，查得m /m N 82.20=A σ m /m N 84.25=B σ m /m N 22.2184.2508.082.20920.0=⨯+⨯=LDm σ进料板C 4.94o =F t 时，查得m /m N 35.19=A σ m /m N 57.24=B σ m /m N 32.2157.24379.035.19621.0=⨯+⨯=LFm σ 塔底C 137o =W t 时，查得m /m N 25.14=A σ m /m N 48.19=B σ m /m N 47.1948.19999.025.14001.0=⨯+⨯=LWm σ 精馏段液相平均表面力为m /m N 27.212/)32.2122.21(1=+=m σ 提馏段液相平均表面力为m /m N 40.202/)47.1932.21(2=+=m σ 6.液体平均粘度计算 ∑=i i m x μμlg lg塔顶C 2.83o =D t 时，s m Pa 299.0⋅=A μ s m Pa 303.0⋅=B μ303.0lg 08.0299.0lg 920.0lg +=LDm μs mPa 299.0⋅=LDm μ进料板C 4.94o =F t 时，s m Pa 268.0⋅=A μ s m Pa 275.0⋅=B μ .2750lg 379.0.2680lg 621.0lg +=LDm μs mPa 271.0⋅=LDm μ塔底C 137o =W t 时，s m Pa 184.0⋅=A μ s m Pa 197.0⋅=B μ.1970lg 999.0.1840lg 001.0lg +=LDm μsmPa 197.0⋅=LDm μ精馏段液相平均粘度为m /m N 285.02/)271.0299.0(1=+=m μ 提留段液相平均粘度为m /m N 234.02/)197.0271.0(2=+=m μ全塔液相平均粘度为s m Pa 248.02/)197.0299.0(⋅=+=L μ又塔顶和塔底平均温度为（83.2+137）/2=110.1℃则此温度下的相对挥发度为40.453.3234.7o o ===B A p p α 根据奥康奈尔关联法，48.0)248.040.4(49.0)(49.0245.0245.0=⨯⨯==--L T E αμ 故假设成立，总板效率E T =0.48五、塔体工艺尺寸计算1．塔径的计算 （1）精馏段s/m 0006.01.855360002.8618.233600s/m 542.090.2360034.8049.70360031113111=⨯⨯===⨯⨯==Lm Lm S Vm Vm S LM L VM V ρρ由VVL Cu ρρρ-=max 式中C 由公式2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ计算，其中20C 可由史密斯关联图查出，图的横坐标为019.090.251.8553600541.036000006.02121=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V L h h V L ρρ 取板间距m 42.0=T H ，板上液层高度m 07.0=L h ，则 m 35.007.042.0=-=-L T h H 由史密斯关系图得069.020=Cs/m 20.190.290.251.855070.0070.02027.21069.020max 2.02.020=-⨯==⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=u C C L σ取安全系数为0.6，则空塔气速为s /m 72.06.0max =um979.072.014.3542.044111=⨯⨯==u V D S π统一按照《塔板结构参数系列化标准（单溢流型）》将塔径圆整后取D=1.0m 。
