化工原理课程设计_苯_甲苯
化工原理课程设计(苯-甲苯精馏塔设计)
课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）一、设计方案的选定原料：苯、甲苯年处理量：55000t原料组成（甲苯的质量分率）：、0.65料液初温： 30℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：饱和液体进料塔顶产品浓度：98.5%塔底釜液含甲苯量不低于97%（质量分率）塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃～35℃设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1设计方案的选定2精馏塔的物料衡算3塔板数的确定4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图（精馏段）9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14 有关物性数据可查相关手册15 注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天指导教师（签名）：年月日学科部（教研室）主任（签名）：年月日说明：1．学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。
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。
化工原理课程设计年产六万吨苯和甲苯
化工原理课程设计年产六万吨苯和甲苯化工原理课程设计：年产六万吨苯和甲苯一、引言苯和甲苯是化工行业中重要的有机化合物，广泛应用于染料、塑料、橡胶、医药、农药等领域。
本篇文章将围绕化工原理课程设计的主题——年产六万吨苯和甲苯展开讨论。
二、工艺流程1. 原料准备苯和甲苯的生产主要原料为石油馏分，主要包括石脑油和轻质芳烃。
这些原料经过预处理后，去除杂质和硫化物，以确保后续反应的高效进行。
2. 苯的生产苯的生产主要采用烷基化反应。
首先，将石脑油经过脱氢装置，去除其中的杂质。
然后，将经过脱氢的石脑油与甲烷在催化剂的作用下进行烷基化反应。
反应生成的烷基苯经过分离和精馏，最终得到高纯度的苯产品。
3. 甲苯的生产甲苯的生产主要采用二甲苯法。
首先，将轻质芳烃与甲烷进行烷基化反应，生成甲苯。
然后，将生成的甲苯与甲烷再次进行烷基化反应，生成二甲苯。
最后，通过蒸馏和提纯，得到高纯度的甲苯产品。
4. 副产物处理在苯和甲苯的生产过程中，会产生一些副产物，如废气和废水。
废气经过净化处理后，可以回收利用或进行安全排放。
废水则需要经过处理，去除其中的有机物和重金属离子，以确保环境的安全。
三、工艺优化为了提高苯和甲苯的生产效率和产品质量，可以采取以下措施进行工艺优化。
1. 催化剂选择选择高效的催化剂，可以提高反应速率和产物选择性，从而提高生产效率和产品质量。
2. 反应条件控制合理控制反应温度、压力和反应时间等参数，可以使反应达到最佳状态，提高产物收率和产品纯度。
3. 废物回收利用对于废气和废水中的有用成分，如甲烷和苯类化合物，可以进行回收利用，提高资源利用率。
4. 能源利用通过采用高效能源回收装置，将反应过程中产生的废热回收利用，降低能源消耗，提高工艺经济性。
四、安全与环保在化工生产过程中，安全和环保是至关重要的。
为了确保生产过程的安全可靠，需采取以下措施。
1. 设备监测与维护定期对生产设备进行检查和维护，确保设备运行正常，减少事故发生的可能性。
化工原理课程设计
目录前言 (2)第一章设计方案的选择 (4)1.1 操作条件的确定 (4)1.2 确定设计方案的原则 (4)1.3 工艺流程图及其说明 (6)第二章塔设备的工艺计算 (6)2.1 相平衡的数据 (6)2.2物料衡算 (7)2.3塔板板数的确定 (8)第三章塔板及塔主要设备的工艺尺寸设计 (10)3.1 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)3.2气液负荷计算 (13)3.3塔和塔板主要工艺尺寸计算 (14)3.4筛板的流体力学验算 (18)3.5塔板负荷性能图 (19)3.6 塔高的计算 (22)3.7筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23)第四章工艺接管及附件 (24)4.1进料管 (24)4.2塔釜出料管 (24)4.3回流管 (25)4.4塔顶蒸汽管 (25)第五章原料预热器的选型设计 (26)5.1初选设计器 (26)5.2核算换热器性能 (27)第六章设计评述及感想 (30)参考文献 (32)前言此次课程设计是对苯-甲苯混合液分离系统进行的专项设计。
苯与甲苯是重要的化工原料，苯与甲苯混合溶液的分离技术一直是一个重要的课题，本设计以优化的理念进行估算设计合算力求达到较高而进行的方案进行的方案设计。
苯、甲苯溶液的分离原理：将苯和甲苯混合液进入原料罐，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
被加热到泡点温度后，混合体系中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物咋精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，部分液态进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，其中的气态部分重新回到精馏塔中。
部分液相混合物从塔底进入到塔底产品冷却器中，部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。
塔里的混合物不断重复上述过程，同时进料口不断有原料的加入，完成苯与甲苯的分离。
苯-甲苯混合液分离主体采用筛板式精馏塔，精馏装置核心为精馏塔。
化工原理-苯-甲苯-课程设计(优秀九十分版本)
化工与制药学院课程设计任务书专业化学工程与工艺班级03 学生姓名发题时间：2012 年 6 月18 日一、课题名称苯-甲苯连续板式精馏塔的设计二、课题条件1.文献资料：【1】陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋编，化工原理。
北京：化学工业出版社。
2000.02 【2】贾绍义，柴诚敬编。
化工原理课程设计。
天津：天津大学出版社。
2003.12【3】华东理工大学化工原理教研室编。
化工过程开发设计。
广州：华南理工大学出版社。
1996.02【4】刘道德编。
化工设备的选择与设计。
长沙：中南大学出版社。
2003.04【5】王国胜编。
化工原理课程设计。
大连：大连理工大学出版社。
2005.02【6】化工原理课程设计指导/任晓光主编。
北京：化学工业出版社，2009，01.2.仪器设备：板式精馏塔3.指导老师：方继德三、设计任务1设计一连续板式精馏塔以分离苯和甲苯，具体工艺参数如下：原料苯含量：质量分率= 30.5%原料处理量：质量流量= 4.1 t/h产品要求：塔顶含苯的质量分率：98.5%塔底含苯的质量分率：1%塔板类型: 浮阀塔板2工艺操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降≯0.7kPa，塔顶全凝，泡点回流，R =（1.2~2）Rmin。
3 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置；4 精馏塔的工艺计算与结构设计：1）物料衡算确定理论板数和实际板数；（采用计算机编程）2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；3）确定塔板和降液管结构；4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核；（采用计算机编程）5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。
5 计算塔高和接管尺寸；6 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量或再沸器换热面积；7 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图；8 设计结果概要或设计一览表；9 设计小结和参考文献；10 绘制装配图和工艺流程图各一张（采用CAD绘图）。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计湖南科技大学化工原理课程设计——苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计专业班级：应用化学二班姓名：李钰冰学号： 1006020221指导老师：杨明平、仇明华、刘和秀2012年12月24日~2013年1月4日10级应用化学专业板式精馏塔设计任务书一、设计题目：苯——甲苯连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件1 、进精馏塔料液含苯38% （质量），其余为甲苯2 、产品中苯含量不得少于96% （质量）3 、釜液中苯含量不得高于4% （质量）4 、生产能力：5.5 吨/ 小时5 、操作条件：(1) 精馏塔顶压强：4.5kPa （表压）(2) 进料热状态：自选(3) 加热蒸气：600kPa （表压）的饱和蒸气(4) 回流比：自选(5) 单板压降：≯0.7kPa三、设备型式：筛板塔四、厂址：湘潭地区（年平均水温20 ℃）五、设计内容（设计基础数据参见设计指导书）1 、设计方案的确定及流程说明2 、塔的工艺计算3 、塔和塔板主要工艺尺寸的计算⑴塔板、塔径及塔板结构尺寸的确定⑵塔板的流体力学验算⑶塔板的负荷性能图4 、设计结果概要或设计一览表5 、换热器的选型与计算6 、生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图及筛板布置图7 、对本设计的评述或有关问题的分析讨论六、按要求编制相应的设计说明书七、主要参考资料化工原理、化工原理课程设计指导书、化工工艺设计手册、物理化学手册八、指导老师组织人：刘和秀指导老师：杨明平、仇明华、刘和秀九、时间2012.12.24----2013.1.4前言化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品几乎都是有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为较纯净或纯态的物质。
芳香族化合物是化工生产中的重要的材料，可用来制备染料、树脂、农药、合成药物、合成橡胶，合成纤维和洗涤等等；苯与甲苯都是重要的化工原料，苯- 甲苯混合溶液的分离技术一直是一个重要的课题。
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
课程设计说明书【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 k m o l kg M A /1.178=甲苯的摩尔质量k m o lkgM B /3.192= 450.013.92/59.011.78/41.011.78/41.0=+=F x 957.013.92/05.011.78/95.011.78/95.0=+=D x 024.013.92/98.011.78/2.001.178/2.00=+=W x2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.450⨯78.11+(1-0.450)⨯92.13=85.82 kg/kmol M D =0.957⨯78.11+(1-0.957)⨯92.13=78.71 kg/kmol M W =0.024⨯78.11+(1-0.024)⨯92.13=91.79 kg/kmol 3、物料衡算原料处理量 F=4600/85.82=53.60 kmol/h 总物料衡算 53.60=D+W苯物料衡算 53.60⨯0.450=0.957D+0.024W 联立解得 D=29.13 kmol/h W=24.47 kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数N T 的求取苯-甲苯属理想物系，可采用逐板计算法求理想板层数。
（1）由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据。
（2）求最小回流比及操作回流比。
x q =y q /(2.47-1.47y q )y q =0.667 x q =x F =0.450 故最小回流比为R min =(x D -y q )/(y q -x q )=(0.957-0.667)/(0.667-0.45)=1.34 取操作回流比为R=2R min =2×1.34=2.68(3)求精馏塔的气、液相负荷L=R*D=2.68*29.13=78.07 kmol/hV=(R+1)D=(2.68+1)*29.13=107.20 kmol/hL’=L+F=78.07+53.60=131.67kmol/hV’=V=107.20kmol/h(4)求操作线方程精馏段操作线方程为+(D/V)*x D=(78.07/107.20)*x n+(29.13/107.20)*0.957y n+1=(L/V)*xn=0.728x n+0.260提馏段操作线方程为y n+1’=(L’/V’)*x n’-(W/V’)*x W=(131.67/107.20)*x n’-(24.47/107.20)*0. 024= 1.228x n’-0.005（5）逐板计算法求理论板层数求解结果为总理论板层数 N T=12(包括再沸器)进料板位置 N F=62、实际板层数的求取=5/0.5=10精馏段实际板层数 N精=7/0.5=14提馏段实际板层数 N提(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进行计算。
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课程设计说明书武汉工程大学化工与制药学院课程设计说明书课题名称苯-甲苯溶液连续精馏塔设计专业班级过程装备与控制工程01班学生学号学生学生成绩指导教师课题工作时间11过控1班化工原理课程设计任务书一、课程设计题目苯-甲苯溶液连续精馏塔设计二、课程设计的容1．设计方案的确定2．带控制点的工艺流程图的确定3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）4．塔的工艺计算（1）全塔物料衡算（2）最佳回流比的确定（3）理论板及实际板的确定（4）塔径的计算（5）降液管及溢流堰尺寸的确定（6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定（7）塔板流动性能的校核（8）塔板负荷性能图的绘制（9）塔板设计结果汇总表5．辅助设备工艺计算（1）换热器的面积计算及选型（2）各种接管管径的计算及选型（3）泵的扬程计算及选型6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）三、课程设计的要求1、撰写课程设计说明书一份2、工艺流程图一3、设备总装图一四、课程设计所需的主要技术参数原料：苯-甲苯溶液原料温度： 30℃处理量： 9万吨/年原料组成（苯的质量分数）：40%产品要求：塔顶产品中苯的质量分数：94%塔顶产品中苯的回收率：99%生产时间： 300天（7200 h）冷却水进口温度：30℃加热介质： 0.6Mpa（表压）饱和水蒸汽五、课程设计的进度安排1、查找资料，初步确定设计方案及设计容，1-2天2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天六、课程设计考核方式与评分方法指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。
其中：平时表现 20%设计说明书 40%绘图质量 20%答辩 20%指导教师：吕仁亮学科部负责人：杜治平2014年 9月 1 日摘要本次设计是针对苯-甲苯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。
我们对此塔进行了工艺设计，包括它的进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。
此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备，热量自塔釜输入，物料在塔经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。
本文是精馏塔及其进料预热的设计，分离摩尔分数为0.42的苯—甲苯溶液，使塔顶产品苯的摩尔含量达到98%，塔底釜液摩尔分数为3.5%。
综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为14。
根据经验式算得全塔效率为53.72%。
塔顶使用全凝器，部分回流。
精馏段实际板数为14，提馏段实际板数为14。
实际加料位置在第15块板。
精馏段弹性操作为3.02,提馏段操作弹性为3.12。
全塔塔径为1.4m。
通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作围。
确定了操作点符合操作要求。
关键词：苯-甲苯、精馏、热量衡算、精馏塔设计、全塔效率、操作弹性目录摘要第一章绪论 (6)1.1精馏流程设计方案的确定 (8)1.2设计思路 (8)1.2.1精馏方式的选定 (8)1.2.2加热方式 (9)1.2.3操作压力的选取 (9)1.2.4回流比的选择 (9)1.2.5塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 (9)1.2.6板式塔的选择 (9)第二章精馏塔工艺设计计算 (10)2.1物料衡算........................................ 错误!未定义书签。
2.1.1塔的物料衡算.................................. 错误!未定义书签。
2.2物系常数的求解 (11)2.2.1温度的求解 (11)2.2.2气相组成的求解 (12)2.2.3平均分子式量的求解 (12)2.2.4物系中苯的质量分数的求解 (12)2.2.5物系密度的求解 (12)2.2.6物系表面力的求解 (13)2.2.7相对挥发度的求解 (14)2.3板数的确定 (15)2.3.1最小回流比及操作回流比的求解 (15)2.3.2理论板数的求解 (16)2.3.3物系黏度的求解 (17)2.3.4实际板数的求解 (18)2.4.塔气液相负荷的求解 (18)2.4.1气相密度的求解 (18)2.4.2塔气液负荷的求解 (19)第三章热量衡算 (20)3.1物系热量常数的求解 (20)3.1.1物系汽化潜热的求解 (20)3.1.2物系热容的求解 (21)3.2热量衡算 (21)3.2.1原料预热温度的求解 (21)3.2.2热量的求解 (22)第四章精馏塔的初步设计 (23)4.1塔径的计算与选择的求解 (23)4.2溢流装置 (24)4.3塔板布置 (25)第五章筛板流体力学验算 (26)5.1塔板压降 (26)5.2.液面落差 (27)5.3.雾沫夹带 (27)5.4.漏液 (27)5.5.漏液 (28)第六章塔板负荷性能图 (28)6.1.漏液线 (28)6.2.液沫夹带线 (30)6.3.液相负荷下限 (31)6.4.液相负荷上限线 (31)6.5.液泛线 (31)6.6.负荷性能图及操作弹性 (32)第七章塔总高度的计算 (34)7.1.塔顶封头 (34)7.2.塔顶空间 (34)7.3.塔底空间 (34)7.4.人孔 (34)7.5.进料板间距 (34)7.6.群座 (34)7.7.全塔总高 (34)第八章塔的接管 (35)8.1.进料管的计算与选择 (35)8.2.回流管的计算与选择 (35)8.3.塔底液相出塔管的计算与选择 (35)8.4. 塔顶蒸汽出料管的计算与选择 (35)8.5.塔底蒸汽出料管的计算与选择 (36)计算结果汇总 (37)符号说明 (38)结束语 (40)参考文献 (40)第一章绪论筛板精馏塔是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
它的出现仅迟于泡罩塔20年左右，当初它长期被认为操作不易稳定，在本世纪50年代以前，它的使用远不如泡罩塔普遍。
其后因急于寻找一种简单而价廉的塔型，对其性能的研究不断深入，已能作出比较有把握的设计，使得筛板塔又成为应用最广的一种类型。
1.1精馏流程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。
设计中采用气液混合物进料，将原料液通过预热器加热至温度后送入精馏塔。
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，其余部分作为塔顶产品冷却后送至储罐。
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1.45倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
流程参见附图。
1.2设计思路在本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馏分离，简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分离，是精馏塔的基本原理。
实际上，蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
蒸馏过程按操作方式不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏，我们这次所用的就是筛板式连续精馏塔。
蒸馏是物料在塔的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。
热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
在此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。
要保持塔的稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。
回流比是精馏操作的重要工艺条件。
选择的原则是使设备和操作费用之和最低。
在设计时要根据实际需要选定回流比。
1.2.1精馏方式的选定本设计采用连续精馏操作方式，其特点是：连续精馏过程是一个连续定态过程，能小于间歇精馏过程，易得纯度高的产品。
1.2.2加热方式本设计采用间接蒸汽加热，加热设备为再沸器。
本设计不易利用直接蒸汽加热，因为直接蒸汽的加入，对釜溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率一定前提下，釜液浓度相应降低，故需在提馏段增加塔板以达到生产要求，从而又增加了生产的费用，但也增加了间接加热设备。
1.2.3操作压力的选取本设计采用常压操作，一般，除了热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，循环水将馏出物冷凝下来的系统都应采用常压蒸馏。
在化工设计中有很多加料状态，这次设计中采用气液混合物进料q=0.96。
1.2.4回流比的选择对于一般体系最小回流比的确定可按常规方法处理，但对于某些特殊体系，如乙醇水体系则要特殊处理，该体系最小回流比R min的求取应通过精馏段操作线与平衡线相切得到。
而适宜回流比R的确定，应体现最佳回流比选定原则即装置设备费与操作费之和最低,一般经验值为R=(1.1-2.0)Rmin.1.2.5塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择塔顶选用全凝器，塔顶冷却介质采用自来水，方便、实惠、经济。
1.2.6板式塔的选择板式塔工艺尺寸设计计算的主要容包括：板间距、塔径、塔板型式、溢流装置、塔板布置、流体力学性能校核、负荷性能图以及塔高等。
其设计计算方法可查阅有关资料。
塔板设计的任务是:以流经塔气液的物流量、操作条件和系统物性为依据，确定具有良好性能（压降小、弹性大、效率高）的塔板结构与尺寸。
塔板设计的基本思路是：以通过某一块板的气液处理量和板上气液组成，温度、压力等条件为依据，首先参考设计手册上推荐数据初步确定有关的独立变量，然后进行流体力学计算，校核其是否符合所规定的围，如不符合要求就必须修改结构参数，重复上述设计步骤直到满意为止。
最后给制出负荷性能图，以确定适宜操作区和操作弹性。
塔高的确定还与塔顶空间、塔底空间、进料段高度以及开人孔数目的取值有关，可查资料。
第二章 精馏塔工艺设计计算2.1 精馏塔全塔物料衡算F ：进料量（kmol/s ） F x ：原料组成（摩尔分数，下同） D ：塔顶产品流量（kmol/s ） D x ：塔顶组成 W ：塔底残液流量（kmol/s ） W x ：塔底组成苯的摩尔质量：A M =78.11/kg kmol甲苯的摩尔质量：B M =92.13/kg kmol2.1.1原料液、塔顶及产品的摩尔分数 9478.110.9652194478.1192.13D A D DD A Bw M x w w M M ===-++ 4078.110.44021406078.1192.13F A F F F ABw M x w w M M ===-++ 2.1.2原料液、塔顶产品的平均摩尔质量(1-) =78.598kg/kmol D D A D B M x M x M =+ (1-) =85.958kg/kmol F F A F B M x M x M =+2.1.3物料衡算进料处理量7910145.42/720085.958F kmol h ⨯==⨯ 2.1.4物料衡算总物料衡算(间接蒸汽加热）：F W D =+轻组分(苯）衡算：99%F W D D FFx Wx Dx DxFx η=+==求解得到：D=65.61kmol/hW=79.81kmol/h0.009FDW Fx Dx x W-== ()192.00/W W A W B M x M x M kg kmol =+-=2.2物系常数的求解2.2.1温度的求解表2-1苯—甲苯平衡数据[1]（p =101.325kPa ）利用上表中的数据，用数值插值法确定,,F D W t t t 。