苯-甲苯筛板精馏塔的设计
苯_甲苯连续板式精馏塔的设计方案
苯-甲苯连续板式精馏塔的设计方案1.1精馏塔精馏塔是一圆形筒体，塔装有多层塔板或填料，塔中部适宜位置设有进料板。
两相在塔板上相互接触时，液相被加热，液相中易挥发组分向气相中转移；气相被部分冷凝，气相中难挥发组分向液相中转移，从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
简单精馏中，只有一股进料，进料位置将塔分为精馏段和提馏段，而在塔顶和塔底分别引出一股产品。
精馏塔，气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加，塔顶最低，塔底最高本设计为筛板塔，筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。
但易漏液，易堵塞。
然而经长期研究发现其尚能满足生产要求，目前应用较为广泛。
1.2再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔气液两相间的接触传质得以进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程的载热体供热。
立式热虹吸特点：▲循环推动力：釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。
▲壳程不能机械清洗，不适宜高粘度、或脏的传热介质。
▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。
1.3冷凝器以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器。
1.4精馏设计方案的制定及说明1.5基础数据的搜集表1 苯和甲苯的物理性质L表8常压下苯——甲苯的气液平衡数据2.工艺计算2.1生产要求:原料液组成：苯34.5%（wt%）。
产品中：苯含量98.5% 残夜中：苯含量1%2.2塔的物料衡算：料液及塔顶.塔底产品含苯摩尔分数:011.013.92/9911.111.781987.013.925.111.785.9811.785.98383.013.925.6511.785.3411.785.34=+==+==+=w D f x x x平均摩尔质量:Mf=0.383⨯78.11+(1-0.383)⨯92.13=86.767kg/mol Md=0.987⨯78.11+(1-0.987)⨯92.13=78.29kg/mol Mw=0.011⨯78.11+(1-0.011) ⨯92.13=91.98kg/mol 物料衡算:总物料衡算 : D+W=F易挥发组分物料衡算 : D ×Xd+W ×Xw=F ×XfF=33.3*1038.03386.767=kmol/h D=14.497kmol/h W=23.536kmol/h设计成泡点进料后: min 0.6080.9871.680.3830.608F D F F y x R x y --===-- (查得Xf=0.383时Yf=0.608)2.3理论板层数NT 的求取min R =1.68由逐板计算法借助EXCEL 算出各个回流比下理论塔板数：y=0.686x+0.310 1.5100.00561 y'=1.510x-0.00561 y=0.702x+0.294 1.484 0.00533 y'=1.484x-0.00533 y=0.716x+0.280 1.461 0.00507 y'=1.461x-0.00507 y=0.729x+0.267 1.440 0.00484 y'=1.440x-0.00484 y=0.759x+0.238 1.392 0.00431 y'=1.392x-0.00431 y=0.751x+0.245 1.403 0.00444 y'=1.403x-0.00444 y=0.761x+0.235 1.387 0.00426 y'=1.387x-0.00426 y=0.771x+0.2261.372 0.00410 y'=1.372x-0.00410相平衡方程为: 2.47 1.47nn ny x y =-R NTR NT*(R+1) 1.2Rmin 21 2.016 63.3360 1.3Rmin 21 2.184 66.8640 1.4Rmin 19 2.352 63.6880 1.5Rmin 18 2.520 63.3600 1.6Rmin 17 2.688 62.6960 1.7Rmin 16 3.142 66.2656 1.8Rmin 16 3.024 64.3840 1.9Rmin 16 3.192 67.0720 2.0Rmin 16 3.360 69.7600图1 最优回流比的选择由图可得最优回流比R=1.6Rmin=2.688 由图得NT ＝17（包括再沸器）。
苯-甲苯精馏筛板塔的设计
化工原理课程设计（二）任务书1.设计题目：年产5.4吨苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计设计目的：通过对连续精馏筛板塔的设计，达到让学生了解该精馏塔的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据精馏的基本原理，选择合理流程和参数，确定精馏塔的基本尺寸，计算理论塔板数以及性能负荷图。
2. 设计任务：1）物料处理量：（4.0 + 0.1×y)万吨／年y 学号后2位2）进料组成：35％苯，苯-甲苯常温混合溶液（质量分率，下同）分离要求：塔顶产品组成苯≥96％塔底产品组成苯≤43）操作条件塔顶操作压力：101.3 kPa回流比：R=2Rmin单板压降：0.7 kPa泡点进料4）工时：300天/年24小时运行3.设计方法和步骤1)设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。
对选定的工艺流程，主要设备的形式进行简要的论述。
2)主要设备工艺尺寸设计计算（1）收集基础数据（2）工艺流程的选择（3）做全塔的物料衡算（4）确定操作条件（5）确定回流比（6）理论板数与实际板数（7）塔径计算及板间距确定（8）堰及降液管的设计（9）塔板布置及筛板塔的主要结构参数（10）塔板的负荷性能图（12）塔盘结构（13）塔高3) 设计结果汇总4、设计评述参考文献图纸要求：用A2图纸绘制精馏塔工艺流程图和精馏塔工艺条件图各一张。
成绩依据：设计说明书（参考工作态度）目录化工原理课程设计任书………………………………………………一、序言1、关于精馏概述………………………………………………………2、设计方案的选定及流程说明………………………………………3、基础数据的收集……………………………………………………二、设计计算（一）精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率………………………………2、原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔质量………………………………3、物料衡算………………………………………………………………（二）塔板数N的计算1、由苯-甲苯气液平衡数据t-x-y和x-y相图……………………………2、求最小回流比R min及实际操作回流比R…………………………………3、精馏塔的气液两相负荷（摩尔流率）………………………………4、精馏段、提馏段的操作线方程………………………………………5、逐板法或图解法求N T…………………………………………………6、实际塔板数的确定……………………………………………………（三）主体设备工艺尺寸的计算1、有关操作条件及物性数据的计算（1）操作压力计算………………………………………………………（2）操作温度计算………………………………………………………（7）精馏塔的气液两相负荷（体积流率）的计算……………………（3）平均摩尔质量的计算………………………………………………（4）平均密度的计算……………………………………………………（5）液相平均表面张力的计算…………………………………………（6）液相平均粘度的计算………………………………………………2、精馏塔塔体工艺尺寸的计算…………………………………………（1）塔径的计算…………………………………………………………（2）溢流装置的计算……………………………………………………（3）塔板布置……………………………………………………………（4）塔高的计算…………………………………………………………（四）塔板性能负荷图1、漏液线………………………………………………………………2、液沫夹带线…………………………………………………………3、液量下限线…………………………………………………………4、液量上限线…………………………………………………………5、溢流液泛线………………………………………………………………三、个人评述……………………………………………………………参考文献………………………………………………………………一、序言1、关于精馏概述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，精馏过程在能量剂驱动下，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。
苯-甲苯分离过程筛板精馏塔的设计
课程设计说明书作者:XXXX学号：XXXXX 系(院):XXXXXXXXXXXX专业:XXXXXXXXXXXX题目:苯-甲苯筛板精馏塔的设计XXXXXXXXXXXXXXXX指导者： XXXXXXXXXX2010年6月化工原理课程设计说明书中文摘要XXXXXXXXXXXX化工原理课程设计任务书设计条件：设计内容:1、精馏塔的物料衡算；2、塔板数、压降的计算；3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；4、精馏塔的相关工艺尺寸计算；5、绘制精馏塔设计条件图。
指导教师：XX2010年 6 月目录1. 引言 (6)1.1 塔设备的分类 (6)1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (6)1.3 设计条件 (6)1.4 问题研究 (6)2. 板式塔的设计 (6)2．1 工业生产对塔板的要求 (6)2.2 设计方案的确定 (7)2.2.2 操作压力的选择 (7)2.2.3 进料热状况的选择 (7)2.2.4 加热方式的选择 (7)2.2.5 回流比的选择 (7)3 工艺流程图 (7)4. 工艺计算及主体设备的计算 (8)4.1 精馏塔的物料衡算 (8)4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)4.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)4.1. 3 物料衡算 (8)4.2 塔板数的确定 (9)4.2.1 理论板层数NT的求取 (9)4.2.2 实际板层数的求解 (9)4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (9)4.3.1 操作压力的计算 (10)4.3.2 操作温度计算 (11)4.3.3 平衡摩尔质量的计算 (11)4.3.4 平均密度的计算 (12)4.3.5 液体平均表面张力计算 (13)4.3.6 液体平均粘度计算 (13)4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)4.4.1 塔径计算 (14)4.4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)4.5. 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)4.5.1 溢流装置计算 (15)4.5.2 塔板布置 (16)4.6. 筛板的流体力学验算 (17)4.6.1 塔板压降 (17)4.6.2 液面落差 (18)4.6.3 液沫夹带 (18)4.6.4 漏液 (19)4.6.5 液泛 (19)4.7 塔板负荷性能图 (19)4.7.1 漏液线 (20)4.7.2 液沫夹带 (20)4.7.3 液相负荷下限线 (21)4.7.4 液相负荷上限线 (21)4.7.5 液泛线 (22)5. 辅助设备的草图及选型 (24)5.1 回流冷凝器 (24)5.2 再沸器 (25)结束语 (27)参考文献 (27)引言1.1 塔设备的分类塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。
苯甲苯筛板精馏塔课程设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计学院: 化学化工学院专业:化学工程与工艺学号:姓名:指导教师:2021年12月6日目录化工原理课程设计任务书1.概述 (5)序言 (7)再沸器 (8)冷凝器 (8)2.方案的选择及流程说明 (9)3.塔的工艺计算 (9)原料及塔顶塔底产品的摩尔分率 (10)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)物料衡算 (10)4.塔板数的确信 (11)理论塔板数T N (11)最小回流比及操作回流比 (12)精馏塔的气、液相负荷 (13)操作线方程 (13)图解法求理论塔板数 (13)实际板层数 (14)5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (14)操作压力 (14)操作温度 (14)平军摩尔质量 (15)5.4平均密度 (16)液体平均表面张力 (17)液体平均黏度 (18)6.精馏塔的塔体工艺尺寸 (19)塔径 (19)实际空塔气速 (21)精馏塔有效高度 (21)7.踏板要紧工艺尺寸的设计 (21)塔板布置 (24).塔板布置 (18)8.筛板的流体力学验算 (26)塔板压降 (26)液面落差 (27)液沫夹带 (28)漏液 (28)液泛 (29)9.塔板负荷性能图 (30)漏液线 (30)液沫夹带线 (31)液相负荷下限线 (32)液相负荷上限线 (33)10.板式塔常见附件 (36)进料罐线管径 (37)11.附属设备 (40)塔顶空间 (40)塔底空间. (40)人孔 (40)塔高 (41)12.设计筛板塔的要紧结果汇总： (41)参考文献 (43)设计心得体会 (43)成绩评定： ............................................................................................ 错误!未定义书签。
化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）100000 吨/年操作周期 7000 小时/年进料组成 56% （苯质量分率，下同）塔顶产品组成≥%塔底产品组成≤%2.操作条件操作压力 4kPa进料热状态泡点进料加热蒸汽低压蒸汽3.设备型式筛板塔4.厂址天津三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.塔的工艺计算3.要紧设备工艺尺寸设计⑴.塔径塔高及板结构尺寸的确信⑵.塔板的流体力学校核⑶.塔板的负荷性能图⑷.总塔高总压降及接管尺寸的确信4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图及精馏工艺条件图7.设计评述1.概述序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实践的桥梁，在整个教学中起着培育学生能力的重要作用。
苯甲苯精馏塔的课程设计说明书
《化工原理》课程设计设计题目苯-甲苯精馏塔的设计学生指导教师讲师年级专业系部课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定原料：苯、甲苯原料苯含量：质量分率= 45.5%原料处理量：质量流量=20.5t/h产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1%2、操作条件常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。
3、设备型式：筛板塔三、设计容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算（物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等）3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径（2）塔板（降液管、溢流堰、塔板布置等）（3）塔高4、流体力学验算与操作负荷性能图5、辅助设备选型（冷凝器、再沸器、泵、管道等）6、结果汇总表7、设计总结8、参考文献9、塔的设计条件图（A2）10、工艺流程图（A3）四、图纸要求1、带控制点的工艺流程图（2＃图纸）；2、精馏塔条件图（1＃图纸）。
摘要：本设计对苯—甲苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。
2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括：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精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。
3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。
4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。
本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。
关键词：苯—甲苯；分离过程；精馏塔目录目录 .......................................................................... 1 1 文献综述 .................................................................... 3 1.1概述 ....................................................................... 3 1.2方案的确定及基础数据 ....................................................... 3 2 塔物料衡算 .................................................................. 5 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ........................................... 5 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 ....................................... 6 2.3物料衡算 ................................................................... 6 3 塔板数的确定 ................................................................ 6 3.1理论板层数T N 的求取 ........................................................ 6 3.2求精馏塔气液相负荷 ......................................................... 7 3.3操作线方程 ................................................................. 8 3.4逐板计算法求理论板层数 ..................................................... 8 3.5全塔效率T E 估算 (8)3.6际板数 ..................................................................... 9 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安托尼方程计算 ............................................................ 10 4.3平均摩尔质量计算 .......................................................... 10 4.4平均密度计算 .............................................................. 11 4.5液体平均表面力计算 ........................................................ 12 4.6液体平均粘度计算 .......................................................... 13 4.7气液负荷计算 .............................................................. 14 5 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 .................................................... 15 塔径的计算 .................................................................... 15 6 塔板主要工艺尺寸的计算 ...................................................... 16 6.1溢流装置计算 .. (16)6.2塔板布置 (18)6.3筛孔数n与开孔率 ： (19)7 筛板的流体力学验算 (19)7.1气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（精馏段） (19)7.2气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（提馏段） (21)8 塔板负荷性能图 (22)8.1精馏段： (22)8.2提馏段： (26)9 设备设计 (30)9.1塔顶全凝器的计算与选型 (30)9.2再沸器 (31)10 各种管尺寸确定 (31)10.1进料管 (31)10.2出料管 (31)d (32)10.3塔顶蒸汽管pd (32)10.4回流管Rd (32)10.5再沸返塔蒸汽管v11 塔高 (32)12.设计体会 (33)13.参考文献 (34)分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔1．文献综述1.1概述在常压操作的连续精馏塔分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为20.5t/h，组成为45.5%（苯的质量分率），要求塔顶馏出液的组成为98%（苯的质量分率）塔底釜的组成为1%。
分离苯-甲苯筛板式精馏塔设计
筛板式精馏塔设计目录第一部分概述一、设计题目 (3)二、设计任务 (3)三、设计条件 (3)四、工艺流程图 (3)第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定 (4)二、精馏塔的物料衡算 (4)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4)3.物料衡算原料处理量 (4)三、塔板数的确定 (4)N的求取 (4)1.理论板层数T2.实际板层数的求取 (6)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6)1.操作压力计算 (6)2.操作温度计算 (6)3.平均摩尔质量计算 (6)⑴塔顶摩尔质量计算 (6)⑵进料板平均摩尔质量计算 (6)⑶提馏段平均摩尔质量 (7)4.平均密度计算 (7)⑴气相平均密度计算 (7)⑵液相平均密度计算 (7)5.液相平均表面张力计算 (7)⑴塔顶液相平均表面张力计算 (7)⑵进料板液相平均表面张力计算 (7)6.液相平均粘度计算 (8)⑴塔顶液相平均粘度计算 (8)⑵进料板液相平均粘度计算 (8)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)1.塔径的计算 (8)2.精馏塔有效高度计算 (9)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (9)1.溢流装置计算 (9)l (9)⑴堰长Wh (9)⑵溢流堰高度W⑶弓形降液管宽度d W 和截面积f A ..........................9 2.塔板布置....................................................................................................9 ⑴塔板的分块.............................................9 ⑵边缘区宽度确定.........................................9 ⑶ 开孔区面积计算........................................9 ⑷筛孔计算及其排列 (10)七、筛板的流体力学验算 (11)1.塔板压降....................................................................................................11 ⑴干板阻力c h 计算........................................11 ⑵气体通过液层的阻力L h 计算..............................11 ⑶液体表面张力的阻力 h 计算..............................11 2.液面落差...................................................................................................12 3.液沫夹带...................................................................................................12 4.漏液...........................................................................................................12 5.液泛.. (12)八、塔板负荷性能图 (13)1.漏液线.......................................................................................................13 2.液沫夹带线...............................................................................................13 3.液相负荷下限线.......................................................................................14 4.液相负荷上限线.......................................................................................14 5.液泛线.......................................................................................................14 九、设计一览表.. (16)十、参考文献 (17)第一部分 概述一、设计题目：筛板式精馏塔设计二、设计任务：在一常压操作的连续精馏塔内分离苯—甲苯混合物。
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：方案选择与流程设计；工艺计算（物料、热量衡算，操作方式与条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）；主体设备设计，塔板选型与布置，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；引用数据与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)。
摘要化工生产与现在生活密切相关，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与工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备与机械制图等软件对数据和图形进行处理。
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。
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淮阴工学院
课程设计说明书
作者:学号：
系
(院):
专业:
题目:苯-甲苯筛板精馏塔的设计
指导者：
2010年6月
化工原理课程设计说明书中文摘要
精馏是利用混合液中组分挥发度的差异，实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作，即同时实现多次部分汽化和部分冷凝的过程。
实现精馏操作的主体设备是精馏塔。
塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。
我国石油工业具有一定的水平，但还是一个发展中的国家,摆在我们石油工作者面前的任务是繁重的。
因此必须坚持独立自主、自力更生，革新挖潜，全面提高，综合利用，大搞化工原料，赶超世界先进水平。
关键词：精馏塔塔板苯—甲苯塔板负荷
淮阴工学院
化工原理课程设计任务书
设计条件：
设计内容:
1、精馏塔的物料衡算；
2、塔板数、压降的计算；
3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
4、精馏塔的相关工艺尺寸计算；
5、绘制精馏塔设计条件图。
指导教师：胡涛
2010年 6 月
目录
1. 引言 (6)
1.1 塔设备的分类 (6)
1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (6)
1.3 设计条件 (6)
1.4 问题研究 (6)
2. 板式塔的设计 (6)
2．1 工业生产对塔板的要求 (6)
2.2 设计方案的确定 (7)
2.2.2 操作压力的选择 (7)
2.2.3 进料热状况的选择 (7)
2.2.4 加热方式的选择 (7)
2.2.5 回流比的选择 (7)
3 工艺流程图 (7)
4. 工艺计算及主体设备的计算 (8)
4.1 精馏塔的物料衡算 (8)
4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)
4.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)
4.1. 3 物料衡算 (8)
4.2 塔板数的确定 (9)
4.2.1 理论板层数NT的求取 (9)
4.2.2 实际板层数的求解 (9)
4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (9)
4.3.1 操作压力的计算 (10)
4.3.2 操作温度计算 (11)
4.3.3 平衡摩尔质量的计算 (11)
4.3.4 平均密度的计算 (12)
4.3.5 液体平均表面张力计算 (13)
4.3.6 液体平均粘度计算 (13)
4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)
4.4.1 塔径计算 (14)
4.4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)
4.5. 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)
4.5.1 溢流装置计算 (15)
4.5.2 塔板布置 (16)
4.6. 筛板的流体力学验算 (17)
4.6.1 塔板压降 (17)
4.6.2 液面落差 (18)
4.6.3 液沫夹带 (18)
4.6.4 漏液 (19)
4.6.5 液泛 (19)
4.7 塔板负荷性能图 (19)
4.7.1 漏液线 (20)
4.7.2 液沫夹带 (20)
4.7.3 液相负荷下限线 (21)
4.7.4 液相负荷上限线 (21)
4.7.5 液泛线 (22)
5. 辅助设备的草图及选型 (24)
5.1 回流冷凝器 (24)
5.2 再沸器 (25)
结束语 (27)
参考文献 (27)
引言
1.1 塔设备的分类
塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备，广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射的方式穿过板上的液层，进行传质于传热。
在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属于逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上(有时也采用并流向下)流动，气体两相密切接触进行传热与传质。
在正常操作过程中，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属于微分接触逆流操作过程。
1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位
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。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。
1.3 设计条件
进料量每小时160千摩尔，原料中含苯55%（摩尔分率），以沸点状态送入塔内。
要求塔顶馏出物含苯96%（摩尔分率），塔釜残液中含苯不大于4%，操作回流比取最小回流比的2.5倍。
1.4 问题研究
本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。
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了塔板结构的设计等。
计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。
2．板式塔的设计
2.1 工业生产对塔板的要求：
①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。
②塔板效率要高。
③塔板压力降要低。
④操作弹性要大。
⑤结构简单，易于制造。
在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操
作，首先应考虑高效率；对于处理量大的一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通过能力大。
2．2设计方案的确定
2．2.1装置流程的确定
精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，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，可分为连续精馏和间歇精馏两种流程。
在本次的设计中，是为分离苯—甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，应该采用连续精馏流程。
2.2.2操作压力的选择
蒸馏过程按操作压力不同，可分为常压蒸馏，减压蒸馏和加压蒸馏。
一般除热敏性物系外，凡通过常压分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压精馏。
根据本次任务的生产要求，应采用常压精馏操作。
2.2．3进料热状况的选择
蒸馏操作有五种进料热状况，它的不同将影响塔内各层塔板的汽、液相负荷。
工业上多采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料，通常用釜残液预热原料。
所以这次采用的是泡点进料。
2.2.4加热方式的选择
由于采用泡点进料，将原料液加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。
2.2.5回流比的选择
回流比是精馏操作的重要工艺条件，其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。
苯—甲苯混合液是属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2.0倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
3工艺流程图
板式塔主要由筒体、封头、塔内构件（包括塔板、降液管和受液盘）、人孔、进出口管和群座等组成。
按照塔内气、液流动的方式，可将塔板分为错流与逆流塔板两类。
工业应用以错流式塔板为主，常用的由泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。
此次设计按照要求选用筛板塔来分离苯-甲苯系。
4．工艺计算及主体设备的计算
4.1 精馏塔的物料衡算
苯的摩尔质量=78.11 kg/kmol
甲苯的摩尔质量=93.13 kg/kmol
原料处理量F=160 kmol/h
进料苯的摩尔分率F x =0.55
塔顶苯的摩尔分率D x =0.96
塔顶易挥发组分的回收率η=94%
总物料衡算：
F = D + W
易挥发（苯）组分衡算：
W F D W F x D x x ⨯=⨯+⨯。