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苯甲苯二元物系筛板式精馏塔的设计

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目录 目录 ....................................................................................................................................... - 0 - 任务书 ................................................................................................................................... - 1 - 摘要 ....................................................................................................................................... - 2 - 第1章. 绪论 ................................................................................................................... - 3 - 第2章. 塔板的设计计算 ............................................................................................... - 4 - 2.1 精馏流程的确定 ............................................................................................... - 6 - 2.2 塔的物料衡算 ................................................................................................... - 6 - 2.3 塔板数的确定 ................................................................................................... - 6 - 2.4 塔的工艺条件及物性数据计算 ....................................................................... - 8 - 2.5 精馏段气液负荷计算 ....................................................................................... - 9 - 2.6 塔和塔板主要工艺尺寸计算 ........................................................................... - 9 - 2.7 筛板的流体力学验算 .....................................................................................- 13 - 2.8 塔板负荷性能图 .............................................................................................- 14 - 2.9 筛板塔工艺设计计算结果汇总表 .................................................................- 16 - 主要符号说明 ..................................................................................................................... - 17 - 参考文献 ............................................................................................................................. - 20 - 致谢 .....................................................................................................................................- 21 - 附录 .....................................................................................................................................- 22 - 嘉兴学院化工原理课程设计说明书

- 1 - 任务书

设计题目：苯—甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计 原始数据及条件： 1、常压 p=1atm; 2、进料组分0.45（摩尔分数），处理量95Kmol/h; 3、塔顶馏出液组成0.98（摩尔分数），塔底釜液组成0.03（摩尔分数）； 4、加料热状况q=0.96,塔顶全凝器为泡点回流，回流比R=(1.1-2.0)Rmin,单板压降≤0.7KPa。 设计任务： 1. 完成该精馏塔的各工艺设计，包括物料衡算、热量衡算及筛板塔的设计计算。 2. 画出带控制点的工艺流程图、精馏塔设计条件图。 3. 写出该精馏塔的设计说明书。 嘉兴学院化工原理课程设计说明书

- 2 - 摘要 本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的核算，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 本次设计结果为：理论板数为15块，塔效率为52%，精馏段实际板数为14块，提馏段实际板数为16块，实际板数30块。进料位置为第16块板，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，塔高19.1米，人孔有4个，通过筛板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。 关键词：二元精馏、筛板式精馏塔、物料衡算、流体力学验算。 嘉兴学院化工原理课程设计说明书

- 3 - 第1章. 绪论 精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。在现代的工业生产中已经广泛地应用于物系的分离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板、舌形塔板、网孔塔板、垂直塔板等等,本次课程设计是浮阀塔。 精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石油,化工,轻工等工业生产中,是液体混合物分离中首选分离方法 本次课程设计是分离苯——甲苯二元物系。在此我选用精馏筛板塔。具有以下特点： （１）结构简单、制造维修方便． （２）生产能力大，比浮阀塔还高． （３）塔板压力降较低，适宜于真空蒸馏． （４）塔板效率较高，但比浮阀塔稍低． （５）合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性，仅稍低与泡罩塔． （６）小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、粘性大的和带有固体粒子的料液． 本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件、物性参数及接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 理工科大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为将来打下一个稳固的基础。而先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是我们所应坚持的设计方向和追求的目标。 嘉兴学院化工原理课程设计说明书

- 4 - 第2章. 塔板的设计计算

主要基础数据： （1）苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 相对分子质量M 沸点/℃ 临界温度tc/℃ 临界压强pc/kPa

苯 C6H6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯 C6H5-CH3 92.13 110.6 318.57 4107.7 （2）常压下苯-甲苯的气液平衡数据 温度t/℃ 液相中苯的摩尔分数x/% 气相中苯的摩尔分数y/% 110.56 0.00 0.00 109.91 1.00 2.50 108.79 3.00 7.11 107.61 5.00 11.2 105.05 10.0 20.8 102.79 15.0 29.4 100.75 20.0 37.2 98.84 25.0 44.2 97.13 30.0 50.7 95.58 35.0 56.6 94.09 40.0 61.9 92.69 45.0 66.7 91.40 50.0 71.3 90.11 55.0 75.5 87.63 65.0 82.5 86.52 70.0 85.7 85.44 75.0 88.5 84.40 80.0 91.2 83.33 85.0 93.6 82.25 90.0 95.9 81.11 95.0 98.0 80.66 97.0 98.8 80.21 99.0 99.61 80.01 100.0 100.0 （3）饱和蒸汽压p0

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苯―甲苯精馏分离板式塔设计

苯―甲苯精馏分离板式塔设计

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。

苯与甲苯的精馏塔设计

苯与甲苯的精馏塔设计

苯与甲苯的精馏塔设计苯与甲苯是常见的有机化工原料，其精馏塔设计是化工工程中的重要环节之一首先，我们需要确定设计的目标和要求。

在苯与甲苯的精馏过程中，一般的设计目标是实现高纯度的苯和甲苯产品，并且在经济效益上达到最佳。

第二步，需要进行物性参数测定和实验数据收集。

包括苯和甲苯的蒸气压、沸点、密度等物性参数，以及其在不同温度下的相平衡数据等。

接下来，可以运用精馏塔设计的经典方法，如麦凯布-塔克方法或史密斯方法，进行精馏塔的初步设计。

在初步设计中，首先确定塔顶和塔底的操作压力，即以什么方式进行冷凝和加热。

其中，冷凝方式可以通过冷凝器来进行，而加热可以通过加热器来实现。

然后，可以根据塔底的更容易凝结的成分，例如甲苯，选择合适的塔底冷凝器类型。

常见的塔底冷凝器类型包括冷却盘、冷凝卷管和冷凝器。

接下来，进行塔板的设计。

塔板的设计包括确定板间距、塔板孔径、塔板的有效蒸汽速度等参数。

这些参数对于实现塔板上液相和气相的充分搅拌、易于负荷和操作都非常重要。

在塔板设计完成后，可以进行塔塞的设计。

塔塞的设计包括塔塞的形状、大小以及布置在塔板上的位置。

塔塞的作用是增加交换效果，提高分离效果。

在塔板和塔塞设计完成后，可以进行填料的设计。

填料的设计包括填料的材料选择、填料的形状和尺寸。

填料的作用是增加表面积，提高蒸馏效率。

最后，进行精馏塔的热力学计算和模拟。

可以通过现有的化工流程模拟软件，如Aspen Plus，对精馏塔进行热力学计算和性能预测。

这可以帮助我们更好地了解在不同操作条件下，塔的性能如何，以及它能否满足设计要求。

总结起来，苯与甲苯的精馏塔设计是一项复杂且精细的工程，需要综合考虑物性参数、操作要求和经济效益等因素。

通过前期的物性参数测定和实验数据收集，结合经典的精馏塔设计方法和现代化工流程模拟软件的应用，可以设计出高效、可靠的精馏塔。

苯-甲苯分离过程筛板精馏塔的设计

苯-甲苯分离过程筛板精馏塔的设计

课程设计说明书作者:XXXX学号：XXXXX 系(院):XXXXXXXXXXXX专业:XXXXXXXXXXXX题目:苯-甲苯筛板精馏塔的设计XXXXXXXXXXXXXXXX指导者： XXXXXXXXXX2010年6月化工原理课程设计说明书中文摘要XXXXXXXXXXXX化工原理课程设计任务书设计条件：设计内容:1、精馏塔的物料衡算；2、塔板数、压降的计算；3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4、精馏塔的相关工艺尺寸计算；5、绘制精馏塔设计条件图。

指导教师：XX2010年 6 月目录1. 引言 (6)1.1 塔设备的分类 (6)1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (6)1.3 设计条件 (6)1.4 问题研究 (6)2. 板式塔的设计 (6)2．1 工业生产对塔板的要求 (6)2.2 设计方案的确定 (7)2.2.2 操作压力的选择 (7)2.2.3 进料热状况的选择 (7)2.2.4 加热方式的选择 (7)2.2.5 回流比的选择 (7)3 工艺流程图 (7)4. 工艺计算及主体设备的计算 (8)4.1 精馏塔的物料衡算 (8)4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)4.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)4.1. 3 物料衡算 (8)4.2 塔板数的确定 (9)4.2.1 理论板层数NT的求取 (9)4.2.2 实际板层数的求解 (9)4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (9)4.3.1 操作压力的计算 (10)4.3.2 操作温度计算 (11)4.3.3 平衡摩尔质量的计算 (11)4.3.4 平均密度的计算 (12)4.3.5 液体平均表面张力计算 (13)4.3.6 液体平均粘度计算 (13)4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)4.4.1 塔径计算 (14)4.4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)4.5. 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)4.5.1 溢流装置计算 (15)4.5.2 塔板布置 (16)4.6. 筛板的流体力学验算 (17)4.6.1 塔板压降 (17)4.6.2 液面落差 (18)4.6.3 液沫夹带 (18)4.6.4 漏液 (19)4.6.5 液泛 (19)4.7 塔板负荷性能图 (19)4.7.1 漏液线 (20)4.7.2 液沫夹带 (20)4.7.3 液相负荷下限线 (21)4.7.4 液相负荷上限线 (21)4.7.5 液泛线 (22)5. 辅助设备的草图及选型 (24)5.1 回流冷凝器 (24)5.2 再沸器 (25)结束语 (27)参考文献 (27)引言1.1 塔设备的分类塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。

苯–甲苯精馏塔的工艺设计

苯–甲苯精馏塔的工艺设计

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。

浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。

其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。

其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。

关键词：气液传质分离；精馏；浮阀塔IAbstractCurrently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process.The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air.The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray.And then draw the dray load map.Key words：gas-liquid mass transfer；rectification；valve towerII目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章前言 .. (1)1.1苯、甲苯在工业中的用途. (1)1.2精馏原理及其在工业生产中的应用 (1)1.3精馏操作的特点及其对塔设备的要求 (3)1.4常用板式塔的类型及本设计的选型 (3)1.5本设计所选塔的特型 (3)第2章流程的确定和说明 (4)2.1设计思路 (4)2.2设计流程 (4)第3章精馏塔的工艺计算 (6)3.1物料衡算 (6)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (6)3.1.2 原料液和塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (6)3.1.3 物料衡算 (6)3.2塔板数的确定 (7)3.2.1理论塔板层数N T的求取 (7)3.2.2绘t-x-y图和x-y图 (7)3.2.3最小回流比及操作回流比的确定 (8)3.2.4精馏塔气、液相负荷的确定 (8)3.2.5求操作线方程 (8)3.2.6求理论板层数 (9)3.2.7实际塔板数的求取 (9)3.3精馏塔的工艺条件及有关物性的计算 (9)3.3.1操作压力计算 (9)3.3.2操作温度计算 (9)3.3.3平均摩尔质量计算 (10)3.4平均密度计算 (10)III3.4.1气相平均密度计算 (10)3.4.2液相平均密度计算 (10)3.5液体平均表面张力计算 (11)3.6液体平均黏度计算 (12)3.7全塔效率计算 (12)3.7.1全塔液相平均粘度计算 (12)3.7.2全塔平均相对挥发度计算 (13)3.7.3全塔效率的计算 (13)3.8精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)3.8.1塔径的计算 (14)3.9精馏塔有效高度的计算 (15)3.10塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.10.1溢流装置计算 (16)3.10.2堰长l W (16)3.10.3溢流堰高度h W (16)3.10.4弓形降液管宽度W d和截面积A f (16)3.10.5降液管底隙高度h0 (17)3.11塔板布置 (17)3.11.1塔板分布 (17)3.11.2边缘区宽度确定 (17)3.11.3开孔区面积计算 (17)3.11.4筛孔计算及其排列 (18)3.12筛板的流体力学验算 (18)3.12.1干板压降hd计算 (18)3.12.2气体通过液层的阻力h L计算 (19)3.12.3液体表面张力的阻力hσ计算 (19)3.12.4液面落差 (19)3.13液沫夹带 (20)3.14漏液 (21)3.15液泛 (21)3.16塔板负荷性能图 (22)3.16.1漏液线 (22)IV3.16.2液沫夹带线 (23)3.16.3液相负荷下限线 (23)3.16.4液相负荷上限线 (24)3.16.5液泛线 (24)3.17塔板主要结构参数表 (26)第4章结论 (28)主要符号说明 (29)参考文献 (32)致谢 (33)V第1章前言1.1苯、甲苯在工业中的用途.我国纯苯消费结构如下：2 7．2 5％用于合成苯乙烯，聚酰胺树脂(环己烷) 约占12．6 5％，苯酚约占11．3 7％，氯化苯约占l0．98％，硝基苯约占9．8％，烷基苯约占7．8 4％，农用化学品约占5．56％，顺酐约占4．7l％，其它医药、轻工及橡胶制品业等约占9．84％。