化工原理课程设计苯-氯苯
笨-氯苯课程设计设计说明书
第一章概述及设计方案简介根据设计任务书，这次的设计任务是设计一座精馏塔用来分离苯和氯苯两种物质，塔是一种高径比很大的反应设备，他在化工生产中非常常用，经常用于蒸馏分离，吸收操作，解吸操作和萃取等等。
精馏是用来液体混合物最常用的一种操作单元，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。
精馏塔是大型的设备组装件，分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等。
根据设计任务书，这次要设计的精馏塔为板式塔，其中的塔板为筛板式筛板塔是很早出现的一种板式塔．它的结构简单，塔盘造价较低，安装、维修都较容易．从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用．筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分．工业塔常用的筛孔孔直径为３－８mm，按正三角形排列．空间距与孔径的比为２.５－５．近年来有大孔径（１０－２５mm）筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只是漏夜点低，操作弹性小．筛板塔的特点如下：（１）结构简单、制造维修方便．（２）生产能力大，比浮阀塔高．（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．因为本设计是用来分离苯和氯苯，属于较容易分离的物系，所以最小回流比较小，取回流比为最小回流比的2倍。
相关的工艺参数计算如下：第二章主要设备的工艺计算2.1精馏塔全塔物料衡算2．1．1设计已知条件及符号意义F：原料液流量（kmol/s） x F ：原料组成（摩尔分数）D：塔顶产品流量（kmol/s） x D ：塔顶组成（摩尔分数）W：塔底残液流量（kmol/s） x W：塔底组成（摩尔分数）苯的摩尔质量M A =78.11 kg/kmol氯苯的摩尔质量M B =112.61 kg/kmol已知：进料中含苯量48%，塔顶流出液含苯98%，釜残液中含苯量1% 生产能力为日产（24小时）100吨苯。
化工原理课程设计苯与氯苯的分离
化工原理课程设计说明书设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计设计者：班级化工095姓名闫宏阳日期： 2011年12月13号指导教师：杨胜凯设计成绩：日期：ompell ing." Althoug h the "five water treatment" a lot, w ork very har d, but the flood of scie ntific e noug h, before the treatment a nd water quality improveme nt after the treatment effect is not obvious, county-wi de focus on river st ill largely inferior five wate r, swimming t he River coul d not be f ound. Five i s "three to split" task still l ies a head. Noti ce of st ock there, ne w constr uction di d not rece ive timely treatment every year (such a s ancestral hall a s unaut hori sed re peated), contrary to t he create d work i s very different from the provincial a nd munici pal sta ndar ds. M eanw hile, whe n im plementation is not in pla ce, generally only focus on illegal construction dem olished, faili ng that split that is clear, com bine d dem olition, insufficie nt attention to reconstructi on of old re side ntial areas, urban village s, shanty tow ns a nd promote poor. o solve the se pr oblem s, we must enhance t he se nse of responsibility a nd urgency, i nsist on probl em-ori ented, to take strong measure s, efforts to make up the "three agricult ure" and "five water treatment", "three to split a" short Board, construction of comprehensive safeguards, "Sout h Gate of XX bea utiful" goal of realizi ng. II, and preci sion Shi policy, a nd manpow er playing good "thre e agricultural" work pr otracted "three agri cult ural" work is do economic soci al devel opme nt the work of base d, county level s the sector t o accordi ng to "base d agricultural, a nd a nd manpow er rural, a nd development farmers" of requirem ent s, insi sted agri cultural r ural base d status not shake, i nsisted hui nong kulak poli cy not weake ned, insi sted reform innovat ion test not stop, efforts created new era "three agri cultural" w ork new situation. (A) to make agriculture m ore. To establi sh the concept of agriculture ar ound the people demand, and com prehe nsively promote the supply side of agricultur e struct ural reform, strive to enhance the qua lity and efficiency of agriculture a nd competitiveness. Focus i s on doi ng the four articles. One is the stea dy increase of grain article. Always tig hten the string for food se curit y, "rice bag" catch i n ha nd, t o hold la nd i n the a djustme nt of agricultural pla nting str uct ure in the "red line." Accel erating the construction of grain ribbons, im proving agri cult ural infrastructure, e nha nce food production capacity, improve t he qualit y of agricultural product s, effectively "steady incr ease of grain" and mai ntain "tong ue." Se cond, i ndustry convergence articl e. Enhance the level of concentration, inte nsificati on of agricult ure, creati ng pr oduction, pr oce ssi ng, distri buti on, sales a nd service in one of the agricultural industrial chain, to break down t he value chain, impr ove added val ue. Pushing forwar d "the Internet + agri cultural" model to impr ove agricultural producti on, ma nagement, a nd service l evel, innovati ng the mode of e-commerce marketing of agricultural product s, solve the difficult pr oblem of sal es of agricultural products. Agriculture a nd tourism, e ducati on, cult ure, health, pension and other dee p integration, develop leisure, travel目录◆设计任务书 (3)◆设计计算书 (4)设计方案的确定 (4)精馏塔物料衡算 (4)塔板数的确定 (5)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)塔体工艺尺寸计算 (13)塔板主要工艺尺寸 (15)塔板流体力学验算 (17)浮阀塔的结构 (20)精馏塔接管尺寸 (23)产品冷却器选型 (25)对设计过程的评述和有关问题的讨论 (25)附图：生产工艺流程图精馏塔设计流程图ompell ing." Althoug h the "five water treatment" a lot, w ork very har d, but the flood of scie ntific e noug h, before the treatm ent a nd water quality improveme nt after the treatment effect is not obvious, county-wi de focus on river st ill largely inferior five wate r, swimming t he River coul d not be f ound. Five i s "three to split" task still l ies a head. Noti ce of st ock there, ne w constr uction di d not rece ive timely treatment every year (such a s ancestral hall a s unaut hori sed re peated), contrary to t he create d work i s very different from the provincial a nd munici pal sta ndar ds. M eanw hile, whe n im plementation is not in pla ce, generally only focus on illegal construction dem olished, faili ng that split that is clear, com bine d dem olition, insufficie nt attention to reconstructi on of old re side ntial areas, urban village s, shanty tow ns a nd promote poor. o solve the se pr oblem s, we must enhance t he se nse of responsibility a nd urgency, i nsist on probl em-ori ented, to take strong measure s, efforts to make up the "three agricult ure" and "five water treatment", "three to split a" short Board, construction of comprehensive safeguards, "Sout h Gate of XX bea utiful" goal of realizi ng. II, and preci sion Shi policy, a nd manpow er playing good "thre e agricultural" work pr otracted "three agri cult ural" work is do economic soci al devel opme nt the work of base d, county level s the sector t o accordi ng to "base d agricultural, a nd a nd manpow er rural, a nd development farmers" of requirement s, insi sted agri cultural r ural base d status not shake, i nsisted hui nong kulak poli cy not weake ned, insi sted reform innovation test not stop, efforts created new era "three agri cultural" w ork new situatio n. (A) to make agriculture m ore. To establi sh the concept of agriculture ar ound the people demand, and com prehe nsively promote the supply side of agricultur e struct ural reform, strive to enhance the qua lity and efficiency of agriculture a nd competitiveness. Focus i s on doi ng the four articles. One is the stea dy increase of grain article. Always tig hten the string for food se curit y, "rice bag" catch i n ha nd, t o hold la nd i n the a djustme nt of agricultural pla nting str uct ure in the "red line." Accel erating the construction of grain ribbons, im proving agri cult ural infrastructure, e nha nce food production capacity, improve t he qualit y of ag ricultural product s, effectively "steady increase of grain" and mai ntain "tong ue." Se cond, i ndustry convergence articl e. Enhance the level of concentration, inte nsificati on of agricult ure, creati ng pr oduction, pr oce ssi ng, distri buti on, sales a nd service in one of the agricultural industrial chain, to break down t he value chain, impr ove added val ue. Pushing forwar d "the Internet + agri cultural" model to impr ove agricultural producti on, ma nagement, a nd service l evel, innovati ng the mode of e-commerce marketing of agricultural product s, solve the difficult pr oblem of sal es of agricultural products. Agriculture a nd t ourism, e ducati on, cult ure, health, pension and other dee p integration, develop leisure,travel- 2 -设计任务书（一）题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度99.8%的氯苯21000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%（以上均为质量分数）。
化工原理课程设计苯与氯苯的分离2 - LB
《化工原理》课程设计标题学院专业班级姓名学号指导教师目录（一）设计题目二、产品与设计方案简介 (2)（一）产品性质、质量指标 (3)（二）设计方案简介 (3)（三）工艺流程及说明 (3)三、工艺计算及主体设备设计 (4)（一）精馏塔的物料衡算 (4)1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)3）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 (5)（二）塔板数的确定 (5)1）理论塔板数的确定 (5)2）实际塔板数 (7)（三）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)1）操作压力的计算 (8)2）操作温度的计算 (8)3）平均摩尔质量计算 (8)4）平均密度计算 (10)5）液相平均表面张力 (10)6）液相平均粘度计算 (11)四、精馏段的塔体工艺尺寸的计算 (11)（一）塔径的计算 (11)（二）精馏塔有效高度的计算 (11)五、塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)（一）溢流装置 (12)（二）塔板布置 (13)（三）开孔率n和开孔率 (13)六、塔板上的流体力学验算 (14)（一）气体通过筛板压降h和p pΔ的验算 (14)p（二）雾沫夹带量e的验算 (15)v（三）漏液的验算 (15)（四）液泛的验算 (15)七、塔板负荷性能图 (16)（一）.漏液线（气相负荷下限线） (16)（二）.液沫夹带线 (16)（三）.液相负荷下限线 (17)（四）.液相负荷上限线 (17)（五）. 液泛线 (17)八、筛板式精馏塔设计计算结果 (19)九、主要符号说明 (20)十、结果与结论2(一) 设计题目试设计一座苯－氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为____96%__的氯苯___20000___吨/年，塔顶馏出液中含氯苯不得高于___2.5%___，原料液中含苯___56%___（以上均为质量分数）。
(二) 操作条件1) 塔顶压力4kPa（表压）2) 进料热状态泡点进料3) 回流比R=1.6Rmin4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa（表压）5) 单板压降≤0.7kPa。
苯氯苯课程设计
苯氯苯课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握苯、氯、苯的化学结构和性质，了解它们在生活中的应用。
技能目标要求学生能够运用化学知识分析和解决实际问题，提高实验操作能力。
情感态度价值观目标培养学生的科学素养，激发他们对化学的兴趣和热情。
二、教学内容根据课程目标，本节课的教学内容主要包括苯、氯、苯的化学结构和性质，以及它们在生活中的应用。
教学大纲如下：1.苯的结构和性质2.氯气的制备和性质3.苯的氯代反应4.氯苯的化学性质5.苯氯苯在生活中的应用三、教学方法本节课采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
1.讲授法：用于讲解苯、氯、苯的化学结构和性质，氯气的制备和性质等基本知识。
2.讨论法：通过小组讨论，让学生探讨苯氯苯在生活中的应用，提高他们的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解氯苯在工业和生活中的应用，提高他们的实践能力。
4.实验法：进行氯气的制备和苯的氯代反应等实验，培养学生的实验操作能力和观察能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《有机化学》教材，用于引导学生学习苯、氯、苯的化学结构和性质等基本知识。
2.参考书：推荐《有机化学实验》等参考书，为学生提供更多的学习资料和实践指导。
3.多媒体资料：制作课件和视频，展示苯、氯、苯的化学结构和性质，以及氯气的制备和苯的氯代反应等实验过程。
4.实验设备：准备实验室设备，如烧杯、试管、酒精灯等，用于进行氯气的制备和苯的氯代反应等实验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度和讨论表现，作业则主要评估学生的理解和应用能力，考试则全面考察学生的知识掌握和运用能力。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本课程的教学安排如下：总共15周，每周1课时。
化工课程设计苯氯苯
化工课程设计苯氯苯一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握苯氯苯的结构、性质、制备方法和应用，提高学生的化工知识水平和实践能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解苯氯苯的结构特点和命名规则。
（2）掌握苯氯苯的制备方法及其反应原理。
（3）了解苯氯苯的物理性质和化学性质。
（4）熟悉苯氯苯在化工领域的应用。
2.技能目标：（1）培养学生运用化学知识分析和解决实际问题的能力。
（2）训练学生进行化学实验的基本操作技能。
（3）提高学生查找文献、整理资料的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对化工行业的兴趣和热情。
（2）增强学生的环保意识，使学生在化工实践中能够充分考虑环保因素。
（3）培养学生团队协作、积极进取的精神风貌。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.苯氯苯的结构与命名：介绍苯氯苯的结构特点，解释命名规则。
2.苯氯苯的制备方法：讲解苯氯苯的制备原理，包括反应条件、催化剂等。
3.苯氯苯的性质：分析苯氯苯的物理性质和化学性质，如溶解性、熔点、沸点、反应性等。
4.苯氯苯的应用：介绍苯氯苯在化工领域的应用，如合成材料、药物、农药等。
5.环保意识教育：讨论化工生产中对环境的影响，强调绿色化学的重要性。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：讲解苯氯苯的结构、性质、制备方法和应用等基本知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解苯氯苯在化工领域的应用。
3.实验法：学生进行化学实验，培养学生的实践操作能力。
4.讨论法：引导学生进行分组讨论，提高学生的思考和表达能力。
四、教学资源为了保证教学的顺利进行，教师需要准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的化工教材，为学生提供系统、科学的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件，辅助讲解，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备实验所需的仪器和试剂，确保实验教学的顺利进行。
化工原理课程设计(苯与氯苯)
北京理工大学珠海学院《化工原理课程设计》说明书题目: 苯和氯苯物系分离系统的设计学院：化工与材料学院专业班级： 1学号：学生姓名：指导教师：2013年 1 月21日目录第一章化工原理设计任务书 (1)1.1课程设计题目 (1)1.2课程设计内容（含技术指标） (1)1.2.1设计条件 (1)1.2.2具体设计内容和要求 (1)1.2.3进度安排 (2)1.2.4基本要求 (3)1.3基础数据（数据由Aspen模拟得到、计算制图由EXCEL得到） (4)1.3.1苯的物性 (4)1.3.2氯苯的物性 (6)1.3.3苯、氯苯的气液平衡关系 (6)第二章苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计方案 (8)2.1设计方案的确定及工艺流程的说明 (8)2.2工艺流程图 (8)第三章精馏塔设计计算与论证 (9)3.1全塔的物料衡算 (9)3.1.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (9)3.1.2平均摩尔质量 (9)3.1.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 (9)3.2塔板数的确定 (10)N的求取 (10)3.2.1理论塔板数T3.2.2实际塔板数 (12)3.3塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (14)3.3.1平均压强m p (14)3.3.2平均温度m t ........................................................................................ 14 3.3.3平均分子量m M .................................................................................. 14 3.3.4平均密度m ρ ........................................................................................ 15 3.3.5液体的平均表面张力m σ ................................................................... 17 3.3.6液体的平均粘度mL μ, (18)3.3.7精馏段的汽液负荷计算 ..................................................................... 19 3.3.8提馏段的汽液负荷计算 ..................................................................... 20 3.4塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .................................................... 21 3.4.1精馏塔塔径的计算 ............................................................................. 21 3.4.2提馏段塔径的计算 ............................................................................. 21 3.4.3溢流装置 ............................................................................................. 22 3.4.4塔板布置 ............................................................................................. 25 3.4.5验算气速及阀孔动能因数及开孔率 ................................................. 29 3.5塔板上的流体力学验算 (29)3.5.1气体通过筛板压降p h 和p pΔ的验算 ................................................ 29 3.5.2雾沫夹带量v e 的验算 ......................................................................... 30 3.5.3液泛的验算 ......................................................................................... 32 3.6精馏段塔板负荷性能图 ........................................................................ 33 3.6.1雾沫夹带线（1） ............................................................................... 33 3.6.2液泛线（2） ....................................................................................... 34 3.6.3液相负荷上限线（3） ....................................................................... 35 3.6.4漏液线（气相负荷下限线）（4） ..................................................... 35 3.6.5液相负荷下限线（5） ....................................................................... 35 3.6.6操作气液比 ......................................................................................... 35 3.7提馏段塔板负荷性能图 ........................................................................ 36 3.7.1雾沫夹带线（1） ............................................................................... 36 3.7.2液泛线（2） ....................................................................................... 37 3.7.3液相负荷上限线（3） ....................................................................... 38 3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） .. (38)3.7.5液相负荷下限线（5） (38)3.7.6操作气液比 (38)3.8板式塔的结构与附属设备 (39)3.8.1液流管 (39)3.8.2塔结构设计 (42)3.8.3附属设备设计 (44)3.9精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (47)第四章生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 (48)第五章本设计中的主要符号说明 (49)第六章对本设计的评述和有关问题的分析与讨论 (51)第一章化工原理设计任务书1.1课程设计题目苯和氯苯物系分离系统的设计1.2课程设计内容（含技术指标）1.2.1设计条件生产能力：50000吨/年（每年按300天生产日，每天24小时计算）原料状态：苯含量50%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中苯含量98%（wt%）；塔釜氯苯含量99.8%（wt%）操作压力：100kPa其它条件：（1）塔板类型：浮阀塔板；（2）塔顶采用全凝器；（3）R=1.9R m（4）塔顶压强4kPa（表压）；（5）塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；（6）单板压降不大于0.7kPa；1.2.2具体设计内容和要求（1）设计工艺方案的选定（2）精馏塔的工艺计算（3）塔板和塔体的设计（4）水力学验算（5）塔顶全凝器的设计选型（6）塔釜再沸器的设计选型（7）进料泵的选取（8）绘制流程图（9）编写设计说明书（10）答辩1.3基础数据（数据由Aspen 模拟得到、计算制图由EXCEL 得到）1.3.1苯的物性图1-1 苯的物性数据图物性拟合曲线与方差值：密度：8238.8938667.00015.02+--=T T ρ 12=R （1-1）饱和蒸汽压:39.0649-1.9139T + 0.0213T -0.0002T 23=P 12=R （1-2）表面张力：6505.311378.00001.02+-=T T σ 12=R （1-3）粘度：756.0008.0-1041082538+⨯+⨯-=--T T T μ 12=R （1-4）图1-2 氯苯的物性数据图1.3.2氯苯的物性物性拟合曲线与方差值：密度：3812.1123932.0001.02+--=T T ρ 12=R （1-5） 饱和蒸汽压:36.7013-1.4312T + 0.0187T -0.0001T 23=P 12=R （1-6） 表面张力：07.361261.00001.02+-=T T σ 12=R （1-7）粘度：833.0.0060-10225+⨯=-T T μ 12=R （1-8）1.3.3苯、氯苯的气液平衡关系依据苯与氯苯的饱和蒸气压公式代入BA B P P P P x --=大气，x 大气P P y A=得到苯、氯苯的气液平衡数据列于下表:图1-3 t ～x ～y 图泡点温度、露点温度分别与液相苯摩尔分数拟合曲线方程和方差：36.1318.613-40.292.484-23++=x x x T 露点12=R （1-9） 77.13149.11955.178242-06.16084.462345+-++-=x x x x x T 泡点 （1-10）12=R第二章苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计方案2.1设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。
苯与氯苯分离化工原理课程设计报告书
(一）产品与设计方案简介1.产品性质、质量指标和用途产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。
密度1．105g/cm3。
沸点131．6℃。
凝固点-45℃。
折射率1．5216(25℃)。
闪点29．4℃。
燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。
溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。
易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 1. 3％-7．1％(vol)。
溶于大多数有机溶剂，不溶于水。
常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。
蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。
有毒．在体有积累性，逐渐损害肝、肾和2910mg／kg，空其他器官。
对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD50气中最高容许浓度50mg／m3。
遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
与氯酸银反应剧烈质量指标：氯苯纯度不低于99.8%，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%。
（以上均为质量分数）产品用途：作为有机合成的重要原料2.设计方案简介（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。
由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
（2）操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
（3）塔板形式：F1型浮阀塔板，浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大，生产能力大；由于阀片可随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间较长，故塔板效率较高。
（4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。
（5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
化工原理课程设计苯氯苯分离过程筛板式精馏
化工原理课程设计苯氯苯分离过程筛板式精馏下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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目录第1章设计方案的确定 (2)1.1精馏操作 (2)1.2工艺流程的确定 (2)1.3 操作条件的确定 (3)1.3.1操作压力的确定 (3)1.3.2进料的热状况 (4)1.3.3 精馏塔加热与冷却介质的确定 (4)1.3.4热能的利用情况 (4)第2章浮阀精馏塔的工艺设计 (5)2.1物料衡算 (5)2.2实际塔板数的计算 (6)2.2.1回流比的选择 (6)2.2.2理论塔板数和实际塔板数的确定 (8)2.2.3工艺条件物性数据 (9)2.3 浮阀塔主要尺寸的设计计算 (11)2.3.1塔的有效高度和板间距的初选 (11)2.3.2塔径 (11)2.4 塔板结构及计算 (11)2.4.1塔板参数 (11)2.4.2浮阀数目与排列 (12)2.4.3塔板流体力学验算 (13)2.4.3塔板流体力学验算 (14)2.4.4塔板负荷性能图 (16)第3章精馏装置的附属设备设计 (19)3.1原料预热器 (19)设计结果评价及自我总结 (26)附录A符号说明 (27)附录B带控制点的工艺流程图 (30)第1章设计方案的确定1.1精馏操作本次设计的物系是苯和氯苯，由于两物系的沸点不同，加热后会造成气液两相，利用两组分的相对挥发度的不同可将两组分分离。
因此本次设计采用板式精馏塔操作完成分离任务。
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）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应用。
精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。
典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、塔底再沸器、塔顶全凝器/冷凝器。
1.2工艺流程的确定首先，苯和氯苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，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。
因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，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，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分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，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。
液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，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前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。
最终，完成苯与苯的分离。
本设计采用浮阀塔。
浮阀塔是在泡罩塔和筛板塔基础发展起来的，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，成为国内应用最广泛的塔型。
浮阀塔具有以下优点：1）生产能力由于浮阀塔板具有较大的开孔率，故其生产能力比泡罩塔的大20%——40%,与筛板塔相近。
2）操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，故维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔和筛板塔都宽。
3）塔板效率高，因上升其他以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量较小，板效率较高。
4）气体压强降及液面落差较小，因为气液流过浮阀塔板时所遇阻力较小，故气体压强降及板上的液面落差都比泡罩塔小。
5）塔造价低，因为结构简单，易于制造，浮阀塔造价较为一般，为泡罩塔的60%～80%，为筛板塔的120%～130%。
F1型浮阀塔结构简单，易于制造，应用最为普遍，为定型产品，阀片带有三个腿，插入阀孔内将各推脚底外翻，用以限制操作时阀片在板上升起的最大高度，阀片周围有三块略向下弯的定距片，以保证阀片的最小开启高度。
任务说明本次设计任务为苯-氯苯物系连续精馏浮阀塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：原料苯含量：质量分率= 34%原料处理量：6.5万吨/年产品要求：塔顶产品组成不低于96%塔顶轻组分回收率98%1.3 操作条件的确定1.3.1操作压力的确定在精馏操作中，压力的影响非常大。
当压力增大的时候，混合液的相对挥发度减小，这样有可能会使得汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小的时候，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。
但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。
在实际设计中，要充分考虑这两个方面的影响，我们一般采用的是常压精馏。
如果在常压下无法完成操作，可以在一定条件下进行小幅度的减压或者增压来改变混合液的相对挥发度，实现精馏分离。
对于甲醇—水二元混合物系统在常压的情况下，相对挥发度的差异很大，容易分离。
因此在考虑多方面因素之后，本设计采用的常压精馏，即塔顶的操作压力控制在101.325kpa下。
由于本设计精馏塔不是很高，故可近似忽略每层塔板的压降。
在实际计算当中，将全塔近似看做是在恒压下操作。
1.3.2进料的热状况精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。
本设计采用的是泡点进料。
这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门四季变化的温度影响，而且在恒摩尔流假设下，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便1.3.3精馏塔加热与冷却介质的确定在实际加热中，由于饱和水蒸气冷凝的时候传热的膜系数很高，可以通过改变蒸汽压力准确控制加热温度。
因此，本设计是以150℃总压是500kpa的饱和水蒸汽作为加热介质。
水蒸气容易获取，环保清洁不产生环境污染，并且不容易使管道腐蚀，成本降低。
冷却介质一般有水和空气。
在选择冷却介质的过程中，要充分考虑当地的气候状况。
锦州市地处东北，属季风气候。
二月最冷, 平均气温-10℃；八月份最热，平均气温30℃。
因此，考虑选用25℃的冷却水，升温15℃，冷却器出口温度40℃。
1.3.4热能的利用情况本设计选用的是间接蒸汽加热。
间接蒸汽加热是通过再沸器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，重新再进入塔底。
使上升蒸汽与回流下来的冷液再进行热质交换。
这样减少了理论板数，从而降低了成本。
本次设计的工艺操作条件如下：R。
常压精馏，塔顶全凝，塔底直接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.1～2）min第2章 浮阀精馏塔的工艺设计2.1 物料衡算1. 料液及塔顶产品含苯的摩尔分率 根据工艺的操作条件可知：料液流量'F =24300105.67⨯⨯=9027.778 kg/h苯和氯苯的相对分子质量分别为3877.486 kg/h 、5150.292 kg/h 料液中易挥发组分的质量分数 42.6%； 摩尔分率为426.0522.112)34100(11.783411.7834=⨯-+=F x塔顶产品质量分数取为 96%，摩尔分率为972.0522.112411.789611.7896=+=D x2.平均分子量836.97522.112)426.01(11.78426.0=⨯-+⨯=F M kg/kmol 036.49522.112)972.01(11.78972.0=⨯-+⨯=D M kg/kmol009.112522.112)0149.01(11.780149.0=⨯-+⨯=W M kg/kmol3、物料衡算由公式w D F Wx Dx Fx W D F +=+==FwFx Wx 0.98 可得0149.0)486.3877778.9027(778.902702.0=-⨯=W x249.92863.778.9027==F kmol/h036.49075.79486.3877==D kmol/h 981.45009.112292.5150==W kmol/h2.2实际塔板数的计算2.2.1回流比的选择根据《物性数据表》查出温度为80.1C ︒，85C ︒，90C ︒，100C ︒，110C ︒，120C ︒，131.7C ︒时苯和氯苯的饱和蒸汽压运用试差法可求出A P ，B P温度/℃80.1 85 90 95 100 110 120 131.7 kPa P A /0 101.33 118.56 136.11 158.08 180.08 231.3 296.4 389.94 kPa P B /0 19.75 23.92 28.18 33.83 39.48 154.20 73.02 103.33 x 1.000 0.82 0.68 0.543 0.440 0.266 0.127 0 y1.000 0.96 0.913 0.847 0.782 0.607 0.470 0 00/B A P P =α5.134.964.834.674.564.274.063.85表2-2-1苯和氯苯蒸汽表根据t-x-y 图如下求得52.4=m α 因为泡点进料，所以进料热状态 q=1 q x = F x =0.426气液平衡方程得q m qm q x x y )1(1-+=αα770.0426.0)152.4(1426.052.4=⨯-+⨯=2-2-1 图 t-x-y最小回流比587.0426.0770.0770.0972.0min =--=--=qq q D x y y x R回流比R 取min 2R R =174.1587.02=⨯=2.2.2理论塔板数和实际塔板数的确定（1） 最小理论塔板数的确定m W WD D x x x x N αlg 11lg 1min ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+13.552.4lg 0149.00149.01972.01972.0lg =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛-=13.4min =∴N （2） 理论塔板数的确定27.01174.1587.0174.11min =+-=+-=R R R X 396.027.0002743.027.0591422.0545827.0=+⨯-=Y 15.8396.113.4396.02122min min =-+⨯=-+=∴+-=Z Y N Y N N N N Y（3） 加料板位置的确定568.57036.49174.1=⨯==RD L817.149246.92568.57=+=+qF L由精馏段与提留段操作线公式111+++=+R x x R Ry D n n WqF L Wx x W qF L qFL y W m m -++-++=+1可得 447.054.01+=+n n x y0066.044.11-=+m m x y972.01==D x y由下面两个公式迭代447.054.01+=+n n x y qm q m q x x y )1(1-+=αα最终得到 q x x >3 ， q x x <4∴第四块板为加料板，即精馏段板数为3，提留段板数为4.15全塔效率 81=D t ℃ ,129=W t ℃ 105212981=+=t ℃ 3023.035.055.0244.045.0)45.01(45.021=⨯+⨯=-+=μμμm mpa/s∴493023.0lg 616.017.0=-=T E %（4） 实际塔板数的确定精馏段：712.649.03≈==N 层 提留段：947.849.015.4≈==N 层2.2.3工艺条件物性数据（1） 平均分子量精馏段： 972.0=D x ，885.01=x07.79522.112)972.01(11.78972,0=⨯-+⨯=V M kg/kmol 07.82522.112)885.01(11.78885.0=⨯-+⨯=V M kg/kmol进料： 7386.0=F y , 384.0=F x11.87522.112)7386.01(11.787386.0=⨯-+⨯=V M31.99522.112)384.01(11.78384.0=⨯-+⨯=L M精馏段平均分子量：09.83211.8707.79=+=V M kg/kmol69.90231.9907.82=+=L M kg/kmol（2） 平均密度81=D t ℃ 89.8131=ρ 3/m kg 9.10402=ρ 3/m kg 7.100=F t ℃ 681.7911=ρ 3/m kg 3.10112=ρ 3/m kg液相密度 精馏：1040189.813111a a L-+=ρ 05.821=∴L ρ 3/m kg加料：30.0522.112)384.01(11.78384.011.78384.01=⨯-+⨯⨯=a3.10117.068.7913.01+=Lρ 60.933=∴L ρ 3/m kg精馏段平均液相密度：325.877260.93305.821=+=L ρ 3/m kg气相密度 ()71.27.10015.273314.809.83325.101=+⨯⨯==RT PM V V ρ 3/m kg （3） 液体表面张力81=D t ℃ 849.251=σ mN/m 149.212=σ mN/m7.100=F t ℃ 7667.181=σ mN/m 673.232=σ mN/m精馏7174.25149.21)972.01(849.25972.0=⨯-+⨯=σ mN/m进料79.21673.23)384.01(7667.18384.0=⨯-+⨯=σ mN/m 精馏段平均张力：75.23279.217174.25=+=σ mN/m（4） 液体粘度81=D t ℃ 3051.01=μ mpa/s 4246.02=μ mpa/s7.100=F t ℃ 2535.01=μ mpa/s 3612.02=μ mpa/s精馏308.04246.0)972.01(3051.0972.0=⨯-+⨯=μ mpa/s 进料3198.03612.0)384.01(2535.0384.0=⨯-+⨯=μ mpa/s 精馏段平均粘度：3139.023198.0308.0=+=μ mpa/s（5） 精馏段气液负荷计算6.106036.49)1174.1()1(=+=+=D R V kmol/h 908.071.2360009.8360.1063600=⨯⨯==V V S VM V ρ 3m /s568.57036.49174.1=⨯==RD L kmol/h00165.0325.877360069.90568.573600=⨯⨯==L V S LM L ρ 3m /s 4.5360000165.0=⨯=h L 3m /s2.3 浮阀塔主要尺寸的设计计算2.3.1塔的有效高度和板间距的初选根据所设计的分离的物系，选取40.0=T H m ，=-=T TTH E N Z )1(8.3 2.3.2塔径取板上液层高度05.0=L h m 35.0=-T T h H m 查图得到075.020=C ,校正到表面张力为23.75 mN/m 时，0776.02075.23075.0202.02.020=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=σC C mN/m39.171.271.2325.8770776.0max =-⨯=-=∴V V L Cu ρρρ m/s 取安全系数为0.70时，973.039.17.07.0max =⨯==u u m/s 按标准塔径圆整为1.2 m ，则空塔气速为 0.803 m/s 。