食工原理课程设计 甲苯-乙苯连续精馏塔设计
化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计
资料前言化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
化工生产常需进行液体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部分冷凝达到轻重组分分离的方法。
塔设备一般分为阶跃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。
筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。
本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，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。
在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。
节省能源，综合利用余热。
经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。
另一方面影响到所需传热面积的大小。
即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。
目录第一章绪论 (1)1.1 精馏条件的确定 (1)1.1.1 精馏的加热方式 (1)1.1.2 精馏的进料状态 (1)1.1.3 精馏的操作压力 (1)1.2 确定设计方案 (1)1.2.1 工艺和操作的要求 (2)1.2.2 满足经济上的要求 (2)1.2.3 保证安全生产 (2)第二章设计计算 (3)2.1 设计方案的确定 (3)2.2 精馏塔的物料衡算 (3)2.2.1 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3)2.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.2.3 物料衡算 (3)2.3 塔板计算 (4)2.3.1 理论板数NT的求取 (4)2.3.2 全塔效率的计算 (6)2.3.3 求实际板数 (7)2.3.4 有效塔高的计算 (7)2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)2.4.1 操作压力的计算 (8)2.4.2 操作温度的计算 (8)2.4.3 平均摩尔质量的计算 (8)2.4.4 平均密度的计算 (10)2.4.5 液体平均表面张力的计算 (11)2.4.6 液体平均黏度的计算 (12)2.4.7 气液负荷计算 (13)2.5 塔径的计算 (13)2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)2.6.1 溢流装置计算 (15)2.6.2 塔板布置 (18)2.7 筛板的流体力学验算塔板压降 (19)2.7.1 精馏段筛板的流体力学验算塔板压降 (19)2.7.2 提馏段筛板的流体力学验算塔板压降 (21)2.8 塔板负荷性能图 (23)2.81 精馏段塔板负荷性能图 (23)2.82 提馏段塔板负荷性能图 (26)第三章设计结果一览表 (30)第四章板式塔结构 (31)4.1 塔顶空间 (31)4.2 塔底空间 (31)4.3 人孔 (31)4.4 塔高 (31)第五章致谢 (34)参考文献 (35)第一章绪论1.1 精馏条件的确定本精馏方案适用于工业生产中苯-甲苯溶液二元物系中进行苯的提纯。
化工原理和化工机械课程设计— 苯—-乙苯连续精馏塔的设计
化工原理及化工机械课程设计论文题目苯—-乙苯连续精馏塔的设计院系化学与环境工程学院专业应用化学姓名学号指导老师2010年6月25日内容摘要精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。
根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。
之后，计算塔板数、塔径等。
根据这些计算结果进行塔板结构的设计。
计算和设计这些之后进行有关的力学性能计算和一系列的校核。
关键词：精馏设计条件塔板结构的设计校核AbstractThe essence of rectification process is using the characteristic of each component in the mixture with different volatility. In another word，the character which the different of each component of saturated steam pressure makes the light phase that in the liquid transfers to the steam phase and the reorganization of vapor phase transfers to the liquid in the same temperature, and thus achieved the purpose of separation. Firstly, we can describe the temperature distribution and based on the design conditions and the given datas. Scendly, we can get the minimum reflux ratio and the relative volatility in the tower top , and the relative volatility in the tower kettle, and the average relative volatility in whole tower. According to the material balance equation, we can figure out the rate of the flow in the two-phase that steam and liquid of the rectifying section and stripping section. After that, we also need to calculate the number of the plate and the diameter of the tower, etc. According to the calculation results of the tower ,we can do the next assignment ,structure design. At last, we should calculate the mechanical properties and series of output tests .Keywords Rectification Design conditions Tower structure designOutput test目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)第1章综述 (8)1.1精馏原理及其在工业生产中的运用 (8)1.1.1精馏原理 (8)1.1.2 在工业生产中的运用 (10)1.2精馏操作对塔设备的要求 (10)1.3设计任务及操作条件 (10)1.4常用板式塔类型及本设计的选型 (11)1.5本设计所选塔的特性 (11)第2章塔的工艺计算 (12)2.1主要基础数据 (12)2.2工艺计算及主体设备设计 (13)2.2.1物料衡算 (13)2.2.2 塔板数的计算 (15)2.2.3 热量平衡 (19)2.2.4 塔径计算 (20)2.3塔板结构 (22)2.4流体力学计算 (25)2.4.1 降液装置 (25)2.4.2漏液验算 (26)2.4.3液泛验算 (26)2.4.4雾沫夹带验算 (26)第3章塔的结构设计 (27)3.1塔顶 (27)3.1.1 塔顶空间 (27)3.1.2 塔顶蒸汽出口 (27)3.2塔底 (27)3.2.1 塔底空间 (27)3.2.2 塔底出口 (27)3.3 进口 (27)3.3.1 塔顶回流进口 (27)3.3.2 原料进口 (28)3.4 裙座 (28)3.4.1裙座的形状 (28)3.4.2 裙座与塔壳的连接 (28)3.4.2 裙座与塔壳的连接 (28)3.5 塔盘 (28)3.5.1 塔盘类型 (28)3.5.2 塔盘板形状 (28)3.5.3 支持圈和支持板的尺寸 (28)3.6 塔高的计算 (29)第4章强度校核 (30)4.1设计条件 (30)4.2塔壳厚度计算 (30)4.3偏心载荷计算 (30)4.4质量载荷计算 (30)4.4.1筒体圆筒、封头、裙座质量 (31)4.4.2 塔内构件的质量 (31)4.4.3 保温层质量 (31)4.4.4平台扶梯质量 (31)4.4.5 操作时塔内物料质量 (32)4.4.6附件质量 (32)4.4.7充水质量 (32)4.4.8 塔器的操作质量 (32)4.4.9 塔器的最小质量 (32)4.4.10 塔器的最大质量 (32)4.5风载荷和风弯矩计算 (33)4.5.1 风载荷 (33)4.5.2 风弯矩 (33)4.6地震载荷及地震弯矩 (33)4.7各种载荷引起的轴向应力 (33)4.7.1计算压力引起的轴向拉应力σ1 (34)4.7.2最大弯矩引起的轴向应力σ3 (35)4.8塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (36)4.8.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (36)4.8.2 塔体与裙座的稳定校核 (36)4.9塔体水压试验和吊装时的应力校核 (37)4.9.1.水压试验时各种载荷引起的应力 (37)4.9.2水压试验时应力校核 (37)4.10基础环的计算 (38)4.10.1基础环尺寸 (38)4.10.2基础环的应力校核 (38)4.10.3基础环的厚度 (39)4.10.4地脚螺栓计算 (39)4.10.5地脚螺栓的螺纹小径 (39)第5章主要计算结果列表 (40)课程设计总结 (44)参考文献................................................................................................................... 45错误！未定义书签。
课程设计--甲苯-乙苯精馏塔设计
《食品工程原理》课程设计设计题目甲苯-乙苯精馏塔设计目录1、概述 (4)1.1设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3设计条件及主要物性参数表 (4)1.4设计内容 (4)1.5设计方案选定 (5)2、精馏塔的物料衡算 (5)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (5)2.2物料衡算 (6)3、塔板数的确定 (6)3.1.理论板层数NT 的求取 (6)3.2图解法求理论板层数 (8)3.3实际塔板数N p的求取 (8)4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)4．1 操作压力计算 (9)4.2操作温度计算 (9)4.3平均摩尔质量的计算 (9)4.4 平均密度计算 (9)4.5 液体平均表面张力的计算 (11)5、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)5.1 塔径的计算 (12)5.2 精馏塔有效高度的计算 (13)6、塔板主要工艺尺寸的计算 (13)6.1 精馏段溢流装置的计算： (13)6.2塔板布置 (14)7.塔板流动性能的校核 (14)7.1液沫夹带的校核 (14)7.2塔板压降 (15)7.3 降液管液泛校核 (15)8、塔板负荷性能图 (16)8.1精馏段塔板负荷性能图 (16)9、板式塔的结构与附属设备的计算和选型 (19)9.1塔体的空间 (19)9.2精馏塔的附属设备 (19)10、所设计筛板与塔结构的主要结果汇总于下表 (19)11、主要接管尺寸的选取 (20)11.1进料管 (20)11.2回流管 (20)11.3釜液出口管 (21)11.4塔顶蒸汽管 (21)11.5加热蒸汽管 (21)12、设计中的符号说明 (21)13、参考文献 (24)14、结束语 (24)1、概述1.1设计题目甲苯—乙苯精馏装置设计1.2 设计目的1.2.1 通过甲苯-乙苯精馏装置设计，熟悉蒸馏装置的原理1.2.2加强对“食品科学与工程”及其化工原理知识的综合应用能力。
1.2.2提高自己分析与解决工程的实际问题的能力。
课程设计--甲苯-乙苯精馏塔设计
课程设计--甲苯-乙苯精馏塔设计《食品工程原理》课程设计设计题目甲苯-乙苯精馏塔设计学生姓名黄晓擎学生学号************专业班级食品1091班指导教师叶盛权设计时间2011年12月29号目录1、概述 (4)1.1设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3设计条件及主要物性参数表 (4)1.4设计内容 (5)1.5设计方案选定 (5)2、精馏塔的物料衡算 (6)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)2.2物料衡算 (6)3、塔板数的确定 (6)3.1.理论板层数NT 的求取 (6)3.2图解法求理论板层数 (9)3.3实际塔板数N p的求取 (9)4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)4．1 操作压力计算 (10)4.2操作温度计算 (10)4.3平均摩尔质量的计算 (10)4.4 平均密度计算 (10)4.5 液体平均表面张力的计算 (12)5、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)5.1 塔径的计算 (13)5.2 精馏塔有效高度的计算 (14)6、塔板主要工艺尺寸的计算 (14)6.1 精馏段溢流装置的计算： (14)6.2塔板布置 (15)7.塔板流动性能的校核 (15)7.1液沫夹带的校核 (15)7.2塔板压降 (16)7.3 降液管液泛校核 (16)8、塔板负荷性能图 (17)8.1精馏段塔板负荷性能图 (17)9、板式塔的结构与附属设备的计算和选型 (20)9.1塔体的空间 (20)9.2精馏塔的附属设备 (20)10、所设计筛板与塔结构的主要结果汇总于下表 (20)11、主要接管尺寸的选取 (21)11.1进料管 (21)11.2回流管 (22)11.3釜液出口管 (22)11.4塔顶蒸汽管 (22)11.5加热蒸汽管 (22)12、设计中的符号说明 (22)13、参考文献 (25)14、结束语 (25)1、概述1.1设计题目甲苯—乙苯精馏装置设计1.2 设计目的1.2.1 通过甲苯-乙苯精馏装置设计，熟悉蒸馏装置的原理1.2.2加强对“食品科学与工程”及其化工原理知识的综合应用能力。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计
0.0045
0.458
0.472
0.489
0.503
由上表数据可作出漏液线1
3.6.2 液沫夹带线
以 为限,求出 关系如下:
由
精馏段:
,
整理得:
在操作范围内,任取几个 值,依上式计算出 值
表2-4
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
2.457
2.362
2.24
2.138
提馏段:
提馏段:
板上不设进口堰，
故在本设计中不会发生液泛现象
3.6.1
由
,
得
精馏段:
=
在操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-2
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
0.564
0.579
0.598
0.613
提馏段:
=4.870
操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-3
0.0006
0.0015
对于进料： =93.52℃
得：
又
精馏段平均相对挥发度：
提馏段平均相对挥发度：
由液体平均粘度公式： 可求得不同温度下苯和甲苯的粘度
对于苯(A)，其中 ， 即：
当 ℃时，
当 ℃时，
对于甲苯(B)，其中 ， 即：
当 ℃时，
当 ℃时
又精馏段的液相组成：
提馏段的液相组成：
精馏段平均液相粘度：
提馏段的平均液相粘度:
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
食工原理课程设计甲苯乙苯连续精馏塔设计
食工原理课程设计甲苯乙苯连续精馏
塔设计
合肥学院
HEFEI UNIVERSITY
食工原理课程设计
题目:甲苯-乙苯连续精馏塔设计
系别: 生物与环境工程系
专业: 12食品科学与工程
学号:
姓名: 方平
指导教师: 于宙
二零一四年十月二十七日
目录
第一部分设计任务书
1、设计题目 (5)
2、设计概述 (5)
3、设计内容 (6)
第二部分精馏塔的设计
1 精馏塔的物料衡算 (7)
1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)
1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)
1.3物料衡算 (8)
2 塔板数的确定 (9)
2.1甲苯、乙苯的温度-组成 (10)
2.2确定操作的回流比R (11)
2.3求操作线方程 (12)
2.4图解法求理论塔板层数 (13)
3 塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14)
3.1操作压力计算 (14)
3.2操作温度计算 (14)
3.3平均摩尔质量计算 (15)
3.4平均密度计
算 (15)
3.5液体平均表面张力计算 (18)
3.6液体平均粘度计算 (20)
4 精馏塔的气、液相负荷计算 (22)
4.1精馏段气、液相负荷计
算 (22)
4.2提馏段气、液相负荷计算 (22)
5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (23)
5.1塔径的计算 (23)
5.2精馏塔有效高度的计算 (25)
6 塔板主要工艺尺寸的计算 (25)
6.1溢流装置计算 (25)
6.2塔板布。
化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔
化工原理课程设计：苯与甲苯精馏塔简介本文主要探讨化工原理课程设计中的苯与甲苯精馏塔。
通过对苯和甲苯进行精馏分离，我们可以获得纯度较高的苯和甲苯产品。
在本文中，我们将从以下几个方面展开讨论：1.背景和目的2.设计流程3.塔设计4.精馏原理5.实验操作6.结果和讨论背景和目的苯和甲苯是常用的工业化学品，广泛应用于加工、涂料、塑料等行业。
苯和甲苯在某些工艺中需要纯度较高，因此需要进行精馏分离。
本课程设计旨在设计一个能有效分离苯和甲苯的精馏塔。
设计流程为了设计一个合适的苯与甲苯精馏塔，我们需要进行以下几个步骤：1.确定原料2.确定塔的类型和结构3.进行塔的热力学计算4.进行实验验证塔设计塔是精馏过程中最关键的组件之一，它可以通过蒸汽冷凝回收馏分。
在苯和甲苯的精馏中，一般采用板式塔。
塔类型在板式塔中，我们可以选择不同的塔类型，如：•始料塔•落料塔•浓差塔•强化塔塔结构塔的结构包括：1.塔筒：用于装载填料或板2.助塔装置：用于改善塔内气液分布精馏原理精馏是利用不同物质的沸点差异进行分离的过程。
在苯与甲苯的精馏过程中，由于苯和甲苯的沸点差异较大，可以有效地进行分离。
实验操作进行苯与甲苯精馏的实验时，我们需要注意以下几个操作步骤：1.准备好实验所需设备和试剂2.开启冷却水，确保设备冷却3.将苯和甲苯加入精馏塔中4.开启加热源，控制温度5.收集馏出的苯和甲苯样品结果和讨论通过实验操作，我们可以得到苯和甲苯的纯度和收率。
根据实验结果，我们可以评估精馏塔的效果，并对塔的设计进行改进。
在进行课程设计时，我们要求学生深入了解苯与甲苯的精馏原理，并通过实验进行验证。
此外，在设计塔的结构和操作过程时，也需要考虑到实际工业生产的要求。
通过本次课程设计，学生不仅能够更好地理解化工原理，还能够培养实验操作和实际问题解决能力。
这对于他们将来的工作和研究具有重要意义。
总结起来，本文对苯与甲苯精馏塔的设计和实验操作进行了详细的讨论。
从背景和目的到实验结果和讨论，我们提供了一个全面的指导，希望能对读者有所帮助。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏塔的设计
根据物料性质、分离要求和操作条件，选择合适的塔径、塔高和塔板数，并进行强度校核 和稳定性分析。
塔内件和辅助设备选择与设计
根据物料性质、操作条件和分离要求，选择合适的塔板类型、填料类型、液体分布器等， 并进行详细设计。同时，根据热负荷和操作条件，选择合适的冷凝器、再沸器、回流罐等 辅助设备，并进行详细设计。
精馏原理
利用混合物中各组分挥发度的差异， 通过加热使轻组分汽化、冷凝使重组 分液化的过程，实现混合物中各组分 的分离。
精馏过程涉及热量传递和质量传递， 通过回流比、塔板数等操作参数的控 制，实现不同组分的有效分离。
连续精馏塔设计原理
连续精馏塔是实现精馏过程的设备，由塔体、塔板、进料口、冷凝器、再沸器等组 成。
优化操作参数
通过优化操作参数，如降低回流比、 提高塔顶温度等，降低精馏塔的能耗 和排放。
采用热集成技术
采用热集成技术，如热泵精馏、内部 热集成精馏等，实现能量的有效利用 和降低能耗。
加强设备维护和管理
加强设备维护和管理，确保设备处于 良好状态，降低因设备故障导致的能 耗增加和排放超标风险。
06
安全防护与环保要求
工艺流程顺畅、操作方便。
设备优化
02
针对设备选型和参数设计中存在的问题，进行优化改进，提高
设备的分离效率、降低能耗和减少投资。
控制系统设计
03
根据工艺流程和操作要求，设计合适的控制系统，实现设备的
自动化操作和远程监控。
05
操作条件与优化策略
操作条件设定
塔顶温度
根据苯-甲苯体系的物性，设定合适的 塔顶温度，以确保塔顶产品达到预定的
纯度要求。
回流比
根据塔顶产品和塔底产品的纯度要求 ，以及塔的经济性考虑，设定合适的
化工原理课程设计---苯-甲苯连续精馏筛板塔工艺设计.doc
苯-甲苯连续精馏筛板塔工艺设计《化工原理》课程设计任务书㈠设计题目苯-甲苯溶液连续精馏筛板塔的设计。
㈡设计任务１．精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算⑴流程及操作条件的确定；⑵物料衡算及热量衡算；⑶塔板数的计算；⑷塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）；⑸塔体各接管尺寸的确定；⑹冷却剂与加热剂消耗量估算。
２．设计说明及讨论３．绘制设计图⑴流程图（A4纸）；⑵塔盘布置图（16开坐标纸2张，精馏段和提馏段分别绘制）；⑶工艺条件图（A3纸）。
㈢原始设计数据１．原料液：苯-甲苯，其中苯含量分别为35%（质量%），温度为20℃；２．馏出液含苯为：99.2%（质量）；３．残液含苯为：不超过0.5%（质量）；４．生产能力：按 2800 (kg原料/h)。
㈣设计时间开始时间：二Ｏ一一年五月二十三日完成时间：六月三日（含考核时间）目录第1篇绪论 (4)第2篇流程及相关参数的选择 (5)第3篇计算过程 (6)3.1精馏塔的物料衡算 (6)3.2 相对挥发度及回流比R (7)3.3求理论塔板数 (11)3.4 确定全塔效率ET并求解实际塔板数 (13)3.5塔的工艺条件及物性数据计算 (14)3.6精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19)3.7塔板主要工艺尺寸计算 (22)3.8筛板的流体力学验算 (26)3.9塔板负荷性能图 (29)3.10塔体各接管尺寸计算及热量衡算 (36)第4篇计算结果列表 (42)第5篇小结与体会 (44)第6篇参考文献 (45)第1篇绪论精馏所进行的是汽、液两相之间的传质，而作为汽、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使汽、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。
板式塔为逐级接触型汽－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上汽－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
筛板塔是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：(１) 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。
化工原理课程设计-苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
大连民族学院化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计院系：环境与资源学院：班级：环境工程092班学号：目录一化工原理课程设计的目的与要求 (3)二化工原理课程设计的内容 (4)三安排与要求 (4)四设计步骤 (5)〔一〕收集根底数据 (5)〔二〕设计方案的选定 (6)〔三〕工艺设计计算 (7)1 物料衡算与操作线方程 (7)2 理论塔板数的求算与实际塔板数确实定 (8)3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (13)〔四〕塔和塔板主要尺寸的设计 (17)1 塔高 (17)2 塔径 (18)3 溢流装置与液体流型 (19)4 塔板设计 (20)5 筛板的流体力学验算 (23)6 塔板负荷性能图 (23)〔五〕板式塔的结构与附属设备 (23)1 塔体结构 (23)2精馏塔的附属设备 (23)〔六〕设计结果一览表 (231)五参考文献 (32)六附录 (32)七设计任务书 (32)一、化工原理课程设计的目的与要求通过理论课的学习和生产实习，学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识，对于一个未来的工程技术人员来说，如何运用所学的知识去分析和解决实际问题是至关重要的，本课程设计的目的也是如此。
化工原理是研究化工单元操作根本原理的一门专业技术根底课，化工原理课程设计是化工原理课程之后的一个实际教学环节，通过本次课程设计，使学生初步掌握化工单元操作设计的根本程序和方法，提高度查阅技术资料、国家技术标准的能力，能够正确的选用公式进行计算和设计，强化工程意识，进一步培养学生综合运用所学知识以及解决实际问题的能力。
化工原理课程设计是化工以及其他理工科专业的学生在校期间第一次进行的设计，要求每个同学独立完成一个实际装置〔本次设计为精馏塔装置〕的设计，设计中应应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面的考虑，最终以简洁的文字、表格及图纸把设计表达出来。
本次设计是在老师的指导下，由学生独立进行的设计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
合肥学院HEFEI UNIVERSITY食工原理课程设计题目:甲苯-乙苯连续精馏塔设计系别: 生物与环境工程系专业: 12食品科学与工程学号: ************: ******: **二零一四年十月二十七日目录第一部分设计任务书1、设计题目 (5)2、设计概述 (5)3、设计内容 (6)第二部分精馏塔的设计1 精馏塔的物料衡算 (7)1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)1.3物料衡算 (8)2 塔板数的确定 (9)2.1甲苯、乙苯的温度-组成 (10)2.2确定操作的回流比R (11)2.3求操作线方程 (12)2.4图解法求理论塔板层数 (13)3 塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14)3.1操作压力计算 (14)3.2操作温度计算 (14)3.3平均摩尔质量计算 (15)3.4平均密度计算 (15)3.5液体平均表面张力计算 (18)3.6液体平均粘度计算 (20)4 精馏塔的气、液相负荷计算 (22)4.1精馏段气、液相负荷计算 (22)4.2提馏段气、液相负荷计算 (22)5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (23)5.1塔径的计算 (23)5.2精馏塔有效高度的计算 (25)6 塔板主要工艺尺寸的计算 (25)6.1溢流装置计算 (25)6.2塔板布置 (27)7 筛板的流体力学验算 (30)7.1塔板压降 (30)7.2液面落差 (32)7.3液沫夹带 (32)7.4漏液 (33)7.5液泛 (33)8 塔板负荷性能图 (34)8.1精馏段塔板负荷性能图 (35)8.2提馏段塔板负荷性能图 (37)9 精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (41)10 精馏塔接管尺寸计算 (42)10.1塔顶进气管 (42)10.2塔顶回流液管 (43)10.3进料管 (43)10.4塔釜出料管 (43)10.5塔釜进气管 (43)11 主要辅助设备的选型 (44)11.1冷凝器的设计 (44)11.1.1确定设计方案 (44)11.1.2确定物性数据 (44)11.1.3计算热负荷 (45)（1）壳程液流量 (45)（2）壳程流体的汽化潜热 (45)（3）热负荷 (46)11.1.4逆流平均温差 (46)11.1.5冷却水用量 (46)11.1.6估算传热面积 (47)11.1.7换热器的工艺结构尺寸 (47)11.1.8换热器核算 (48)11.1.9换热器主要结构尺寸和计算结果 (51)11.2再沸器的设计 (52)11.2.1有关物性的确定 (52)11.2.2估算传热面积、初选换热器型号 (53)11.2.3传热能力核算 (55)11.2.4循环流量的校核 (61)（1）计算循环推动力D P ∆ (61)（2）循环阻力f P ∆ (61)（3）循环推动力D P ∆与循环阻力f P ∆的比值 (63)11.2.5再热器主要结构尺寸和计算结果 (63)第三部分 其它1 对设计过程的评述、有关问题的讨论和设计自我评价 (64)2 参考文献 (65)3 致谢 (66)4 绘制工艺流程图、设备图 (66)第一部分设计任务书一、设计题目：甲苯-乙苯连续精馏塔的设计二、设计概述在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。
其作用实现气—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。
它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作，在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
筛板塔是传质过程常用的塔设备，是1932年提出的，当时主要用于酿造。
它的主要优点有：(１) 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。
(２) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。
(３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。
(４) 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。
筛板塔的缺点是：(１) 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。
(２) 操作弹性较小(约2～3)。
(３) 小孔筛板容易堵塞。
但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板，故近年我国对筛板的应用日益增多，所以在本设计中设计该种塔型。
[1]精馏是化工分离中经常遇到的环节。
本设计是采用筛板塔对组成结构和性质相似的甲苯和乙苯进行精馏分离。
本文详细的介绍了甲苯和乙苯筛板精馏分离的设计过程，画出了工艺流程图和精馏塔主要设备图形象直观的展现了设计的结果。
三、设计条件：(一)操作条件1、生产产量： 11000 （吨/年）。
2、进料组成：甲苯、乙苯的混合溶液，含甲苯的质量分数为60%。
3、进料状态：冷液进料4、回流比：R=2.6245、料液初温： 20℃6、冷却水的温度： 30℃7、采用间接蒸汽加热塔底加热，蒸汽压力0.5 MPa（表压）8、精馏塔塔顶压强: 4 KPa(表压)9、单板压降不大于 0.7 kPa10、分离要求：塔顶的甲苯含量不小于98%(质量分数),塔底的甲苯含量不大于2%(质量分数)。
（二）塔板类型:筛板塔（三）工作日：每年工作日为300天，每天24小时连续运行（四）厂址：安徽省合肥市（五）设计内容1.设计说明书的内容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）主要辅助设备的选型；10）对设计过程的评述、有关问题的讨论和设计自我评价。
2.设计图纸要求：1）绘制生产工艺流程图（A2号图纸)；2）绘制精馏塔设计条件图（A1号图纸）。
第二部分精馏塔的设计一、精馏塔的物料衡算表1 甲苯的物理性质分子质量：92.14 沸点：110.625℃表2 乙苯的物理性质[2]分子质量：106.17 沸点：136.186℃(一)、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率甲苯的摩尔质量M A =92.14 kg/kmol乙苯的摩尔质量M B =106.17 kg/kmol0.63350.4/106.170.6/92.140.6/92.14x F =+=0.982670.02/106.10.98/92.140.98/92.14x D =+=0.023070.98/106.10.02/92.140.02/92.14x W =+= （二）、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.6335×92.14＋(1－0.6335)×106.17=97.2820 ㎏/kmolM D =0.9826×92.14＋(1－0.9826)×106.17=98.3841 kg/kmolM W =0.0230×92.14＋(1－0.0230)×106.17=105.8473 kg/kmol（三）、物料衡算对于甲苯-乙苯双组分的连续精馏塔，根据总物料衡算及甲苯的物料衡算可求得进料流量F 及残液流率W 。
馏出液流率D=km ol/h .70465197.282024300/10110003=⨯⨯）（ ⎩⎨⎧⨯=+⨯=+⇒⎩⎨⎧+=+=6335.0F 0230.07046.159826.0F 7046.15 W W Wx Dx Fx W D F W D F联立解得W=8.9803 kmol/h , F=24.6849 kmol/h以塔顶易挥发组分为主要产品，则回收率η为%68.98%1006335.06849.249826.07046.15100F F =⨯⨯⨯=⨯=％x Dx D η 式中:F 、D 、W 分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液的摩尔流量(kmol/h),X F 、X D 、X W 分别为进料、塔顶产品、塔底馏出液组成的摩尔分率二、塔板数的确定1、甲苯、乙苯的温度-组成甲苯-乙苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
根据Ct B A gp +-=0l （A 、B 、C 为Antoine 方程常数由手册已查得如表1）求得一系列温度下甲苯和乙苯的蒸气压o A P 、o B P 。
再根据泡点方程000x B A B P P P P --=和露点方程Px P A 0y =得到各组t-x(y) 数据，绘出甲苯、乙苯的温度-组成图及平衡曲线。
图 12、确定操作的回流比R由于是饱和液体进料， 有q=1、x q =x f =0.6335在x ～y 图上查得y q =0.7845。
则最小回流比如下：3120.16335.07845.07845.09826.0min=--=R而一般情况下R=(1.1～2)Rm ,考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍。
即：R=2Rm=2.6240图23、求操作线方程精馏段操作线方程为：0.27110.7241X 1X 1y m m 1m +=+++=+R XR R D l/h 41.2089kmo 15.70462.6240D R L =⨯==⨯=提馏段操作线方程为0036.01578.1X y m 1m -=-+--++=+m w X WqF L WX W qF L qFL（1）对于某些进料热状态，当泡点进料时,x x F q =，则有()]11[11R in x x x x FD F Dm ----=αα ,所以α=2.106, 由于)(x x 11y -+=αα精馏段：D X =X1=0.9826,y2=0.9826 X2=0.9640,y3=0.9691X3=0.9370,y4=0.9496 X4=0.8995,y5=0.9224 X5=0.8495,y6=0.8862 X6=0.7871,y7=0.8410 X7=0.7152,y8=0.7889 X8=0.6395,y9=0.7342 提馏段：X9=0.5674,y10=0.6532 X10=0.4721,y11=0.5461 X11=0.3636，Y12=0.4198 X12=0.2557,Y13=0.2941 X13=0.1652,Y14=0.1886 X14=0.0994，Y15=0.1120 X15=0.1120,Y16=0.0620 X16=0.0304，Y17=0.0306 X17=0148<0.0230由以上计算可知，理论板层数：精馏段有7块,提馏段有9块 NT=16-1=15块（不含再沸器） （2）实际塔板数N p 的求取全塔效率 :22F 1M 0.53m N.s/m )X -(1XF =+=μμμ 精馏段：N p1=N T1/0.53=13.21≈14，取N p1=14块； 提留段：N P2=N T2/0.53=16.98≈17；取N p2=17块； 总塔板数：N P =N p1+N p2=31块。