苯-甲苯体系板式精馏塔设计

化工原理课程设计

设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计

化工原理课程设计任务书

➢设计任务

分离含苯35% ，甲苯65%的二元均相混合液，要求所得单体溶液的浓度不低于97% 。（以上均为质量分率）

物料处理量：20000吨/年。（按300天/年计）

物料温度为常温（可按20℃计）。

➢设计内容

设计一常压下连续操作的板式精镏塔，设计内容应包含：

方案选择和流程设计；

工艺计算（物料、热量衡算，操作方式和条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）；

主体设备设计，塔板选型和布置，流体力学性能校核，操作负荷性能图，附属设备选型；

绘制工艺流程示意图、塔体结构示意图、塔板布置图；

（设计图纸可手工绘制或CAD绘图）

➢计算机辅助计算要求

物性计算

①编制计算二元理想混合物在任意温度下热容的通用程序；

②编制计算二元理想混合物在沸腾时的汽化潜热的通用程序。

气液相平衡计算

①编制计算二元理想混合物在任意温度下泡点、露点的通用程序；

②编制计算二元理想混合物在给定温度、任意组成下气液分率及组成的通用程序。

精馏塔计算

①编制计算分离二元理想混合液最小回流比的通用程序；

②编制分离二元理想混合液精馏塔理论塔板逐板计算的通用程序。

采用上述程序对设计题目进行计算

➢报告要求

设计结束，每人需提交设计说明书（报告）一份，说明书格式应符合毕业论文撰写规范，其内容应包括：设计任务书、前言、章节内容，对所编程序应提供计算模型、程序框图、计算示例以及文字说明，必要时可附程序清单；说明书中各种表格一律采用三线表，若需图线一律采用坐标纸（或计算机）绘制；引用数据和计算公式须注明出处（加引文号），并附参考文献表。说明书前后应有目录、符号表；说明书可作封面设计，版本一律为十六开(或

A4幅面)。

摘要

化工生产和现在生活密切相关，人类的生活离不开各色各样的化工产品。设计化工单元操作，一方面综合了化学，物理，化工原理等相关理论知识，根据课程任务设计优化流程和工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备和机械制图等软件对数据和图形进行处理。

本次设计旨在分离苯和甲苯混合物，苯和甲苯化学性质相同，可按理想物系处理。通过所学的化工原理理论知识，根据物系物理化学特性及热力学参数，对精馏装置进行选型和优化，对于设备的直径，高度，操作条件（温度、压力、流量、组成等）对其生产效果，如产量、质量、消耗、操作费用

的影响寻找最优值。本次设计塔设备选用板式塔，气体以鼓泡的形式穿过板上的液层，进行传质和传热，选用板式塔中结构简单造价低廉的筛板塔。

前言

作为一名学习化学工程和工艺专业的学生，化工原理是专业课中的重中之重。通过大三一年专业课的学习，我们初步掌握了化工流程和工艺的理论知识。化工原理这门课程紧密联系了化工生产实际，是一门实践性极强的工程性学科。而化工原理课程设计更具备综合性和实践性，为化工原理理论课和实际运用的桥梁。在这次课程设计中，我更加深刻地体会到了化工单元操作的具体环节，同时也大大提高了自己分析问题和解决问题的能力，有利于自己在未来的学习和工作中更好地去处理事务。

此次课程设计是分离苯和甲苯混合物。苯和甲苯属于二元理想混合物，设计中采用的是常压连续精馏。本次设计塔的选型为板式塔，采用的是筛板塔。筛板塔的优点是结构简单，制造维修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板以堵塞，不适宜处理黏性大的、脏的和带固体粒子的料液。热量由塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化和部分冷凝进行精馏分离。塔顶冷凝装置选用全凝器。为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精馏，提馏段采用相同的塔径以便于制造，采用饱和液体（泡点）进料。蒸馏采用间接蒸汽加热，设置再沸器。回流比选用最小回流比 1.5倍（一般R=(1.1~2)R min。通过相关理论和经验公式对所需数据进行处理和计算。同时在设计过程中也充分利用了计算机辅助计算和CAD制图。将所学的知识充分结合起来。完成了本次课程设计的要求。

设计是一项创造劳动，身处其中，我们痛并快乐着。对于每一个工艺参数的设计，做到小心翼翼；对于每一个小任务的完成又倍有成就感，设计过程计算量很大，这也要求我们以严肃认真的态度对待设计，对自己所提交的

数据负责。在整个过程中极大地锻炼了自己各方面的能力。

设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计 (1)

化工原理课程设计任务书 (1)

➢设计任务 (1)

➢设计内容 (1)

➢计算机辅助计算要求 (1)

➢报告要求 (2)

摘要 (2)

前言 (3)

第1章详细设计方案 (6)

1.1设计任务说明 (6)

1.2流程设计 (6)

1.2.1分离苯和甲苯工艺流程图： (6)

1.2.2流程说明 (7)

1.3设计方案 (7)

1.3.1精馏方式选择 (7)

1.3.2进料热状态 (9)

1.3.3操作压力 (9)

1.3.4回流比的选择 (9)

1.3.5回流比 (10)

1.3.6塔顶冷凝器的冷凝方式 (10)

1.3.7精馏塔类型的选择 (11)

第2章精馏过程工艺设计 (13)

2.1原料状态 (13)

2.1.1苯和甲苯的物理性质 (13)

2.1.2物料衡算： (13)

2.1.3摩尔分数 (13)

2.1.4露点、泡点的计算 (14)

2.2图解法求理论塔板数 (17)

2.2.1苯和甲苯饱和蒸汽压的确定 (17)

2.2.2回流比R的确定 (17)

2.2.3操作线方程 (21)

2.2.4图解步骤 (21)

2.2.5相对挥发度 (22)

2.2.6全塔效率 (23)

2.3逐板计算法计算理论塔板数 (24)

2.4相关物性参数计算 (26)

2.4.1操作温度 (26)

2.4.2操作压力 (27)

2.4.3平均摩尔质量计算 (27)

2.4.4平均密度 (28)

2.4.5液相平均表面张力 (30)

2.4.6液相平均黏度 (31)

2.4.7热容 (32)

2.4.8气化潜热 (34)

第3章精馏塔塔体工艺尺寸计算 (36)