苯甲苯连续精馏塔机械设计

板式精馏塔设计任务书设计者：班级学号：指导老师：日期：一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计设计一座苯―氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯28000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，原料液中含氯苯30%（以上均为质量分数）二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（氯苯）20000吨/年塔顶馏出液含氯苯≤2%塔顶馏出液含苯%≥98塔底釜残液含氯苯%≥998.塔底釜残液含苯%≤2.0产品纯度99.8%操作周期7200小时/年进料组成50%塔效率60%2、操作条件操作压力常压（表压）进料热状态泡点进料回流比 2塔底加热蒸气压力0.5MP（表压）单板压降：≤0.7 kPa3、塔板类型筛板4、工作日每年300天每天24小时连续运行5、厂址三、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。

四、设计基础数据其他物性数据可查相关手册目录1.精馏塔的概述 (4)1.1塔设备的类型 (4)1.2塔设备的性能指标 (4)1.3 板式塔与填料塔的比较 (5)1.4精馏原理 (5)2．设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟订 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算 (6)4.1.设计方案的确定 (6)4.2.精馏塔的物料衡算 (8)4.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (9)4.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9)4.2.3物料衡算 (9)4.3.塔板数的确定 (10)4.3.1理论板层数NT的求解 (10)4.3.2实际板层数的求取 (12)4.4.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)4.4.1 精馏段操作压力计算 (12)4.4.2提馏段操作压力的计算 (12)4.4.3操作温度计算 (13)4.4.4平均摩尔质量计算 (13)4.4.5平均密度的计算 (14)4.4.6液体平均表面张力计算 (15)4.4.7液体平均黏度的计算 (16)4.5.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (16)4.5.1.塔径的计算 (16)4.5.2精馏塔有效高度的计算 (18)4.6.塔板主要工艺尺寸的计算 (18)4.6.1溢流装置计算 (18)4.6.2塔板布置 (19)4.7.筛板的流体力学验算 (21)4.7.1塔板压降 (21)4.7.2液面落差 (22)4.7.3液沫夹带 (22)4.7.4液漏 (22)4.7.5.液泛 (23)4.8.塔板负荷性能图 (23)4.8.1漏液线 (23)4.8.2液沫夹带线 (24)4.8.3液相负荷下限线 (25)4.8.4液相负荷上限线 (25)4.8.5液泛线 (25)五、设计小结 (28)六、参考资料 (29)设计说明书一、精馏塔的概述1.1塔设备的类型设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。

【课程设计】苯－甲苯连续精馏塔设计设计任务书设计题目：苯－甲苯连续精馏塔设计件：操作压力：p=1.0atm(绝压)处理量3260吨/年进料含苯0.415（质量分数）塔顶产品含苯0.976（质量分数）塔釜残液中苯浓度不大于0.01（质量分数）塔顶全凝器：泡点回流塔釜为饱和蒸汽间接加热塔板采用浮阀设计要求：(1) 完成该精馏塔及辅助设备工艺设计计算。

(2) 绘制生产工艺流程图、精馏塔工艺条件图。

(3) 撰写设计说明书。

目录摘要 (1)绪论 (2)设计方案的选择 (3)1 设计流程 (3)2 设计思路 (3)第1章塔板的工艺设计 (5)1.1物料衡算 (5)1.2平衡线方程的确定 (5)1.3最小回流比的确定 (7)1.4求精馏塔的气液相负荷 (7)1.5操作线方程 (8)1.6用逐板法算理论板数 (8)1.7实际板数的求取 (9)1.8全塔效率 (10)第2章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (10)2.1物性数据的计算 (10)2.1.1进料温度的计算 (10)2.1.2 操作压强 (10)2.1.3平均摩尔质量的计算 (11)1.3.4平均密度计算 (11)2.1.4液体平均表面张力计算 (13)2.1.5液体平均粘度计算 (14)2.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (15)2.2.1塔径的计算 (15)2.2.2精馏塔有效高度的计算 (17)2.3溢流装置计算 (17)2.4浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (18)2.5塔板流体力学验算 (20)2.5.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (20)2.5.2 淹塔 (21)2.5.3计算雾沫夹带量 (22)2.6精馏段塔板负荷性能图 (23)2.6.1雾沫夹带上限线 (23)2.6.2液泛线 (24)2.6.3 液相负荷上限线 (25)2.6.4漏液线 (25)2.6.5液相负荷下限线 (26)2.7小结 (27)第3章热量衡算 (28)3.1相关介质的选择 (28)3.1.1加热介质的选择 (28)3.1.2冷凝剂 (28)3.2蒸发潜热衡算 (28)3.2.1 塔顶热量 (28)3.2.2 塔底热量 (29)3.3焓值衡算 (29)第4章辅助设备 (32)4.1冷凝器的选型 (32)4.1.1计算冷却水流量 (33)4.1.2冷凝器的计算与选型 (33)4.2接管 (34)4.3塔总体高度的设计 (35)4.3.1塔的顶部空间高度 (35)4.3.2塔的底部空间高度 (35)4.4人孔 (35)4.5裙座 (35)4.6塔立体高度 (35)致谢 (36)参考文献 (37)主要符号说明 (39)摘要化工生产常需进行二元液相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多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。

化工原理课程设计设计题目:苯—甲苯连续精馏塔的工艺设计学生姓名: _____________学号: __________专业班级: __指导教师: __________目录摘要 (I)第 1 章绪论 (1)1.1设计流程 (1)1.2 设计思路 (1)第 2 章精馏塔的工艺设计 (3)2.1产品浓度的计算 (3)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (4)2.3 物料衡算 (4)2.4精馏段和提馏段操作线方程 (5)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (5)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (6)第 3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)3.1 物性数据计算 (8)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (10)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (12)3.4 塔板流体力学校核 (15)3.5 塔板符合性能图 (17)第 4 章热量衡算 (21)4.1 热量衡算示意图 (21)4.2 热量衡算 (21)第 5 章塔附属设备的计算 (25)5.1筒体与封头 (25)5.2 除沫器 (25)5.3 裙座 (25)5.4 塔总体高度的设计 (25)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (26)5.6 进料管的设计 (27)5.7 泵的选型 (27)5.8 贮罐的计算 (28)第 6 章结论 (29)6.1 结论 (29)6.2 主要数据结果总汇 (29)结束语 (30)参考文献............................................................................................................... 错误!未定义书签。

附录1主要符号说明 .. (31)附录2 程序框图.............................................................................................. 错误!未定义书签。

前言塔设备的工作原理是通过内部结构使气液两相或液液之间充分接触，实现质量传递和热量传递。

它是一种重要的单元操作设备，在石油化工、炼油、医药及环境保护等工业部门应用广泛。

蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，蒸馏釜（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、多品种或多种组分物系的初步分离。

本设计主要内容，主要是工艺设计部分，塔板的类型和选择、操作压力的选择、精馏塔的物料衡算、确定塔高、塔径、理论塔板数、全塔效率、塔顶及塔底产品的预分配、溢流装置的设计、塔板流体力学验算、气相通过筛板塔的压强降等。

本次设计的题目是苯——甲苯连续精馏塔的工艺设计，选用筛板式塔。

此塔具有生产能力较大、操作弹性大、液面落差也较小、压力降小、结构简单、造价低等特点，发展前途广泛，主要应用于石油、化工、轻工、医药及环境保护等领域。

目录第1章设计方案的论证 (1)1.1 装置流程的确定 (1)1.2操作压力的选择 (1)1.3进料状况和加热方式的选择 (1)1.4回流比的选择 (2)1.5塔板的类型和选择 (2)第2章精馏塔设计任务书 (2)2.1.设计题目 (2)2.2.工艺条件 (2)2.3.设计内容 (3)2.4.设计结果总汇 (3)2.5.参考文献 (3)第3章设计计算 (4)3.1.精馏流程的确定 (4)3.2塔的物料衡算 (4)3.2.1 进料液及塔顶塔底产品的摩尔分数 (4)3.2.2 平均摩尔质量 (4)3.2.3 物料衡算 (4)3.3塔板数的确定 (5)的求法 (5)3.3.1 理论板NT3.3.2 全塔效率 (7)3.4塔工艺条件及物性数据计算 (7)3.4.1精馏段操作压力 (7)3.4.2操作温度 (8)3.4.3平均摩尔质量计算 (9)3.4.4 平均密度计算 (9)3.4.5 液体平均表面张力........................... 错误！未定义书签。

摘要在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。

塔设备一般分为级间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。

70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。

随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔。

苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。

关键词：苯甲苯精馏塔第一章文献综述1.1苯1.1.1苯的来源工业上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生产，甲苯歧化、烷基苯脱烷基等过程也是苯重要的工业来源，由煤焦化副产提供的苯占的比例已经很小。

不同国家和地区的苯供应情况各不相同：美国主要从重整汽油中获得；西欧主要来自裂解汽油；中国则主要由重整汽油及炼焦副产品生产。

由重整汽油及裂解汽油分离苯在石脑油经催化重整所得的重整汽油中，约含苯6％（质量），用液-液萃取法将重整汽油中芳烃分出，再精馏得到苯、甲苯、二甲苯。

由烃类裂解得到的裂解汽油中，苯含量最高可达40％（质量）,工业上也用液-液萃取的方法从中抽提芳烃,然后精馏得苯等芳烃组分,但萃取前需先用催化加氢方法除去裂解汽油中的烯烃及含硫化合物等杂质。

（见芳烃抽提）脱烷基制苯所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯，由芳烃的供需平衡决定。

烷基苯脱烷基工艺可分为催化脱烷基法和热脱烷基法。

催化脱烷基法反应温度500～650℃，压力3.0～7.0MPa,用负载于氧化铝上的铬、钴或钼系催化剂，特点是能耗低，但因催化剂易结焦，需有较大的氢／烷基苯比，俗称氢油比。

此外，还要求原料中非芳烃含量不能太高。

热脱烷基法允许原料中非芳烃含量较高,反应温度比催化脱烷基法高约100～200℃，压力为3.0～10.0MPa，特点是操作比较简单,但能耗大、反应器材料要求高。

两种脱烷基法流程十分相似(图2),其主要差异只是在反应器构造上。

原料与氢混合加热后进入反应器。

反应后，混合物经冷却进入气液分离器，分出氢气等气相物料。

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。

第二章设计任务书一、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：w F＝35%(质量)，其余为甲苯。

(2)塔顶产品中苯含量：w D=95％。

(3)釜底苯含量：w D=8.5％。

(4)生产能力：20000t/a，年工作日300天。

三、操作条件(1)精馏塔顶压强：101.13kPa(常压) (2)进料热状态：泡点进料(3)回流比：R=1.3Rmin (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。

(4)编制设计结果概要或设计一览表(5)辅助设备选型与计算(6)绘制塔设备结构图：采用绘图纸徒手绘制五、参考书目[1]王志奎、刘丽英、刘伟化工原理(第四版)下册•北京：化学工业出版社，2012.7[2]化工原理课程设计书第三章设计内容3.1 设计方案的确定及工艺流程的说明本设计任务为分离苯-甲苯混合物。

苯和甲苯精馏塔课程设计一、引言苯和甲苯是两种常见的有机化合物，在工业生产中广泛应用。

为了提高产率和纯度，需要进行精馏分离。

本文将介绍苯和甲苯精馏塔的设计过程。

二、设计目标1. 提高产率：通过精馏分离，提高苯和甲苯的产率；2. 提高纯度：使得分离后的苯和甲苯纯度达到要求。

三、设计流程1. 确定塔型：选择板式塔或填料塔；2. 确定操作压力：根据组成和沸点差确定操作压力；3. 确定板数或填料高度：根据理论计算确定板数或填料高度；4. 确定进料位置：在塔的上部或下部进料；5. 确定回流比：根据经验确定回流比；6. 确定冷凝器类型：选择直接冷凝器或间接冷凝器。

四、详细设计过程1. 塔型选择根据实际情况，我们选择了板式塔。

板式塔结构简单，易于维护，适用于小规模生产。

2. 操作压力确定根据苯和甲苯的沸点差，我们确定了操作压力为1 atm。

3. 板数或填料高度确定根据理论计算，我们确定了塔的板数为10个。

每个板的高度为0.5 m。

4. 进料位置确定我们选择在塔的下部进料，以便更好地控制进料速度和分离效果。

5. 回流比确定根据经验，我们选择回流比为2:1。

6. 冷凝器类型选择考虑到成本和维护难度，我们选择了直接冷凝器。

五、设计结果通过以上设计过程，我们得到了苯和甲苯精馏塔的具体参数：1. 塔型：板式塔；2. 操作压力：1 atm；3. 板数：10个；4. 进料位置：下部进料；5. 回流比：2:1；6. 冷凝器类型：直接冷凝器。

六、结论通过本次课程设计，我们成功地设计出了苯和甲苯精馏塔，并得到了具体的参数。

在实际生产中，需要根据实际情况进行调整和优化。

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。

化工原理课程设计题目苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工1001学生姓名巩方飞学生学号 10110111指导教师张振坤2018 年 12 月 06 日目录第一章序言错误！未定义书签。

第二章板式精馏塔设计任务书错误！未定义书签。

第三章设计计算错误！未定义书签。

3.1 设计方案的选定及基础数据的搜集错误！未定义书签。

3.2精馏塔的物料衡算错误！未定义书签。

3.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率错误！未定义书签。

3.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量错误！未定义书签。

3.2.3物料衡算错误！未定义书签。

3.3 塔板数的确定错误！未定义书签。

3.3.1理论塔板数的确定错误！未定义书签。

3.3.2全塔效率的计算错误！未定义书签。

3.3.3求实际板数错误！未定义书签。

3.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算错误！未定义书签。

3.4.1操作压力的计算错误！未定义书签。

3.4.2操作温度的计算错误！未定义书签。

3.4.3平均摩尔质量的计算错误！未定义书签。

3.4.4平均密度的计算错误！未定义书签。

3.4.5液体平均表面张力的计算错误！未定义书签。

3.4.6液体平均黏度的计算错误！未定义书签。

3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算错误！未定义书签。

3.5.1塔径的计算错误！未定义书签。

3.5.2有效塔高的计算错误！未定义书签。

3.6 塔板主要工艺尺寸的计算错误！未定义书签。

3.6.1溢流装置计算错误！未定义书签。

3.6.2塔板布置错误！未定义书签。

3.7 筛板的流体力学验算错误！未定义书签。

3.7.1塔板阻力错误！未定义书签。

3.7.2漏液点错误！未定义书签。

3.7.3雾沫夹带错误！未定义书签。

3.7.4液面落差错误！未定义书签。

3.7.5液泛的校核错误！未定义书签。

3.8 塔板负荷性能图错误！未定义书签。

第四章设计结果一览表错误！未定义书签。

第五章板式塔得结构与附属设备错误！未定义书签。

化工原理课程设计设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人：班级：学号：指导老师：设计时间：目录设计任务书 (3)前言 (4)第一章工艺流程设计 (5)第二章塔设备的工艺计算 (6)第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15)第四章塔板的流体力学验算 (18)第五章塔板负荷性能图 (21)第六章换热器的设计计算与选型 (25)第七章主要工艺管道的计算与选择 (28)结束语 (30)参考文献 (32)附录 (33)化工原理课程设计任务书设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计一、工艺设计部分（一）任务及操作条件1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的1.25倍。

2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。

3. 生产能力：每小时处理9.4吨。

4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。

（二）塔设备类型浮阀塔。

（三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃）（四）设计内容1. 设计方案的确定、流程选择及说明。

2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。

3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。

4. 自控系统设计（针对关键参数）。

5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。

6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。

二、按要求编制相应的设计说明书设计说明书的装订顺序及要求如下：1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等）2. 目录3. 设计任务书4. 前言（课程设计的目的及意义）5. 工艺流程设计6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表）7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表）8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表）8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价）9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注）10. 设计图纸三、主要参考资料[1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东五、时间安排第17周～第18周前言化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关其他课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。

化工原理课程设计——精馏塔设计姓名：班级：学号：指导教师：设计时间：前言本次课程设计是利用板式精馏塔分离苯-甲苯，采取连续精馏已得到纯度较高的馏出物，根据已给出的设计条件，我们操作条件选取了泡点进料，操作压力选为4Kpa，具体设备选取筛板塔，筛板塔具有结构简单，造价低，效率高等优点，但易堵塞，不宜处理粘性大、脏的和带固体粒子的料液。

设计过程中根据要求对精馏塔的结构尺寸进行了准确计算和相关流体力学校核，以及接管尺寸的计算，绘制出了装配图。

工业上对塔设备的主要要求: (１) 气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。

(２) 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。

(３) 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。

对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。

(４) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。

(５) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

(６) 塔内的滞留量要小。

实际上,任何塔设备都难以满足上述要求,因此,设计者应根据塔型特点,物系性质,生产工艺条件,操作方式,设备投资.操作与维修费用等技术经济评价以及设计经验等因素,依矛盾的主次,综合考虑,选择适宜的塔型。

目录（一）设计任务书-----------------------------------------------1 （二）概述及简介-----------------------------------------------2 （三）设计方案的确定-----------------------------------------5 （四）主要物性参数表-----------------------------------------5 （五）精馏塔的物料衡算------------------------------------- 8 （六）塔板数的确定------------------------------------------- 91. 理论板层数的求取-------------------------------------92. 全塔效率的求取---------------------------------------113. 实际板层数的求取------------------------------------11 （七）精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算---------121.操作压力计算------------------------------------------122.操作温度计算------------------------------------------123.平均摩尔质量计算------------------------------------134.液体平均密度计算------------------------------------135.液体平均表面张力计算------------------------------146.液体平均黏度计算------------------------------------15 （八）精馏塔塔体工艺尺寸计算--------------------------151.塔径的计算------------------------------------------------152.精馏塔有效高度的计算---------------------------------17 （九）塔板主要工艺尺寸的计算--------------------------171. 溢流装置计算------------------------------------------172. 塔板布置------------------------------------------------18 （十）筛板的流体力学验算------------------------------- 191. 塔板压降------------------------------------------------192. 液面落差------------------------------------------------203. 液沫夹带------------------------------------------------204 漏液-------------------------------------------------------205. 液泛------------------------------------------------------21 （十一）塔板负荷性能图-----------------------------------211. 漏液线---------------------------------------------------212. 液沫夹带线---------------------------------------------223. 液相负荷下限线---------------------------------------234. 液相负荷上限线---------------------------------------235. 液泛线-------------------------------------------------- 23（十二）主要接管尺寸的选取-----------------------------24 （十三）法兰的选取-----------------------------------------26 （十四）封头的选取-----------------------------------------26 （十五）设计结果汇总--------------------------------------27 （十六）精馏塔工艺流程图--------------------------------28 （十七）设计评述--------------------------------------------30 （十八）设计中主要符号说明-----------------------------31 （十九）参考文献--------------------------------------------34 （二十）设计心得体会--------------------------------------34（一）、设计任务书专业：班级：姓名：学号：指导教师：设计日期：一、设计题目：分离苯——甲苯精馏设计二、设计任务及操作条件1．设计任务生产能力（进料量）：90000吨/年操作周期：7200小时/年进料组成：41﹪（质量分率，下同）塔顶产品组成：96﹪塔底产品组成：1﹪2．操作条件操作压力：4 Kpa进料状态：自选单板压降：≯0.7 kPa3．设备型式：筛板塔4．厂址：齐齐哈尔地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及精馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.设计结果汇总5.工艺流程图及精馏塔工艺条件图6.设计评述四、图纸要求1.工艺流程图（在说明书上草图）2.精馏塔装配图（1号图）（二）、概述及简介1.塔设备的要求作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（液）两相能充分接触，以获得较高的传质效率。

一设计题目：苯—甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量）7000吨／年操作周期300天／年进料组成35%（质量分率，下同）塔顶产品组成99.8%塔底产品组成0.2%2、操作条件操作压力 4 kPa （表压）进料热状态泡点进料单板压降≯0.7 kPa回流比： R=2Rmin 由设计者自选塔顶采用全凝器泡点回流塔釜采用间接饱和水蒸气加热全塔效率为0.63、设备型式筛板精馏塔4、厂址荆门地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔和塔板主要工艺结构的设计计算（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。

四、设计要求1、设计程序简练清楚，结果准确并有汇总表。

2、计算公式、图表正确并注明来源，符号和单位要统一。

五、设计时间：四周注意事项：1、写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源；2、每项设计结束后，列出计算结果明细表3、图、表分别按顺序编号4、按规定的时间进行设计，并按时完成任务四、要求（1）对精馏过程进行描述（2）对精馏过程进行物料衡算和热量衡算（3）对精馏塔进行设计计算（4）对精馏塔的附属设备进行选型（5）画一张精馏塔的装配图（6）编制设计说明书符号说明英文字母－阀孔的鼓泡面积m2Aα－降液管面积 m2Af－塔截面积 m2ATb －操作线截距c －负荷系数（无因次）c－流量系数（无因次）D －塔顶流出液量 kmol/hD －塔径 md－阀孔直径 m－全塔效率（无因次）ETE －液体收缩系数（无因次）e－物沫夹带线 kg液/kg气vF －进料流量 kmol/h－阀孔动能因子 m/sFg －重力加速度 m/s2H－板间距 mTH －塔高 mH－清液高度 md－与平板压强相当的液柱高度 mhc－与液体流径降液管的压降相当液柱高度 m hd－与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度 m hr－板上鼓泡高度 mhf－板上液层高度 mhL－降液管底隙高度 mhh－堰上液层高度 m02v－与板上压强相当的液层高度 mhp－与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度 m hσ－溢液堰高度 mh2vK －物性系数（无因次）－塔内下降液体的流量 m3/sLs－溢流堰长度 mLwM －分子量 kg/kmolN －塔板数－实际塔板数Np－理论塔板数NTP －操作压强 PaΔP－压强降 Paq －进料状态参数R －回流比－最小回流比Rminu －空塔气速 m/sw －釜残液流量 kmol/h－边缘区宽度 mwc－弓形降液管的宽度 mwd－脱气区宽度 mwsx －液相中易挥发组分的摩尔分率y －气相中易挥发组分的摩尔分率z －塔高 m希腊字母α－相对挥发度μ－粘度 Cpρ－密度 kg/m3σ－表面张力下标r －气相L －液相l －精馏段q －q线与平衡线交点min－最小max－最大A －易挥发组分B －难挥发组分化工原理课程设计----------筛板塔的设计第一章流程及生产条件的确定和说明第一节概述流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器←~ 塔底产品冷却器→氯苯的储罐→氯苯精馏塔是现在化工厂中必不可少的设备，因此出现了很多种的精馏塔。

苯与甲苯混合物精馏塔设计方案一、概述化工生产中所处理的原料，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为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。

苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。

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，石油化工等工业得到广泛应用。

精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，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。

本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯——甲苯的分离。

苯——甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁。

因此用筛板塔。

筛板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。

与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。

二、设计方案的确定本设计任务为分苯—甲苯的混合物，对于二元混合物的分离，应采用连续常压精馏流程。

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入精馏塔内。

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内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至贮罐。

该物系属于易分离物系，故操作回流比取为2.7。

塔底采用直接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至贮罐。

三、精馏塔的物料衡算⒈ 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量为： 78.11/kg kmol甲苯的摩尔质量为： 92.13/kg kmol 0.55/78.110.590.55/78.110.45/92.13F x ==+ 0.995D x =0.01W x =⒉ 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 0.5978.11(10.59)92.1383.86/F M kg kmol =⨯+-⨯=0.99578.11(10.995)92.1378.18/D M kg kmol =⨯+-⨯=0.0178.11(10.01)92.1391.99/W M kg kmol =⨯+-⨯=⒊物料平衡原料处理量 600071.55/83.86F kmol h ==总物料衡算 71.55D W =+苯物料衡算 71.550.590.9950.01D W ⨯=+联立解得 42.13/D kmol h =29.42/W kmol h =四、塔板数的确定⒈ 理论板层数N T 的求取①因为苯—甲苯属于理想物系，可采用图解法求解理论板层数②操作回流比 1.8R =③求精馏塔的气、液相负荷1.842.1375.83/L RD kmol h ==⨯=(1) 2.842.13117.96/V R D kmol h =+=⨯=75.8371.55147.38/L L qF L F kmol h =+=+=+= 117.96/V V kmol h ==④求操作线方程精馏段操作线方程为75.8342.130.9950.6430.357117.96117.96D LDy x x x x V V =+=+⨯=+提馏段操作线方程为 147.3829.420.01 1.2490.0025117.96117.96W LWy x x x x V V ''''=-=-⨯=-⑤图解法求理论塔板层数采用图解法求理论板层数，求解结果为总理论板层数 18.5T N =(包括再沸器)进料板位置 10F N =⒉ 理论板层数T N 的求取精馏段实际板层数 9/70%12.8613N ==≈精提馏段实际板层数 9.5/70%13.6714N ==≈提五、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算⒈ 操作压力的计算操作为常压操作，所以 101.3P KPa =⒉ 操作温度的计算依据安托因方程苯 1206.35log 6.023220.24o A P t =-+甲苯 1343.94log 6.078219.58o B P t =-+又 o oA AB B P P x P x =+所以 塔顶温度 80.3D t =℃进料板温度 91.0F t =℃塔底温度 110.2W t =℃精馏段平均温度 80.391.085.652m t +==℃提馏段平均温度 91.110.2'100.62m t +==℃⒊ 平均摩尔质量的计算塔顶平均摩尔质量计算由10.995D x y ==查平衡曲线得 10.985x =0.99578.11(10.995)92.1378.18/VDm M kg kmol=⨯+-⨯= 0.98578.11(10.985)92.1378.32/LDm M kg kmol=⨯+-⨯= 进料板平均摩尔质量计算由0.742F y = 查平衡曲线得 0.535F x =0.74278.11(10.742)92.1381.73/VFm M kg kmol =⨯+-⨯=0.53578.11(10.535)92.1384.63/LFm M kg kmol=⨯+-⨯= 塔底平均摩尔质量计算由20.01W x y == 查平衡曲线得 20.004x =0.0178.11(10.01)92.1391.99/VWm M kg kmol =⨯+-⨯=0.00478.11(10.004)92.1392.07/LWm M kg kmol=⨯+-⨯= 精馏段平均摩尔质量 78.1881.7379.96/2Vm M kg kmol +== 78.3284.6381.48/2Lm M kg kmol +==提馏段平均摩尔质量81.7391.99'86.86/2Vm M kg kmol +== 84.6392.07'88.35/2Lm M kg kmol +==⒋ 平均密度的计算⑴气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即精馏段气相平均密度3101.379.962.72/8.3145(85.65273.15)m VmVm m P M kg m RT ρ⨯===⨯+提馏段气相平均密度3'101.386.86' 2.83/'8.314(100.6273.15)m Vm Vm m PM kg m RT ρ⨯===⨯+⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即 1i Lm ia ρρ=∑塔顶液相平均密度的计算由80.3D t =℃，查手册得3814.7/A kg m ρ= 3809.7/B kg m ρ= 31814.67/(0.995/814.80.005/809.7)LDm kg m ρ==+进料板液相平均密度的计算由91.0F t =℃，查手册得3802.8/A kg m ρ= 3799.2/B kg m ρ=进料板液相的质量分率0.53578.110.4940.53578.110.46592.13A a ⨯==⨯+⨯31800.97/(0.494/802.80.506/799.2)LFm kg m ρ==+塔底液相平均密度的计算由110.2W t =℃，查手册得3780.1/A kg m ρ= 3780.1/B k g m ρ=塔底液相的质量分率0.00478.110.00340.00478.110.99692.13AW a ⨯==⨯+⨯31780.1/(0.0034/780.10.9966/780.1)LWm kg m ρ==+精馏段液相平均密度为 3814.67800.97807.82/2Lm kg m ρ+==提馏段液相平均密度为 3800.97780.1'790.54/2Lm kg m ρ+==⒌ 液体平均表面张力的计算液相平均表面张力依下式计算 即Lm i i x σσ=∑塔顶液相平均表面张力的计算由80.3D t =℃，查手册得21.23/A mN m σ= 21.66/B mN m σ=0.99521.230.00521.6621.23/LDm mN mσ=⨯+⨯= 进料板液相平均表面张力的计算由91.0F t =℃，查手册得19.94/A mN m σ= 20.53/B mN m σ=0.53519.940.46520.5320.21/LFm mN m σ=⨯+⨯=塔底液相平均表面张力的计算由110.2W t =℃，查手册得17.65/A mN m σ= 18.4/B mN m σ=0.0117.650.9918.418.39/LWm mN m σ=⨯+⨯=精馏段液相平均表面张力 21.2320.2120.72/2Lm mN m σ+==提馏段液相平均表面张力20.2118.39'19.30/2Lm mN m σ+==⒍ 液体平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算 即lg lg Lm i i x μμ=∑塔顶液相平均粘度的计算由80.3D t =℃，查手册得0.307A mPa s μ=⋅ 0.310B mPa s μ=⋅lg 0.995lg0.3070.005lg0.310LDm μ=⨯+⨯解出 0.307LDm mPa s μ=⋅进料板平均粘度的计算由91.0F t =℃，查手册得0.277A mPa s μ=⋅ 0.284B mPa s μ=⋅lg 0.494lg0.2770.506lg0.284LFm μ=⨯+⨯解出 0.280LFm mPa s μ=⋅由110.2W t =℃，查手册得0.232A mPa s μ=⋅ 0.252B mPa s μ=⋅lg 0.01lg0.2330.99lg0.252LWm μ=⨯+⨯解出 0.252L W m m P a s μ=⋅精馏段平均粘度0.3070.2800.2942Lm mPa s μ+==⋅提馏段平均粘度0.2800.252'0.2662Lm mPa s μ+==⋅六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算由上面可知精馏段 75.83/L kmol h =117.96/V kmol h =⒈ 塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为3117.9679.960.963/36003600 2.72Vms Vm VM V m s ρ⨯===⨯ 375.8381.480.00212/36003600807.82Lm s Lm LM L m sρ⨯===⨯由max u =式中，负荷因子0.220()20L C C σ=由史密斯关联图查得20C ，图的横坐标为1/21/20.002123600807.82()()0.03790.9633600 2.72s L s V L V ρρ⨯=⨯=⨯ 取板间距0.40T H m =，板上清液层高度取0.06L h m =，则0.34T L H h m -=由史密斯关联图，得知 200.072C =气体负荷因子 0.20.22020.72()0.072()0.07252020LC C σ==⨯=max 0.0725 1.250/u m s == 取安全系数为0.7，则空塔气速为max 0.70.7 1.2500.875/u u m s ==⨯=1.184D m === 按标准塔径圆整后为 1.2D m =塔截面积为 221.134T A D m π==实际空塔气速为 0.9630.852/1.13u m s == 提馏段的气、液相体积流率为3117.9686.86' 1.006/36003600 2.83Vm s Vm VM V m s ρ⨯===⨯ 3147.3888.35'0.00458/36003600790.54Lm s Lm LM L m s ρ⨯===⨯由max u =式中，负荷因子0.220()20L C C σ=由史密斯关联图查得20C ，图的横坐标为1/21/2'0.004583600790.54()()0.0761' 1.0063600 2.83s L s V L V ρρ⨯=⨯=⨯ 取板间距0.45T H m =，板上清液层高度取0.06L h m =，则0.39T L H h m -=由史密斯关联图，得知 200.081C =气体负荷因子 0.20.22019.30()0.081()0.08042020L C C σ==⨯=max 0.0804 1.34/u m s == 取安全系数为0.7，则空塔气速为max 0.70.7 1.340.938/u u m s ==⨯=1.17D m === 按标准塔径圆整后为 1.2D m =塔截面积为 221.134T A D m π==实际空塔气速为 1.0060.89/1.13u m s == ⒉ 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为 (1)(131)0.4 4.8T Z N H m =-=-⨯=精精提馏段有效高度为 (1)(141)0.45 5.85T Z N H m =-=-⨯=提提在进料板上方开一个人孔，其高度为0.55m故精馏塔有效高度为0.5511.2Z Z Z m =++=精提七、塔板主要工艺尺寸的计算⒈ 溢流装置计算精馏段：因塔径 1.2D m =，所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。

课程设计题目——苯-甲苯连续精馏筛板塔设计设计任务：在常压连续精馏塔中分离含苯40%的苯-甲苯混合液，要求塔顶馏出液中含苯量不小于98%，塔底釜液中含苯量不大于2%（以上均为质量分数）。

年生产能力6.6万吨（生产时间300天/年）。

已知参数：1、原料预热到泡点入塔；2、塔顶采用全凝器泡点回流；3、塔釜采用间接饱和水蒸汽加热；4、回流比R=1.6 Rmin目录摘要 (5)第一章概述 (5)第二章设计方案的确定 (6)2.1 产品性质 (6)2.2确定方案的原则 (6)2.3操作条件的确定 (7)2.3.1操作压力 (7)2.3.2进料状态 (7)2.3.3加热方式 (7)2.4设计方案的简介 (7)2.5工艺流程及说明 (8)第三章精馏塔工艺设计计算 (9)3.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (9)3.2平均摩尔质量 (9)3.3板数的确定 (9)3.4塔板数的确定 (10)3.4.1理论塔板数的确定 (10)3.4.2 实际板层数的计算 (14)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15)3.5.1操作压力的计算 (15)3.5.2操作温度的计算 (16)3.5.3平均摩尔质量计算 (16)3.5.4平均密度的计算 (17)3.5.5液体表面张力的计算 (18)3.5.6液体平均黏度计算 (19)3.6精馏塔体工艺尺寸的计算 (20)3.6.1塔径的计算 (20)3.6.2精馏塔有效高度的计算 (22)3.7塔板主要工艺尺寸的计算 (22)3.7.1溢流装置计算 (22)3.7.2塔板布置 (25)3.8筛板的流体力学验算 (26)3.8.1塔板压降 (26)3.8.2液面落差 (28)3.8.3液沫夹带 (28)3.8.4漏液 (29)3.8.5液泛 (29)3.9塔板负荷性能图 (30)3.9.1 精馏段塔板负荷性能图 (30)3.9.2 提馏段塔板负荷性能图 (34)第四章热量衡算 (38)4．1热量衡算 (38)4.1.1塔顶热量 (39)4.1.2塔底热量 (40)第五章板式塔的结构与附属设备 (41)5.1附件的计算 (41)5.1.1接管 (41)5.1.2筒体与封头 (43)5.2 板式塔结构 (44)5.2.1塔体结构 (44)5.2.2塔板结构 (44)5.3 附属设备设计 (45)5.3.1泵的计算及选型 (45)5.3.2冷凝器 (46)5.3.2再沸器 (46)设计结果一览表 (48)主要符号说明 (49)设计小结 (51)参考文献 (52)附录 (53)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。

37800t/a苯—甲苯精馏装置设计一、前言1.1设计内容本设计的题目是苯-甲苯连续精馏的设计，即需设计一个精馏塔用来分离苯和甲苯，采用连续操作方式，设计一筛板塔，具体工艺参数如下：料液处理量： 37800t/a原料液组成: 0.6(质量分率)塔顶馏出液组成: 0.98(质量分率)塔底馏出液组成: 0.02(质量分率)操作压力：塔顶压强为4kPa（表压）进料状况：泡点回流比： R=1.8Rmin生产时间：每年330天，每天24小时连续工作单板压降：kpa7.01.2课程设计的工艺流程：苯和甲苯的原料混合物经卧式列管式预热器至泡点后送入筛板塔中。

气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。

气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点,气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。

液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。

最终，完成苯与甲苯的分离。

精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。

常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：①产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

②效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

③流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

④有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

⑤结构简单，造价低，安装检修方便。

⑥能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

二、设计方案的确定本设计任务为分离苯—甲苯混合物。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。

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入精馏塔内。

塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经冷却器冷却后送至储罐。