苯-氯苯板式精馏塔工艺设计说明书

苯-氯苯板式精（留塔工艺

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

1. 组分的饱和蒸汽压p i（mmH）g

2. 组分的液相密度ρ（kg/m3）

苯ρA 912 1.187t 推荐：ρA 912.13 1.1886t 氯苯ρB 1127 1.111t 推荐：ρB 1124.4 1.0657t

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

26.1

25.7

22.7

22.2

21.6

20.4

双组分混合液体的表面张力 σm 可按下式计算：

4. 氯苯的汽化潜热

常压沸点下的汽化潜热为 35.3 × 103

kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下 式表示：

5. 其他物性数据可查化工原理附录。

σA σB

m

σx σx

x A 、 x B 为 A 、B 组分的摩尔分率）

0.38

t

c

t

2

0.38

t

c

t

1

氯苯的临界温度：

t c 359.2 C )

目录

一、前言 (1)

二、产品与设计方案简介 (2)

（一）产品性质、质量指标 (2)

（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）全塔的物料衡算 (4)

1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (4)

2）平均摩尔质量 (5)

3）料液及塔顶底产品的摩尔流率 (5)

（二）塔板数的确定 (5)

1）理论塔板数的求取 (5)

2）实际塔板数 (7)

（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (8)

1）平均压强 (8)

2）平均温度 (8)

3）平均分子量 (8)

4）平均密度 (8)

5）液体的平均表面张力 (9)

6）液体的平均粘度 (9)

（四）精馏段的汽液负荷计算 (9)

（五）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (10)

1）塔径 (10)

2）塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (10)

（六）塔板上的流体力学验算 (12)

1）气体通过筛板压降和的验算 (12)

2）雾沫夹带量的验算 (14)

3）漏液的验算 (14)

4）液泛的验算 (14)

（七）塔板负荷性能图 (15)

1）雾沫夹带线（1） (15)

2）液泛线（2） (16)

3）液相负荷上限线（3） (16)

4）漏液线（气相负荷下限线）（4） (16)

5）液相负荷下限线（5） (17)

（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (19)

（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算 (20)

（十）主要符号说明 (21)

四、对设计过程的评述和感受 (22)

苯- 氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书一、前言

课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。

本设计采用连续精馏分离苯- 氯苯二元混合物的方法。连续精馏塔在常压下操作，被分离的苯- 氯苯二元混合物由连续精馏塔中部进入塔内，以一定得回流比由连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯纯度不低于99.8%，塔顶产品苯纯度不低于98%（质量分数）。

高径比很大的设备称为塔器。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

在化工或炼油厂中，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重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。

作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：

（1）生产能力大．在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。

（2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。