连续精馏塔内分离苯、甲苯混合物
化工原理习题.
同学:下面有关于第一章蒸馏的8道题目，习题课时每组随机抽出1人上台讲解，题目在以下8题中随机抽取，成绩为该组习题课成绩，计入总成绩，请认真完成。
1.在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物。
已知进料量为25kmol/h,原料液中含苯0.55（摩尔分数，泡点进料,塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.65倍，经分离后塔顶馏出液含苯0.96（摩尔分数塔底釜殘液含苯0.03（摩尔分数，操作条件下物系的平均相对挥发度为2.68。
试计算：1塔顶馏出液的流量,kmol/h; 2操作回流比2. 有一连续精馏塔，分离苯-甲苯混合液,原料液中含苯20%（质流出液含苯97%（质,料液于泡点加入，在此温度下，苯的饱和蒸汽压为1344mmHg ,加料板上液体可视为与料液组成相同，塔板效率为100% , R = 2.0R min。
常压操作,求加料上一层塔板下降液体组成。
3. 在连续精馏操作中，已知操作线方程为：精馏段y=0.75x+0.24 ;提馏段y=1.25x-0.02,若原料液于露点温度下进入精馏塔中。
试求:（1原料液、馏出液、和釜残液的组成。
（2操作回流比4. 要设计一丙酮-醋酸精馏塔,常压连续操作。
已知a = 6.0 x F= 0.5 x D= 0.99 （丙酮mol分率产品回收率& =95塔顶设全凝器,饱和液体回流。
R=1.3Rmin且为饱和液体进料。
求:1精操线，提操线方程2最佳加料位置时的NT5. 在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合物,原料中含苯0.44（摩尔分数，进料量100kmol/h,操作条件下平均相对挥发度为2.5,精馏段操作线y=0.71x+0.278提馏段y=1.44x-0.0044.试求:1塔顶溜出液组成xD和釜底残液的组成xw;2q线方程,并说明进料热状况；3提馏段汽液相负荷。
7.在连续精馏塔内分离某二元理想溶液，已知进料组成为0.4（摩尔分数，塔顶采用分凝器和全凝器，塔顶上升蒸汽经分凝器部分冷凝后，凝液泡点回流至塔内，组成为0.95,未冷凝的气相再经全凝器冷凝，作为塔顶溜出液.精馏塔操作线y=1.36x- 0.00653,y=0.798x+0.197试求:试计算：1 q线方程，并说明进料热状况；2易挥发组分回收率；3操作条件下平均相对挥发度.6. 在连续精馏塔内分离某二元理想溶液，已知进料组成为0.6（摩尔分数,操作条件下平均相对挥发度为2.0.塔顶采用分凝器和全凝器，塔顶上升蒸汽经分凝器部分冷凝后,凝液泡点回流至塔内，未冷凝的气相再经全凝器冷凝，作为塔顶溜出液，现场测得数据如下：塔顶xD=0.96,釜底残液的组成xw=0.06精馏段汽相负荷与提馏段相等，精馏段液相负荷比提馏段小50kmol/h;离开第一块板的液相组成为0.878。
课程设计--精馏塔分离苯-甲苯混合物
课程设计--精馏塔分离苯-甲苯混合物目录摘要 (II)Abstract (III)引言 (1)第一章概述 (1)1.1精馏塔设计任务 (2)1.2精馏塔设计方案的选定 (2)第二章精馏塔设计计算 (3)2.1精馏塔物料衡算 (3)2.2塔板的确定 (4)2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)2.4精馏塔的塔体工艺尺度计算 (10)第三章塔附属设备选型及计算 (29)3.1接管 (29)3.2塔体总高度 (30)3.3辅助设备 (32)第四章设计结果汇总 (35)设计小结与体会 (37)符号说明 (38)参考文献 (40)摘要化工生产中所处理的物料，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较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作, 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。
本设计任务为精馏塔分离苯-甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，采用连续精馏过程。
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人精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全器冷凝，冷凝液在泡点温度下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，所以在设计中把操作回流比取最小回流比的1.7倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
本设计说明书以通过物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的筛板塔以及相关辅助设备的计算。
绘制了精馏塔装配图，精馏工艺流程图。
关键词：筛板塔；苯；甲苯AbstractIn the chemical production processes the material, the intermediary product, the primary product, nearly is the mixture which is composed of certain components, moreover majority is the homogeneous phase material, in the production to satisfy the storage, the transportation, the processing and the use need, often needs these mixture separation for pure or nearly the pure state material.Separation of distillation is the most commonly used liquid mixture of a unit operation, using liquid mixture of all the different points of the volatile, volatile components from liquid to gas transfer, difficult volatile components from gas to liquid transfer. Mixture of raw materials to achieve the various components of the separation process is at the same time heat and mass transfer process.The design task is to separate the benzene - toluene mixture using the distillation tower. For the separation of binary mixtures, we can use a continuous distillation process. In the design, we feed the raw material in the bubble point ,using preheater where the liquid can be heated up to the bubble point and then give it away to the distillation tower. Up top of the tower ,there is a total condenser which can condense the steam. Part of the condensed steam return to the tower in the bubble point, and the rest product is sent to the tank through the total condenser. It is so easy to isolate material system using this system. the minimum return is relatively small, so we take the minimum reflux ratio of 1.7 times of the operating reflux ratio in our design. Tower reacter is heated with indirect steam and the tower bottom product is sent to storage tanks after cooling.The design specification through the material balance, energy balance, technology, structural design and verification and a series of work to design a reasonable possibility of the sieve tower that should use the relation selective evaporation flow，and drawing assemble diagram of distillation tower and PID of distillation.Keywords：Distillation；Sieve tower；Benzene引言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。
精馏计算题
难度系数：A （A B C三级，A简单，C最难）题目编号：0301 第3章3节页码题目：在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。
原料液的流量为175kmol/h，含苯0.44 （mol）,要求塔顶产品含苯0.974（mol），塔底产品含苯0.0235 （mol），求塔顶、塔底产品量为多少kmol/h ？解题过程与步骤: 解：D+W=175175 X 0.44 = D X 0.974+W X 0.0235D=76.7kmol/hW=98.3kmol/h计算的最后结果数字：76.7, 98.3题目编号：0302 第3章3节页码难度系数： C （A B C三级，A简单，C最难）题目：一常压精馏塔分离苯—甲苯混合物，已知X W = 8.5%, X F= 25%, X D = 98%（均为摩尔分数），相对挥发度为2.46，泡点加料，回流比为 1.65的最小回流比，塔顶采用全凝器。
求（ 1 ）回流比；（2）精提馏段操作线方程；（3）塔顶第二块理论板上升气相组成。
解题过程与步骤：解: (1) q= 1 y q=a X F/[1+( a — 1) X F] = 2.46 0.25/ [1+( 2.46 — 1) 0.25] = 0.45X q= X F= 0.25R min = (X D—y q)/( y q—X q) =( 0.98 —0.45) /(0.45 —0.25) = 2.65 R=1.65R min = 1.65 2.65=4.37(2)精馏段操作线方程：y= R/(R+1)X + X D/(R+1) = 0.81X + 0.182设原料液100kmol/h F=D+W F X F =D X D +WX W解得：D = 18.44 kmol/h W = 81.56 kmol/hL=RD=4.73 18.44=87.22 kmol/h )提馏段操作线方程：y=(L+qF)x/(L+qF —W) —WX w/(L+qF —W)=1.77X—0.066(3)塔顶采用全凝器y1= X D=0.98 y1=a X1/[1+( a —1) X1] = 0.98得X1 = 0.95y2= 0.81x1+ 0.182=0.95计算的最后结果数字： 4.37 , y= 0.81X + 0.182, y=1.77x —0.066 , 0.95题目编号：0303 第3章3节页码难度系数：B （A B C三级，A简单，C最难）题目：在某精馏塔中分离一种液体混合物，泡点进料，已知精馏段操作线方程为y=0.714x+0.284，提馏段操作线方程为y=1.06x —0.0032，试求在该操作条件下的回流比及原料液、馏出液、残液组成。
毕业设计----分离苯-甲苯精馏系统设计(含设备图和流程图)
毕业设计----分离苯-甲苯精馏系统设计（含设备图和流程图）1. 任务书1.1 设计题目分离苯—甲苯精馏系统设计—精馏塔设计1.2 设计任务1 处理能力：5000kg/h；2 进料组成：苯含量35%（质量，下同），温度为25o C；3 工艺要求：塔顶苯含量95%，塔底苯含量2.5%；4 操作条件：常压；5 设备型式：浮阀塔1.3 设计内容1 设计方案的确定和流程说明2 精馏塔的工艺设计3 精馏塔的结构设计4 精馏塔的强度设计5 其他主要设备的选型1.4 设计要求1 设计说明书一份；2 设计图纸：a、工艺流程图一张(采用AutoCAD绘制)；b、主要设备总装配图一张(A1)；3 答辩。
1.5 设计完成时间2007.9.3~2007.9.282. 工艺设计2.1 设计方案的论述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。
由于冷液进料加大提馏段的回流液流量，从而增大其负荷，所以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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离体系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.9倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经产品冷却后送至储罐。
2.2 精馏塔的物料衡算确定精馏塔的原料液、塔顶及塔底的摩尔流量。
苯的摩尔质量： M A =78.11kg/kmol甲苯的摩尔质量：M B =92.13kg/kmol原料苯组成：F x 3884.013.92/)35.01(11.78/35.011.78/35.0=-+=（摩尔分数，下同） 塔顶组成： D x 9573.013.92/)95.01(11.78/95.011.78/95.0=-+= 塔底组成： W x 0294.013.92/)025.01(11.78/025.011.78/025.0=-+= 原料液平均摩尔质量：()F M =0.3884×78.11+1-0.3884×92.13=86.6846kg/mol进料量：F=5000/M F =5000/86.6846=57.6804kmol/h=0.016kmol/s物料衡算式为：F=D+WF F x =D D x +W W x联立代入求解：D=22.3163kmol/h=0.0062kmol/sW=35.3641kmol/h=0.0098kmol/sF ：原料液流量(kmol/s) D ：塔顶产品流量(kmol/s)W ：塔底残液流量(kmol/s)2.3 常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系表1常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系[1]苯的摩尔分数温度/C o 苯的摩尔分数 温度/C o液相 气相 液相 气相 0.0 0.0 110.6 59.2 78.9 89.48.8 21.2 106.1 70.0 85.3 86.820.0 37.0 102.2 80.3 91.4 84.430.0 50.0 98.6 90.3 95.7 82.339.7 61.8 95.2 95.0 97.9 81.248.9 71.0 92.1 100.0 100.0 80.2利用表中数据由拉格朗日插值法求得下列温度① F t ：0.3084.386.987.390.302.956.98--=--F t ， F t =95.50C o ② D t ：0.9573.952.810.1000.952.802.81--=--D t ， D t =81.05C o ③ W t ：0.094.26.1108.80.01.1066.110--=--W t ， W t =109.10C o ④ 精馏段平均温度：1t 95.5081.0588.32o C +== ⑤ 提馏段平均温度：C t o 3.102210.10950.952=+=- ⑥ 气体温度：DV t ：9.9773.952.819.977.952.813.82--=--DV t ，DV t =82.3C o ；WV t ：2.2194.21.1062.210.01.1066.110--=--WV t ， WV t =110.0C o 2.3.1 密度 表2 液态芳烃的密度（kg/m 3）[2]温度4060 80 100 120 140苯 857.3 836.6 815.0 792.5 768.9 744.1 甲苯848.2 829.3 810.0 790.3 770.0 748.8 已知：混合液密度：1A B L A B a a ρρρ=+ [3]混合气密度：V ρ22.4M =00T p Tp 其中a 为质量分率，M 为平均相对分子质量。
苯甲苯精馏塔设计
化工原理课程设计常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计班级：化学工程系2011级1班姓名：学号：指导老师：贾鑫老师完成时间：2014年6月26日化工系常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计一、前言1.1设计任务及条件：泡点进料（q=1），塔顶进入全凝器，塔釜间接蒸汽加热，塔板压降:(0.5-0.7)KPa1.2物系用途及性质(1)苯的性质：摩尔质量78.11g/mol，密度0.8786 g/mL，相对蒸气密度(空气=1)：2.77，蒸汽压（26.1℃）：13.33kPa，临界压力：4.92MPa，熔点278.65 K (5.51 ℃)，沸点353.25 K (80.1 ℃)，在水中的溶解度 0.18 g/ 100 ml 水，标准摩尔熵So（298.15K）：173.26 J/mol·K，标准摩尔热容 Cpo：135.69 J/mol·K (298.15 K)，闪点 -10.11℃（闭杯），自燃温度 562.22℃，结构：平面六边形，最小点火能：0.20mJ，爆炸上限（体积分数）：8%，爆炸下限（体积分数）：1.2%，燃烧热：3264.4kJ/mol，溶解性：微溶于水，可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。
它有机化合物，是组成结构最简单的芳香烃，在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒。
苯难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
（2）苯在工业上的用途：苯是工业上一种常用溶剂，主要用于金属脱脂。
苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。
苯在工业上最重要的用途是做化工原料。
苯可以合成一系列苯的衍生物：苯与乙烯生成乙苯，后者可以用来生产制塑料的苯乙烯与丙烯生成乙丙烯，后者可以经乙丙苯法莱生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚，制尼龙的环己烷，合成顺丁烯二酸酐，用于制作苯胺的硝基苯，用于农药的各种氯苯，合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯，合成氢醌、蒽醌等化工产品。
分离苯与甲苯精馏塔设计
W = 25.58kmol / h
式中 F------原料液流量 D------塔顶产品量 W------塔底产品量
1.2 理论塔板的计算
（1）由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据 表 1 苯与甲苯汽液平衡数据
温度℃ 液相 x 气相 y
110.6 0 0
106.1 0.088 0.212
102.2 0.2 0.37
一、流程图的选择
图 1 工艺流程图 本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求，可以在常 压下操作。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人精馏塔内。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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 1.5 倍。 塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
四、设计要求
1
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：二周 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
2
3
二、塔板的工艺设计
1.1 精馏塔全塔物料衡算
年处理量为 26000t
查ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据得
26000000 ms = 300× 24 = 3611.11 ≈ 3620kg / h
M A = 78.11kg / kmol
M B = 92.13kg / kmol (1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
则由公式
分离苯_甲苯混合液的筛板精馏塔
化工原理课程设计任务书设计题目:分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液。
已知原料液的处理量为4000kg/h，组成为0.41(苯的质量分率)，要求塔顶馏出液的组成为0.96，塔底釜液的组成为0.01。
设计条件如下：表3-18试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
3.5.2 设计计算1 设计方案的确定本设计任务为分离苯一甲苯混合物。
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人精馏塔内。
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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
2 精馏塔的物料衡算(1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量（2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量（3）物料衡算原料处理量总物料衡算 46.61＝D＋W苯物料衡算 46.61×0.45＝0.966D＋0.012 W联立解得 D＝21.40 kmol／hW=25.21kmol／h3 塔板数的确定（1）理论板层数N T的求取苯一甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。
①由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据，绘出x~y图，见图3-22。
②求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。
在图3-19中对角线上，自点e（0.45，0.45）作垂线ef即为进料线(q线)，该线与平衡线的交点坐标为y q＝0.667 xq＝0.450故最小回流比为取操作回流比为③求精馏塔的气、液相负荷图3-22 图解法求理论板层数④求操作线方程精馏段操作线方程为提馏段操作线方程为⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图3-22所示。
求解结果为总理论板层数N T＝12．5（包括再沸器）进料板位置N F＝6（2）实际板层数的求取精馏段实际板层数5/0.52＝9.6≈10,提馏段实际板层数 6.5/0.52=12.5≈134 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算。
苯_甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书
苯-甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书第一章绪论1.1 精馏塔设计任务常压操作的连续板式精馏塔内分离苯-甲苯混合物，间接蒸汽加热，生产时间为300/年，每天24小时，生产能力为18万吨/年，原料组成为0.46，塔顶组成为0.98，塔底组成为0.02 [1]。
1.1.1 操作条件塔顶压力：常压冷却水入塔温度：25℃冷却水出塔温度：45℃回流比：2.268单板压降：0.7KPa水蒸汽加热温度：120～160℃设备形式：筛板浮阀塔厂址：武汉地区1.2 精馏与筛板塔简介在工业生产中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。
蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。
按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。
按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。
此外，按操作是否连续分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
工业生产中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即苯-甲苯体系。
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。
前者代表是板式塔，后者代表则为填料塔。
筛板塔在十九世纪初已应用于工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。
五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。
筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3-8mm）和大孔径筛板（孔径为10-25mm）两类。
工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。
筛板的优点足结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。
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课程设计任务书课程名称综合课程设计1 课程代码80s06210设计时间指导教师专业班级一、课程设计任务（题目）及要求（一）设计任务：筛板塔设计在一常压操作的连续精馏塔内分离苯、甲苯混合物，原料液处理量为5500kg/h、组成为0.5(苯的质量分数，下同)，要求塔顶馏出液的组成为0.96，塔底釜液的组成为0.01。
设计条件如下：操作压力4kPa(塔顶表压)进料热状况自选回流比自选单板压降≤0.7kPa全塔效率E T=52%气候条件忽略试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。
设计基本资料见主要参考资料。
（二）设计要求1、学生应在老师指导下独立完成，题目不可更换。
2、查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。
3、最后提交的课程设计成果包括：a) 课程设计说明书纸质文件。
b) 课程设计说明书电子文件。
c) 课程设计计算电子表格文件。
二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1、分析课程设计题目的要求；2、写出详细设计说明；3、写出详细计算过程、经验值的取舍依据；4、设计完成后提交课程设计说明书；5、设计说明书应内容充实、写作规范、项目填写正确完整、书面整洁、版面编排符合要求。
6、计算过程使用的符号符合参考资料中的要求，设计内容按参考资料[2]121页设计示例执行。
理论塔板数的求取用逐板计算法。
A f和W d的求取按自己推导的公式进行。
三、主要参考资料[1] 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社,2002年6月.[2] 陈敏恒，潘鹤林.化工原理（少学时）.华东理工大学出版社，2008年8月.指导教师（签名）：教研室主任（签名）：安阳工学院化工原理课程设计说明书系别：化学与环境工程学院专业： 09级有机化工生产技术2班学生姓名：王馨锐指导教师：黄建平2011年 5月日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。
本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。
在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。
关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图目录一设计方案的确定 (1)二精馏塔的物料算 (1)1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)3、物料衡算 (1)三塔板数的确定.......................................................................................................... .(2)1、理论板层数N T的求取 (2)1. 1求最小回流比及操作回流比 (2)1. 2求精馏塔的气，液相负荷 (2)1. 3求操作线方程 (2)1. 4逐板法计算理论板数 (2)2、实际板层数的求取 (3)四精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（以精馏段为例） (4)1、操作压力计算 (4)2、操作温度计算 (4)3、平均摩尔质量计算 (4)4、平均密度计算 (5)5、液体平均表面张力计算 (6)6、液体平均粘度计算 (6)五精馏塔塔体工艺尺寸计算 (7)1、塔径的计算 (7)2、精馏塔有效高度计算 (8)六塔板主要工艺尺寸计算 (8)1、溢流装置计算............................................................................................... . (8)1. 1堰长l w. (8)1. 2溢流堰高度 (8)1. 3弓形降液管宽度W d和截面积A t (8)1. 4降液管底隙高度h0 (9)2、塔板布置 (9)2.1塔板的分块 (9)2.2边缘区宽度确定 (9)3.3开孔区面积计算................................................................................ .. (9)4.4筛孔计算及其排列 (9)七筛板的流体力学验算 (10)1、塔板压降 (10)1.1干板阻力h c计算 (10)1.2气体通过液层的阻力h1计算 (10)1.3液体表面张力的阻力h计算 (10)2、液面落差 (11)3、泡沫夹带 (11)4、漏液 (11)5、液泛 (12)八塔板负荷性能图 (12)1、漏液线 (12)2、液沫夹带线 (14)3、液相负荷下限线 (15)4、液相负荷上限线 (15)5、液泛线 (15)九筛板塔设计计算结果 (17)十参考资料 (19)【设计计算】（一）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冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1）原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量 M A =78.11 kg/kmol 甲苯的摩尔质量 M B =92.13 kg/kmol0.5/78.110.5410.5/78.110.5/92.13F x ==+ 0.96/78.11=0.9660.95/78.110.04/92.13D x =+0.01/78.110.0120.01/78.110.99/92.13W x ==+2）原料液及塔顶，塔底产品的平均摩尔质量 0.541*78.11(10.541)*92.1384.55F M =+-= kg/kmol 0.966*78.11(10.966)*92.1378.59D M =+-= kg/kmol0.012*78.11(10.012)*92.1391.96W M =+-= kg/kmol3）物料衡算 原料处理量550065.0584.55m Fq F m ===总物料衡算 F=D+W 40.76=D+W 苯物料衡算 F D WF x D x W x =+65.05*0.541=0.966D+0.012W联立解得 D=36.00kmol/h W=29.05kmol/h（三）塔板数确定1) 理论版层数T N 的求取1.求最小回流比及操作回流比 苯-甲苯的相对挥发度为2.74因q=1 所以F x = D x =0.541混合物的相平衡方程为qqq x x y )1(1-+=αα 0.747q y = 故最小回流比为 min 0.9660.747 1.0630.7470.541D q q qx y R y x --===--取操作回流比为 min 22*1.063 2.13R R ===2.求精馏塔的气，液相负荷2.13*36.0076.68L R D ===h kmol / (1)(2.131)*36.00V R D =+=+=h k m o l /'76.6865.0514L L F =+=+=h k m o l /'112.6V V ==h k m o l /3.求操作线方程 精馏段操作线方程为2.130.9660.6810.319112.1312.131D n i n n n x R y x x x R R +=+=+=+++++提馏段操作线方程 1//11.2580.25811n n w n R F D F D y x x x R R ++--=-++图解法求理论板层数，求解结果为T N =12.5，进料板位置F N =64．实际板层数的求取精馏段实际板层数 5/0.521N ==精 提留段实际板层数 7.5/0.52N ==提（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1）操作压力计算塔顶操作压力 k P a P D 3.10543.101=+=每层塔板压降 k P a p 7.0=∆进料板压力 105.30.7*10112F P k P a =+= 精馏段平均压力(105.3112.3)/2108.8m P kPa =+=2）操作温度计算依据操作压力，有泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算，计算过程略。
计算结果如下： 塔顶温度 81.5D t =0C 进料板温度 99.0F t =0C精馏段平均温度 (81.599)/290.25m t =+=0C3）平均摩尔质量计算由 10.966D x y == 查平衡曲线得10.916x =0.96678.11(10.966)92.1V D m M =⨯+-⨯= kg/kmol 0.91678.11(10.916)92.L D m M =⨯+-⨯= kg/kmol进料板平均摩尔质量计算 0.692F y = 0.462F x =0.692*78.11(10.692)*92.1382.43VFm M =+-= 0.462*78.11(10.462)*92.1385.65LFm M =+-= 精馏段平均摩尔质量(785982.43)/280.51Vm M =+=。
(79.2985.65)/282.47Lm M =+= 4)平均密度计算1.气相平均密度计算由理想气体状态方程式计算，即 108.8*80.51 2.908.314*(90.25273.15)m Vm Vm mP M RT ρ===+2.液相平均密度计算液相平均密度依 i i Lm a ρρ//1∑=计算 塔顶液相平均密度计算 由 81.5D t =0C ，查手册得3/7.812m kg A =ρ 808.4B ρ= kg/3m 1813.30.96/812.70.04/808.4LD m ρ==+ kg/3m进料板液相平均密度计算 由 99F t =0C ，查手册得1.793=A ρ kg/m 3 790.97B ρ= kg/m 3进料板液相的质量分率 0.462*78.110.4210.462*78.110.538*92.13A a ==+1791.90.42/793.10.58/790.8LF mρ==+ kg/m3精馏段液相平均密度为(813.3791.9)/2802.6Lm ρ=+= kg/m 35）液体平均表面张力计算液相平均表面张力依i i Lm x σσ∑=计算塔顶液相平均表面张力的计算由 81.5D t =0C 查图得m mN A /24.21=σ m mN B /42.21=σ 0.966*21.240.034*21.4L D m σ=+= mmN /进料板液相平均表面张力的计算 由 99F t =0C ，查手册得m mN A /90.18=σ m mN B /0.20=σ 0.462*18.900.538*20.019.49LFm σ=+= m mN / 精馏段液相平均表面张力为 (21.2519.49)/2Lm σ=+= mmN /6）液相平均年度的计算液相平均粘度依i i Lm u x u ∑=lg 计算 塔顶液相平均粘度的计算 由 81.5D t =0C 查图得0.302A μ= mPa ·s 0.306B μ= mPa ·s l g 0.966l g (0.302)0.034L D m μ=+ 解出 302.0=LDm μ s mPa ⋅ 进料板液相平均粘度的计算有 99F t =0C ，查手册得256.0=A μs mPa ⋅ 265.0=B μs mPa ⋅ lg 0.462*lg(0.256)0.538lg(0.265)LFm μ=+ 解出 0.261LFm μ=s mPa ⋅ 精馏段液相平均表面粘度为282.02/)261.0302.0(=+=Lm μs m P a ⋅ （五）精馏塔的塔体工艺尺寸计算1）塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为112.68*80.510.86936003600*2.90Vm s Vm VM V ρ===m3/s76.68*82.470.0021836003600*802.6Lm s LmLM L ρ===m3/s由 Vmax ρρρVL Cu -=式中C由2.02020⎪⎭⎫⎝⎛=L C C σ计算，其中的C 20由图查取查取图的横坐标为1/21/20.00218*3600802.60.04170.869*3600 2.90h L h V L V ρρ⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭取板间距 m H T 40.0=,板上液层高度 m h L 06.0= 则 m h H L T 34.006.040.0=-=- 查书图的 072.020=C 0.20.22020.37()0.072()0.07232020LC C σ===m a x 802.62.900.07231.201/2.90u m s -== 取安全系数为0.8，则空塔气速为m a x 0.80.8*1.2010.96u u===s m / 44*0.8691.07*0.841sV D uππ===m按标准塔径圆整后为m D 0.1= 塔截面积为222785.00.1*44mD A T ===ππ实际空塔气速为 0.8691.1070.785u ==s m / 2）精馏塔有效高度的计算精馏塔有效高度为N 1(101)*0.4 3.6T Z H =-=-=精精（）m 提馏段有效高度为N 1(151)*0.4 5.6T Z H =-=-=提提（）m 在进料板上方开一人孔，其高度为m 8.0 故精馏塔的有效高度为Z Z 0.8 3.6 5.60.810Z =++=++=提精m （六）塔板主要工艺尺寸的计算 1）溢流装置计算因塔径0.1=D m ，可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。