苯甲苯浮阀
苯甲苯连续精馏浮阀塔设计方案9
目录1课程设计的目的 (3)2课程设计题目描述和要求 (3)3 课程设计报告内容 (4)4对设计的评述和有关问题的讨论 (22)5参考书目 (22)1苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计1•课程设计的目的2课程设计题目描述和要求本设计的题目是苯-甲苯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甲苯，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 =（30+0.5*学号>%原料处理量：质量流量 =<10-0.1*学号）t/h ［单号］<10+0.1* 学号）t/h ［双号］产品要求：质量分率：xd=98% , xw=2% ［单号］xd=96% , xw=1% ［双号］工艺操作条件如下：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=<1.2〜2） Rmin。
3 .课程设计报告内容3.1流程示意图冷凝器T塔顶产品冷却器T苯的储罐T苯f回流原料T原料罐T原料预热器T精馏塔帼流J再沸器J T塔底产品冷却器 T甲苯的储罐T甲苯3.2流程和方案的说明及论证3.2.1流程的说明首先，苯和甲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，完成苯与甲苯的分离。
苯甲苯浮阀
吉林化工学院化工原理课程设计题目苯-甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计教学院化工与材料工程学院专业班级材化0802学生姓名张月学生学号 08150210指导教师李忠玉2010年6月 15日化工原理课程设计任务书（一） 设计题目苯—甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计 （二）设计条件 塔顶压力为常压 处理量：80kmol/h进料组成：0.42 （摩尔百分率，下同） 塔顶组成：0.985 塔底组成：0.015 进料状态：0.98塔顶设全凝器，泡点回流 塔釜饱和蒸汽直接加热 回流比 m i n )0.21.1(R R -= 单板压降 ≤0.7kPa （三）设计内容 (1)确定工艺流程。
(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。
(5)精馏塔塔体工艺尺寸的计算。
(6)塔板板面布置设计。
(7)塔板的流体力学验算与负荷性能图。
(8)精馏塔接管尺寸计算。
(9)塔顶全凝器工艺设计计算和选型。
(10)进料泵的工艺设计计算和选型。
(11)带控制点的工艺流程图、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。
(12)设计说明书。
目录摘要3绪论4第一章设计思路51.1设计流程51.2设计思路5第二章精馏塔的工艺设计62.1 精馏塔物料衡算62.2塔板数的确定12第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算143.1塔的工艺条件及物性数据计算14 3.2精馏塔塔体工艺尺寸计算163.3塔板分布183.4流体力学核算193.5塔板负荷性能图21第四章辅助设备及型号254.1热量衡算254.2塔附件的计算错误！未定义书签。
主要符号说明31参考文献34附录（一）基本物性常数35附录（二）程序36附录（三）塔条件图 38结束语39化工原理课程设计教师评分表40摘要精馏是一种最常用的分离方法，它依据多次部分汽化、多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。
本设计采用浮阀精馏塔，进行甲醇－水二元物系的分离，此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，从而达到二元物系分离的目的。
浮阀精馏塔设计-苯和甲苯
理论塔板计算
相对挥发度α 回流比R 精馏塔的气、液相负荷V’、L’
操作线方程
理论板计算 实际板数计算
理论塔板计算
1.相对挥发度的求取
苯的沸点为 80.1℃，甲苯沸点为 110.6℃ ① 当温度为 80.1℃时
1206 .35 2.006 80.1 220 .24 1343 .94 lg P B 6.078 1.593 80.1 219 .58 lg P A 6.023
物料衡算
2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
精馏段的平均摩尔质量 Mvm=(78.35+84.34)/2=81.34 kg/kmol MLm=(78.68+87.43)/2=83.06kg/kmol 提馏的平均摩尔质量 Mvm=(91.49+84.34)/2=87.92 kg/kmol MLm=(91.80+87.43)/2=89.62kg/kmol
1.000 0.922 0.830 0.720 0.596 0.453 0.304 0.128 0
由上表可有 origin 作出如图 1（t-x）曲线
实际板的计算
图1
t-x-y 图
由 t-x-y 图可查得 tD=80.40℃,tW=111.52℃,tF=97.33℃ 全塔平均温度
t td tw 95.96℃ 2
物料衡算
2.原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
进料板平均摩尔质量 由XF =0.336代入气液平衡方程得yF=0.556 MvFm= yFMA+(1-yF)MB =0.556×78.11+(1-0.556)×92.14=84.34kg/kmol MLFm= xFMA+(1-xF)MB =0.336×78.11+(1-0.336)×92.14=87.43kg/kmol 塔底平均摩尔质量 由xw=0.024代入气液平衡方程得yw=0.046 MvFm= ywMA+(1-yw)MB =0.046×78.11+(1-0.046)×92.14=91.49kg/kmol MLFm= xwMA+(1-xw)MB =0.024×78.11+(1-0.024)×92.14=91.80kg/kmol
苯-甲苯浮阀精馏塔课程设计
第一篇化工原理课程设计任务书1.1设计题目苯-甲苯连续精馏（浮阀）塔的设计1.2设计任务1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算（1）流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算；（2）塔板数的计算；（3）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）；（4）塔体各接管尺寸的确定；（5）冷却剂与加热剂消耗量的估算。
2.设计说明及讨论3.绘制设计图（1）流程图（A4纸）；（2）塔盘布置图（8开坐标纸）；（3）工艺条件图（1号绘图纸）。
1.3原始设计数据1、原料液：苯-甲苯，其中苯含量为35 %（质量），常温；2、馏出液含苯：99.2 %（质量）；3、残液含苯： 0.5 %（质量）；4、生产能力：4000 (kg/h).第二篇流程及流程说明为了能使生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。
贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔，塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液，精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流部分连续采出到产品罐（具体流程见附图）。
在流程确定方案选择上，本设计尽可能的减少固定投资，降低操作费用，以期提高经济效益。
1、加料方式的选择：设计任务年产量虽小，但每小时4000Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。
2、回流方式的选择：塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。
3、再沸器的选择：塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。
第三篇 设计计算3.1全塔的物料衡算1、将任务书中的质量分数换算成摩尔分数，进料h km ol 4000=F35%78.110.33835%78.1165%92.13F x ==+（摩尔百分数）0.5%78.110.005890.5%78.1199.5%92.13W x ==+（摩尔百分数）99.2%78.110.99399.2%78.110.8%92.13D x ==+（摩尔百分数）2、求平均分子量，将h kg 换算成 h km ol进料处: 78.110.38892.130.61286.69kg kmol F M =⨯+⨯= 塔顶处: 78.110.99392.130.00778.21kg kmol D M =⨯+⨯= 塔釜处: 78.110.0058992.130.9941192.05kg kmol W M =⨯+⨯= 进料: kmol/h 46.144000/86.69==F 3、全塔的物料衡算由物料衡算得：F F DF W DF x W x D x =+⎧⎨⨯=⨯+⨯⎩代入数据得： ⎩⎨⎧⨯+⨯=⨯+=993.000589.0388.014.4614.46D W DW解之得： ⎩⎨⎧==h kmol 86.17hkmol 28.28D W3.2相对挥发度α及回流比Rα：1、求全塔平均相对挥发度表3-11 2 3 4 5 6 7 8 9 t C。
苯甲苯浮阀塔课程设计
苯甲苯浮阀塔课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握苯甲苯浮阀塔的基本原理、结构和设计方法。
具体包括以下三个方面：1.知识目标：（1）了解苯甲苯浮阀塔的定义、分类和应用领域；（2）掌握苯甲苯浮阀塔的工作原理、结构特点和设计原则；（3）熟悉苯甲苯浮阀塔的优缺点和性能评价。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析和解决苯甲苯浮阀塔的实际问题；（2）具备初步设计苯甲苯浮阀塔的能力；（3）学会查阅相关资料，进行技术创新和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对化工工艺的兴趣和热情，提高专业素养；（2）培养学生勇于探索、创新的精神，树立正确的价值观；（3）培养学生团队协作、沟通交流的能力，增强社会责任感。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.苯甲苯浮阀塔的定义、分类和应用领域；2.苯甲苯浮阀塔的工作原理、结构特点和设计原则；3.苯甲苯浮阀塔的优缺点和性能评价；4.苯甲苯浮阀塔的设计方法和步骤；5.苯甲苯浮阀塔在化工工艺中的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：教师讲解苯甲苯浮阀塔的基本概念、原理和设计方法；2.案例分析法：分析实际应用案例，让学生更好地理解苯甲苯浮阀塔的原理和应用；3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，增强实践能力；4.讨论法：分组讨论，引导学生主动思考、提问和解决问题。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《化工工艺学》、《化工设备设计》等；2.参考书：相关论文、专利、设计手册等；3.多媒体资料：图片、视频、动画等；4.实验设备：苯甲苯浮阀塔模型、实验室仪器等。
通过以上教学资源的使用，为学生提供丰富的学习体验，提高教学效果。
五、教学评估本节课的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等方面的表现，评估学生的学习态度和积极性。
苯_甲苯浮阀式精馏塔的设计说明
化工原理课程设计任务书一 设计题目：苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计 二 任务要求设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯， 具体工艺参数如下：原料加料量 F=75kmol/h 进料组成 xf=0.41 馏出液组成 965.0=D x 釜液组成 035.0=W x 塔顶压力 k P a P 325.101=单板压降 0.7kPa ≤ 进料状态 965.0=q2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点回流。
三 主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高4、辅助设备选型与计算设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔设备条件图目录任务书 (1)目录 (Ⅱ)摘要 (1)第1 章绪论 (2)1.1 设计流程 (2)1.2 设计思路 (2)第2 章精馏塔的工艺设计 (4)2.1 产品浓度的计算 (4)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)2.3 物料衡算 (6)2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (7)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (7)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (8)第3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)3.1 物性数据计算 (8)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (11)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)3.4 塔板流体力学校核 (17)3.5 塔板符合性能图 (20)第4 章热量衡算 (24)4.1 热量衡算示意图 (24)4.2 热量衡算 (24)第5 章塔附属设备的计算 (29)5.1 筒体与封头 (29)5.2 除沫器 (29)5.3 裙座 (29)5.4 塔总体高度的设计 (30)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (30)5.6 进料管的设计 (32)5.7 泵的选型 (32)5.8 贮罐的计算 (33)第6 章结论 (35)6.1 结论 (35)6.2 主要数据结果总汇 (35)结束语 (36)参考文献 (31)附录1主要符号说明 (38)附录2 程序框图 (41)附录3 精馏塔工艺条件图 (43)附录4 生产工艺流程图 (44)教师评语.................................................................................................................... 错误！未定义书签。
化工毕业设计：分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔[管理资料]
![化工毕业设计：分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/7d5faec35a8102d277a22f2c.png)
毕业设计分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔专业：过程装备与控制工程二〇一四年十一月目录一、设计任务书（一）设计题目（二）设计条件（三）设计内容二、塔板的工艺设计（一）精馏塔的全塔物料衡算（二）塔板数的确定（三）精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算（四）塔径的计算（五）塔板工艺尺寸计算（六）塔板流体力学验算（七）塔板负荷性能图三、塔板设计一览表四、塔高的设计计算五、总装图六、设计总结七、参考文献一、设计任务书（一）设计题目分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔（二）设计条件进料组成：40%苯（摩尔分率，下同）分离要求：溜出液组成中苯为95%釜残液组成中苯为5%处理量：每小时100千摩尔苯-甲苯混合液进料热状况：泡点进料回流比：工作压强：常（三）设计内容1）工艺计算确定塔板数2）精馏塔主要结构尺寸设计A、确定塔高和塔径B、精馏段一块塔板结构设计C、塔板流体力学验算及负荷性能图3）设计一览表4）总装图二、塔板的工艺设计塔板负荷性能图塔径设计一览表浮阀塔板工艺设计计算结果设计计算过程备注塔高计算所以H=400+(22-6-2)×450+6×650+300+2400=14000mm塔总高为14m总装图设计总结通过本次设计，让自己进一步对精馏塔的认识加深，体会到课程设计是我们所学专业课程知识的综合应用的实践训练，也深深感受到做一件事，要做好是那么的不容易。
在本次设计中，我结合书本与网上的一些知识来完成了自己的课程设计。
在此次设计中虽然自己做了近两周时间,深深体会到计算时的繁锁。
计算时有许多是根据老师指定数据来算的如：塔板间距、上液层高度、加热蒸汽压强，质量流量等，这些对于我们这些只学了一些简单的理论知识的学生来说简直是难上加难，以至于自己再算到这些时，算了一次又一次，才满足了工艺要求。
再次，虽然，自己经过很长时间来完成自己的设计内容的计算，一遍又遍，但还是觉得不算苦，必定有一句“千里之行，始于足下”。
分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计
分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计苯和甲苯是两种常用的有机溶剂，它们通常通过精馏过程进行分离。
浮阀板式精馏塔是一种常用的精馏设备，具有高效、节能、操作方便等特点。
下面就对分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺进行设计。
1.工艺流程：分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺流程一般包括进料、初留、尾留和回流等环节，具体流程如下：1)进料：将苯和甲苯混合液进料到精馏塔的顶部。
进料包括苯和甲苯的混合物以及一部分回流。
2)初留：通过多个塔板的精馏，将苯分离出来，初留液位以下的液体为初馏液，初留液通过凝气冷却器冷却后分为初留顶部产品和初留底部回流。
3)尾留：在塔底通过降温器冷却后，即可得到尾液，尾留底部产品通常作为顶部产品的回流，以保证塔托和稳定操作。
4)回流：回流是为了提高塔板的效率，减小焦失和能耗。
可通过将一部分的顶部产品送回到塔顶部作为回流。
2.浮阀板式精馏塔的设计参数：在进行浮阀板式精馏塔的工艺设计时，需要考虑以下参数：1)塔高：塔高应根据塔板的数量和塔板高度来确定，总体来说，塔高越高，分馏效果越好，但是设备成本和能耗也会增加。
2)塔板数：塔板数的确定需要考虑到初留和尾留的要求，一般根据初留质量分数和尾留质量分数进行迭代计算。
3)流量：进料流量、回流流量以及所需的产品流量都需要根据需求和经验来确定，可通过仪表和流量控制阀来调节。
4)进料温度：进料温度一般在常温下进行，如果需要提高分离效率，可以适当降低进料温度。
5)塔底温度：塔底温度是通过冷凝器来冷却的，根据具体情况来确定冷凝器的设计参数。
3.优化调整：在实际工艺操作中，可能需要对工艺参数进行优化调整，以达到更好的分离效果和降低能耗。
具体调整方法如下：1)调整回流比：根据实际需要，调整回流比可以提高塔板的效率。
2)改变操作压力：通过改变操作压力，可以改变馏出物的温度和塔板的效果，进而实现优化调整。
3)塔板节流孔调整：通过调整塔板节流孔的大小，可以影响流体的分布和液体在塔板上的停留时间，从而达到更好的分离效果。
苯甲苯连续精馏浮阀塔设计
化工原理课程设计苯-甲苯连续精馏浮阀塔的工艺设计学生姓名指导教师院、系、中心化工学院专业年级09上交日期年月日中国海洋大学目录一、前言 (3)1.1概述 (3)1.2设计任务 (4)1.3设计方案 (6)二、塔板工艺设计 (8)2.1基础物性数据 (8)2.2塔的工艺计算 (10)2.3用aspen模拟得到以下数据 (11)2.4塔板工艺尺寸计算 (13)2.5塔板流体动力学验算、 (21)2.6 塔板的负荷性能图 (26)2.7设计结果一览表 (33)三、塔附件设计计算 (36)3.1冷凝器的选型 (36)3.2接管 (37)3.3筒体与封头 (40)3.4人孔数目 (41)3.5塔总体高度的设计 (42)四、设计心得 (42)一、前言化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
通过化工原理课程设计，要求学生能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到以化工单元操作为主的化工设计的初步训练。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握典型单元操作设计的主要程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事是、严肃认真、高度负责的工作作风。
1.1概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。
板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属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（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。
工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。
苯甲苯浮阀塔的课程设计
苯甲苯浮阀塔的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握苯、甲苯的基本物理化学性质，理解其在浮阀塔中的行为和作用。
2. 使学生了解并掌握浮阀塔的基本结构、工作原理及其在化工过程中的应用。
3. 引导学生掌握基本的流体力学原理，并能应用于解释浮阀塔内物质的流动现象。
技能目标：1. 培养学生运用理论知识分析苯、甲苯在浮阀塔中的分离效果，提高问题解决能力。
2. 培养学生通过实验、图表等手段，对浮阀塔的操作参数进行优化，提高实践操作能力。
3. 培养学生运用科技文献、网络资源等，获取与浮阀塔相关的信息，提高自主学习能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工过程及设备的好奇心和探索精神，激发学生的学习兴趣。
2. 培养学生关注化工行业的发展，认识到化工技术在实际生产中的应用价值。
3. 增强学生的环保意识，认识到化工生产过程中应遵循的可持续发展原则。
本课程针对高年级化学工程与工艺专业学生，结合苯甲苯浮阀塔的知识点，注重理论与实践相结合。
课程目标旨在使学生通过本章节的学习，对苯甲苯浮阀塔的相关知识有深入理解，提高学生的理论分析和实践操作能力，同时培养学生的情感态度价值观，使其成为具有创新精神和环保意识的高素质化工人才。
二、教学内容1. 苯、甲苯的物理化学性质：结合课本第三章第二节内容，讲解苯、甲苯的结构、密度、沸点、溶解度等基本性质，分析其在浮阀塔中的行为特点。
2. 浮阀塔结构及工作原理：参照课本第四章第一节内容，介绍浮阀塔的基本结构、浮阀的作用及工作原理，阐述其在化工过程中的应用。
3. 流体力学原理：结合课本第二章第五节内容，讲解流体力学基本原理，如雷诺数、牛顿流体等，分析浮阀塔内物质的流动现象。
4. 苯甲苯在浮阀塔中的分离效果：依据课本第四章第二节内容，分析影响苯甲苯在浮阀塔中分离效果的因素，如塔板设计、回流比等。
5. 实验操作与参数优化：参考课本实验教程部分，组织学生进行浮阀塔实验，学习操作方法，掌握实验技巧，通过调整操作参数优化分离效果。
课程设计--苯-甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计
化工原理课程设计论文( 2010 届 )题目：苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺学生姓名：王文俊学号：21007051065指导教师：吴彬完成时间：2013 年 6 月 26 日成绩：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，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。
通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。
精馏过程的节能措施一直是人们普遍关注的问题。
精馏操作是化工生产中应用非常广泛的一种单元操作，也是化工原理课程的重要章节。
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。
根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。
1 、板式精馏塔设计任务书1.1、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
1.2、设计任务(1)原料液中苯含量：质量分率＝50％(质量)，其余为甲苯。
(2)塔顶产品中苯含量不得低于98％(质量)。
(3)残液中苯含量不得高于2％(质量)。
(4)生产能力：30000 t/y苯产品，年开工330天。
1.3、操作条件(1)精馏塔顶压强：4.0kPa(表压) (2)进料热状态：间接蒸汽加热。
苯_甲苯浮阀塔课程设计
苯_甲苯浮阀塔课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握苯和甲苯的性质、浮阀塔的原理和结构，以及它们在化工生产中的应用。
具体目标如下：1.知识目标：a.掌握苯和甲苯的结构、性质和区分方法；b.理解浮阀塔的原理、结构及工作过程；c.了解苯和甲苯在化工生产中的应用。
2.技能目标：a.能运用所学知识分析和解决实际问题；b.能运用实验方法和技巧进行浮阀塔的模拟实验。
3.情感态度价值观目标：a.培养学生对化工生产的兴趣和热情；b.培养学生关爱生命、关注环境保护的意识。
二、教学内容根据课程目标，教学内容如下：1.苯和甲苯的结构、性质及区分方法；2.浮阀塔的原理、结构及工作过程；3.苯和甲苯在化工生产中的应用。
4.第一课时：苯和甲苯的结构、性质及区分方法；5.第二课时：浮阀塔的原理、结构及工作过程；6.第三课时：苯和甲苯在化工生产中的应用。
三、教学方法本节课采用多种教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解苯和甲苯的结构、性质、浮阀塔的原理及应用；2.讨论法：分组讨论苯和甲苯的区分方法、浮阀塔的工作过程；3.实验法：进行浮阀塔的模拟实验，巩固所学知识。
四、教学资源1.教材：《有机化学》、《化工原理》；2.参考书：《有机化学手册》、《化工工艺学》；3.多媒体资料：苯和甲苯的结构模型、浮阀塔动画演示；4.实验设备：浮阀塔模型、实验仪器。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和兴趣；2.作业：布置相关的练习题，要求学生在课后完成，通过作业批改了解学生对知识的掌握程度；3.考试：安排一次课堂小测，测试学生对苯、甲苯及浮阀塔相关知识的掌握情况。
4.平时表现：积极参与、态度端正，计入最终成绩的10%；5.作业：正确完成练习题，计入最终成绩的30%；6.考试：分数达到80%，计入最终成绩的60%。
苯_甲苯浮阀塔课程设计
苯_甲苯浮阀塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解苯和甲苯的基本性质，掌握其在浮阀塔中的分离原理；2. 学会运用浮阀塔的相关知识，分析苯和甲苯在不同操作条件下的分离效果；3. 掌握浮阀塔的结构、操作原理及影响因素，能够运用相关公式进行简单计算。
技能目标：1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力，能够设计简单的苯和甲苯分离实验方案；2. 提高学生的实验操作技能，熟练使用浮阀塔进行分离实验；3. 培养学生通过观察、分析和解决问题的能力，能够根据实验结果调整实验方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学实验的兴趣，激发学生主动探索科学奥秘的欲望；2. 培养学生的团队合作意识，学会在实验过程中相互协作、共同进步；3. 增强学生的环保意识，认识到化学实验中应遵循的绿色化学原则，关注化学对环境的影响。
课程性质：本课程为化学实验课程，结合理论教学，注重实践操作和实际应用。
学生特点：学生为高年级化学专业或相关领域的学生，具备一定的化学基础知识和实验操作技能。
教学要求：通过本课程的学习，使学生能够将化学理论知识与实际应用相结合，提高学生的实验操作能力和问题解决能力。
在教学过程中，注重引导学生主动参与、积极思考，培养学生的创新精神和实践能力。
课程目标分解为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 苯和甲苯的基本性质：讲解苯和甲苯的结构特点、物理性质及化学性质，结合教材相关章节，深入理解二者在浮阀塔中的分离原理。
2. 浮阀塔的结构与操作原理：介绍浮阀塔的结构特点、操作原理，分析影响分离效果的因素，包括塔内压力、温度、流量等。
3. 分离实验方案设计：根据苯和甲苯的物性差异，引导学生设计实验方案，包括实验步骤、操作方法及所需仪器设备。
4. 实验操作技能训练：组织学生进行浮阀塔分离实验，培养学生熟练使用实验设备，掌握实验操作技巧。
5. 实验结果分析：指导学生分析实验数据，探讨不同操作条件下苯和甲苯的分离效果，培养学生观察、分析和解决问题的能力。
苯—甲苯混合液筛板(浮阀)精馏塔设计
前言化工生产中所处理的原料，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为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。
苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，同时也可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，染料，泡沫塑料，合成纤维等。
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，石油化工等工业得到广泛应用。
精馏过程在能量计的驱动下，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。
本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯——甲苯的分离。
苯——甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁。
因此用筛板塔。
筛板塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。
与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核。
绪论 (3)第一节概述 (8)1.1精馏操作对塔设备的要求 (8)1.2板式塔类型 (8)1.2.1筛板塔 (8)1.2.2浮阀塔 (9)1.3精馏塔的设计步骤 (9)第二节设计方案的确定 (10)2.1操作条件的确定 (10)2.1.1操作压力 (10)2.1.2 进料状态 (10)2.1.3加热方式 (10)2.1.4冷却剂与出口温度 (10)2.1.5热能的利用 (11)2.2确定设计方案的原则 (11)第三节板式精馏塔的工艺计算 (12)3.1 物料衡算与操作线方程 (12)3.1.1 常规塔 (12)3.1.2 直接蒸汽加热 (14)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)4.1塔的有效高度和板间距的初选 (15)4.1.1塔的有效高度 (15)4.1.2板间距的初选 (15)4.2 塔径 (16)4.2.1初步计算塔径 (16)4.2.2塔径的圆整 (17)4.2.3 塔径的核算 (17)第五节板式塔的结构 (17)5.1塔的总体结构 (17)5.2 塔体总高度 (18)5.2.1塔顶空间H D (18)5.2.2人孔数目 (18)5.2.3塔底空间H B (19)5.3塔板结构 (20)5.3.1整块式塔板结构 (20)第六节精馏装置的附属设备 (20)6.1 回流冷凝器 (20)6.2管壳式换热器的设计与选型 (21)6.2.1流体流动阻力（压强降）的计算 (21)6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (22)6.3 再沸器 (23)6.4接管直径 (24)6.4加热蒸气鼓泡管 (25)6.5离心泵的选择 (25)绪论一、化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
苯-甲苯精馏浮阀塔
《化工原理》课程设计题目苯-甲苯精馏浮阀塔设计学院化学化工学院专业无机非金属材料班级 2012无机01姓名罗钢学号 20124620123指导教师杜可杰2015年 1月 20日目录绪论第一章、设计方案的确定1、设计方案2、设计要求第二章、工艺设计1、基础物性数据2、塔的工艺计算3、逐板计算法求理论板数计算4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算5、精馏塔的工艺尺寸的计算6、塔板负荷性能图7、辅助设备的选型第三章、讨论总结1、进料状况的影响2、回流比的选择3、精馏塔的操作和调节4、热量衡算和节能5、三废的处理结束语附录:参考文献附：精馏塔优化设计任务书一、设计题目苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计二、工艺条件与原始数据1.体系可以看成理想溶液，φ=0.5, K=1；2.原料液组成：含苯0.42（质量分数，下同）；3.生产能力：50000吨/年（按进料计），年生产时间300天；4.馏出液组成：苯95%；塔釜液要求：含苯3%。
三、设计条件1.常压操作，连续操作、泡点回流；2．进料状况：进料温度为20 -50℃；3．回流温度为塔顶蒸汽的露点；4．间接蒸汽加热，加热蒸汽压力 (绝压)；5．冷却水进口温度为20℃，出口温度为40℃。
四、设计任务1．物料衡算，热量衡算；2．塔板数、塔径计算；3．溢流装置、塔盘设计；4．流体力学计算、负荷性能图。
五、设计成果1．设计说明书一份；2．设计图纸，包括塔板布置图，负荷性能图，塔设备的平面、立面图（要求手工绘图）。
绪论塔设备是炼油、化工、石油化工、制药等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。
板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递。
在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
填料塔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（也有并流向下者）流动，气液相密切接触，进行质热传递。
化工原理课程设计之苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计
化工原理课程设计设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人：班级：学号：指导老师：设计时间：目录设计任务书 (3)前言 (4)第一章工艺流程设计 (5)第二章塔设备的工艺计算 (6)第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15)第四章塔板的流体力学验算 (18)第五章塔板负荷性能图 (21)第六章换热器的设计计算与选型 (25)第七章主要工艺管道的计算与选择 (28)结束语 (30)参考文献 (32)附录 (33)化工原理课程设计任务书设计题目：苯—甲苯连续精馏塔(浮阀塔)的设计一、工艺设计部分（一）任务及操作条件1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的1。
25倍。
2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。
3. 生产能力：每小时处理9.4吨。
4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压），单板压降≯0.7KPa，采用表压0。
6 MPa的饱和蒸汽加热。
（二)塔设备类型浮阀塔.（三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17。
4℃）（四）设计内容1. 设计方案的确定、流程选择及说明。
2。
塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图;设计结果概要或设计一览表。
3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总)。
4。
自控系统设计(针对关键参数）。
5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。
6。
对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
二、按要求编制相应的设计说明书设计说明书的装订顺序及要求如下：1。
封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等)2. 目录3。
设计任务书4. 前言(课程设计的目的及意义）5. 工艺流程设计6。
塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表)7。
换热器的设计计算与选型(完成后应该有结果汇总表）8。
主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表)8。
结束语（主要是对自己设计结果的简单评价）9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注）10。
- 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)。
沈阳化工学院化工原理课程设计说明书专 业： 化学工程与工艺班 级： 科化工04-01班学生姓名：学生学号：指导教师： 范俊刚设计时间：2007年 月 日成 绩：化工原理课程设计任务书专业化学工程与工艺班级科04-01 设计人一、 设计题目分离苯-甲苯混合液（混合气）的浮阀精馏塔二、 设计数据及条件生产能力：年处理苯-甲苯混合液（混合气）：25 万吨（开工率300天/年）；原料：苯含量为 25% （质量百分率，下同）的常温液体（气体）；分离要求：塔顶苯含量不低于（不高于）97 %；塔底苯含量不高于（不低于） 0.3 %。
建厂地址：沈阳三、 设计要求（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：1、前言；2、流程的确定和说明（附流程简图）；3、生产条件的确定和说明；4、精馏（吸收）塔的设计计算；5、附属设备的选型和计算；6、设计结果列表；7、设计结果的讨论与说明；8、注明参考和使用的设计资料；9、结束语。
（二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图）（三）绘制精馏（吸收）塔的工艺条件图（坐标纸）四、 设计日期： 2007 年 05 月 21 日至 2007 年 06 月 22 日目录目录 (I)前言 (1)第一章流程确定和说明 (2)第二章精馏塔设计计算 (4)2.1操作条件与基础数据 (4)2.1.1操作压力选择 (4)2.1.2气液平衡关系及平衡数据 (4)2.1.3基础数据 (5)2.1.4回流比确定 (6)2.2精馏塔工艺计算 (6)2.2.1物料衡算 (7)2.2.2热量衡算 (8)2.2.3塔板数计算 (10)2.3精馏段主要尺寸的设计计算 (11)2.3.1塔和塔板设计的主要依据和条件 (11)2.3.2塔径和塔板间距 (15)2.3.3溢流装置计算 (17)2.3.4塔板布置 (18)2.3.5筛板的流体力学验算 (19)2.3.6塔板负荷性能图 (22)第三章附属设备及主要附件的选型计算 (29)3.1冷凝器选型计算 (29)3.2再沸器选型计算 (29)3.3接管及除沫器 (30)3.4裙座 (32)3.5人孔 (32)3.6精馏塔的高度 (33)第四章设计结果及自我总结与评价 (34)4.1精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (34)4.2设计结果的自我总结与评价 (34)参考文献 (36)前言本次设计鉴于化工生产的苯废液的回收及处理的需要。
苯（C H）在常温66下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯在化工生产的主要用途： 用作溶剂及合成苯的衍生物、香料、染料、塑料、医药、炸药、橡胶等。
苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。
对环境有危害，对水体可造成污染。
因而化工生产中解决苯废液的处理问题十分重要，本设计考虑将废液中的苯精馏回收。
本次设计是化工原理课程的实践部分，是理论与实践相结合的重要环节。
其主要目的是：(1)、学习化工原理课程设计的步骤和方法；(2)、培养分析问题，解决问题的能力。
主要内容是：(1)精馏过程流程设计；(2)操作条件确定。
筛板塔的塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm ，筛孔在塔板上作正三角行排列。
塔板上设置溢流堰，使板上能维持一定厚度的液层。
操作时，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，摘板上液层中鼓泡而出，气、液间密切接触而进行传质。
在正常操作气速下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄露。
筛板塔的优点是：结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率均袍罩塔高。
主要缺点是：操作弹性小，筛孔小时容易堵塞。
近年来采用大孔径（直径10～25mm）筛板可避免堵塞，而且由于气速的提高，生产能力增大。
过去由于对筛板的性能研究不充分，认为操作不易稳定而未普遍应用，直到20世纪50年代初，对筛板塔的结构、性能作了较充分的研究，认识到只要设计合理、操作正确，同样可获得较满意的塔板效率和一定的操作弹性，故近年来筛板塔的应用日趋广泛。
第一章流程确定和说明选择精馏设备，首先应从经济考虑，在充分考虑整个系统热能的利用，降低操作费用。
另外还应考虑到它对操作稳定性的影响，塔的操作如不稳定就不能保证产品质量的均匀，具体情况如下：1、加料方式的确定把原料贮槽由泵打入塔内适宜搅拌位置，因为高位进料需搭框架，因为塔比较高，故实际中不用高位槽。
2、进料热状态的确定塔顶部冷凝方式及此设计采用泡点进料，因为这样对塔的操作比较便利，不易受季节及气温变化的影响。
泡点进料时由于恒摩尔流假设精馏段上升蒸汽和提馏段的流量相等，所以塔径相同，在设计制造上很方便。
3、冷凝方式的确定塔顶冷凝采用全冷凝器，用水冷凝，在常压下苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故用全冷凝器符合要求。
4、回流方式的确定本次设计用重力回流，回流液由流体自身的重力重新进行回流，冷凝器需要安装在塔顶。
重力回流的操作方便，布局简单，不易出现管路交叉现象，节省占地面积 。
强制回流需用泵打入塔顶，耗费了大量的电能。
5、加热方式的确定塔底加热方式采用间接蒸汽加热，对于苯——甲苯溶液的分离，虽然也可以采用直接蒸汽加热，但由于在一定回流比及塔顶产品浓度下，因塔底通入直接蒸汽的稀释作用，塔中塔板数将增加，用直接蒸汽能耗也较间接蒸汽大，因此蒸馏釜的加热方式采用间接加热方式。
6、再沸器型式的确定再沸器的形式选用立式再沸器，在相同传热面积下，此种再沸器的体积小，节省费用，此外，蒸发釜的物料始终维持恒定的压力，传热情况稳定。
在塔釜和蒸发釜以及相接管道内的落热量少，可以减少物料的停留时间，避免长期受热。
第二章 精馏塔设计计算2.1操作条件与基础数据 2.1.1操作压力选择对于苯——甲苯溶液物系的分离，由于被分离混合物在常压有较大的相对挥发度，而且常压设备费用较低，因此本设计采用常压蒸馏，即1atm 压力条件下操作．因为一般来说，主要根据物料的性质，原料的组成，对产品纯度的要求，设备来源工厂的生产规模，冷料的来源，能源综合利用等具体情况．因地制宜选择合理操作条件，所以适在latm 下操作。
2.1.2气液平衡关系及平衡数据（1）理想系统 Antoine 方程0LnP =A-BT C+ 式中：0P ——在温度T 时的饱和蒸汽压 mmHg； T——温度 K；A、B、C——Antoine 常数 常见物质的Antoine 常数见表2-1表2-1 苯的Antoine 常数名称 A B C 苯 15.9008 2788.51 -52.36 甲苯16.01373096.52-53.67（2）非理想系统表2-2 常压下甲醇-水溶液的平衡数据 苯/%（mol 分率）苯/%（mol 分率）苯/%（mol 分率） 液相 气相 温度/C °液相 气相 温度/ C ° 液相 气相 温度/C °110.639.761.8 95.2 80.3 91.4 84.48.8 20.0 30.0 21.2 37.0 50.0 106.1 102.1 98.6 48.9 59.2 70.0 71.0 78.9 85.3 92.1 89.4 86.8 90.3 95.0 100.0 95.7 94.9 100.0 82.3 81.2 80.22.1.3基础数据（1）单位换算已知：M 苯=78.11 kg/kmol M 甲苯=92.14 kg/kmol()1f F f f a M a a M M X =−+⎛⎞⎜⎟⎝⎠⎛⎞⎜⎟⎝⎠苯苯甲苯=0.2578.110.28210.250.2578.11=−+（）92.14()()()10.9778.11 0.97410.970.9778.11DD DDa M a a M M X =−+==−+苯苯甲苯（）92.14()()()10.00378.11 0.00410.0030.00378.11WW WWa M a a M M X =−+==−+苯苯甲苯（）92.14塔顶：10.97478.1110.97492.1478.47kg/kmol D D D M X M X M ==−=×+−×=苯甲苯（）（） 塔底：10.00478.1110.00492.1492.07kg/kmol W W W M X M X M ==−=×+−×=苯甲苯（）（） 进料：10.28278.1110.28292.1488.18kg/kmol F F F M X M X M ==−=×+−×=苯甲苯（）（） 塔顶温度 根据表2-1用内差法求得（100-95）/（80.2-81.2）=（100-97.4）/（80.2-D t ） D t =80.72C ° 塔底温度（8.8-0）/（106.1-110.6）=（8.8-0.4）/（106.1-W t ） W t =110.40C ° 进料温度（30-20）/（98.6-102.2）=（30-28.2）/（98.6-F t ） F t =99.25C ° （2）相对挥发度塔顶相对挥发度的计算 由1D X y ==0.974用内差法算得 1X =0.9391y =Dα1X /[]111D X α−−（） 0.9740.9740.9390.9390.9740.939D α−×=−×=2.4336进料板相对挥发度的计算 由20.450F X y== 2X =0.262 22F X y α=/[]211F X α−−（） F α=0.4500.4500.2620.2620.4500.262−×−×=2.3046精馏段平均相对挥发度：1 2.3682α=== 塔底相对挥发度的计算：3y =0.004 3X =0.00173y =3w X α/[]311FX α−−（） W α=0.0040.0040.00170.00170.00170.004−×−×=2.3584提馏段平均相对挥发度：2α===2.3313平均相对挥发度：==2.1.4回流比确定1、根据表2-2 绘出x-y 图（见附录1）2、采用作图法求最小回流比在气液平衡组成图中对角线上，自点e（0.282、0.282）作垂线ef 即为进料线（q 线）该线与平衡线的交点坐标为：qy =0.481 q X =0.282故最小回流比为：min R =q D q q X y X y −−=0.9740.4810.4810.282−−=2.48通常R=（1.1～2）min R ，此设计取R=1.61min R2.2精馏塔工艺计算2.2.1物料衡算物料衡算原料处理量 F=25.0万吨F=[]432510100.25/78.110.75/92.14300243600×××+××=0.1094 kmol/s= 393.76kmol/h总物料衡算F=D+W F F X =D i D X +W i W X解得： D=()3939.76(0.2820.004)0.9740.004F W D W F X X X X −×−=−−=112.85 kmol/h=8814.71 kg/hW=()393.76(0.2820.974)0.0040.974F D W D F X X X X −×−=−−=280.91 kmol/h=25883.05 kg/hF=W+D=25883.05+8814.71=34697.76 kg/h表2-3 物料衡算结果塔顶出料 塔底出料 进料 质量流量kg/h 8814.71 25883.05 34697.76 质量分率 0.97 0.003 0.25 摩尔流量kmol/h112.85 280.91 3939.76 摩尔分率0.9740.0040.282精馏塔的气、液相负荷L= 4.0112.85R D ×=×=451.4kmol/hV=（R+1）D=（4.0+1）×112.85=564.25 kmol/hL ′=L+F=451.4+393.76=845.16kmol/hV ′=V=564.25kmol/h精馏段操作线方程为： 451.4112.850.800.195564.25564.25DD L D X X X X X VVy −=−=−=提馏段操作方程为： 845.16280.911.490.002564.25564.25ww L wX X X X X V V y ′′′′−=−=−′′=′2.2.2热量衡算表2-4 比热及气化潜热汽化潜热/cal K kg比热/cal K kmol i C °温度t[]1苯[]1苯[]1苯[]1苯Dt80.72 93.87 90.31 20.55 26.10 Wt110.40 88.45 86.47 21.06 27.34 F t99.2590.6388.0921.2026.89Dt温度下：1p C =20.55/()Kcal Kmol C °i =86.04/()kJ kmol k i2p C =26.10/()Kcal Kmol C ⋅°=109.27/()kJ kmol k i ()12(1)P D P D P D C C X C X =+−i=86.040.974109.27(10.974)86.64×+×−=/()kJ kmol k iWt温度下：1p C =21.60/Kcal (kmol i C °)=90.43/()kJ kmol k i2p C =27.34/Kcal (kmol i C °)=114.47/()kJ kmol k i12()(1)w w P P P w C C X C X =+−i=90.43×0.004+114.47×（1-0.004）=114.37/()kJ kmol k iFt温度下：1p C =21.20/Kcal (kmol i C °)=88.76/()kJ kmol k i2p C =26.89/Kcal (kmol i C °)=112.58/()kJ kmol k i12()(1)F F P P P F C C X C X =+−i=88.76×0.282+112.58×（1-0.282）=105.86/()kJ kmol k iDt温度下：1γ=93.87/Kcal kg=393.01kJ/kg2γ=90.31/Kcal kg=378.11kJ/kg12(1)D D X X γγγ=+−=i 393.01×0.974+378.11×（1-0.974）=392.62 kJ/kg塔顶 D M =78.47kg/kmol（1）塔顶以0C °为基准，0C °时塔顶上升气体的焓值为V Q564.2586.64273.1580.72564.25392.6278.4734683425.19kJ/hV P D Q V C t V M γ=+=××++××=i i i i （）（2）回流液的焓R QR Q =451.486.64273.1580.72P D L C t ′=××+=i i （）13839606.58kJ/h（3）馏出液的焓D Q因为馏出口与回流口组成一样，所以P C =86.64/()kJ kmol k iD P D Q C t =∆i i =112.85×86.64×(273.15+80.72)=3459901.64 kJ/h（4）冷凝器消耗c v R D Q Q Q Q =−−=34683425.19-13839606.58-3459901.64=17383916.97kJ/h （5）进料口P F F F C Q t =i i =393.76×105.86×(273.15+99.25)=15522910.67 kJ/h（6）塔底残液焓w QP w w w C Q t =i i =280.91×114.37×(273.15+110.40)=12322570.40 kJ/h（7）再沸器设再沸器损失能量Q 损=0.1Q B Q B +Q F =Q Q Q Q +++W D C 损 0.9B Q =Q Q Q Q ++−W D F C=17383916.97+12322570.40+3459901.64-15522910.67 =17643478.34 kJ/hB Q ∴=19603864.82 kJ/h表2-5 热量衡算表 进料 冷凝器 塔顶馏出液 塔底釜残液 再沸器 平均比热 []/kJ i （kmol k）105.86 —— 86.64 114.37 —— 热量kJ/h 15522910.6717383916.973459901.6412322570.4019603864.822.2.3塔板数计算（1）塔板效率液相平均粘度依下式计算 Lm i i Lg Lg X µµ=∑ 塔顶液相平均粘度计算由D t =80.7C °查手册得A µ=0.315mPa s i B µ=0.319mPa s iLDm Lg µ=0.974Lg （0.315）+0.026Lg （0.319）=-0.502解出 LDm Lg µ=0.315mPa s i 进料板液相平均粘度的计算F t =99.2C ° 查手册得A µ=0.259mPa s i B µ=0.310mPa s iLFm Lg µ=0.262Lg ×（0.259）+0.738Lg ×（0.310）=-0.529解出 LFm Lg µ=0.296mPa s i精馏段液相平均粘度为 Lm µ=（0.315+0.296）/2=0.306mPa s i 塔底液相平均粘度的计算由w t =110.40C °查手册得 A µ=0.224mPa s i B µ=0.249mPa s iLWm Lg µ=0.004Lg ×（0.224）+0.996Lg ×（0.249）=-0.604解出 LWm µ=0.249mPa s i提馏段液相平均粘度为 Lm µ=（0.249+0.296）/2=0.273mPa s i 精馏段塔效率T E =0.49（1αi L µ）0.245−=0.49（2.3682×0.306）0.245−=0.5302提馏段塔效率T E =0.49（2αi L µ）0.245−=0.49（2.3313×0.273）0.245−=0.54742、实际塔板数在附图1画理论塔板得到总理论板层数T N =12（包括再沸器） 进料板位置F N =7精馏段实际板层数 N 精=6/0.5302=11.32≈12 提馏段实际板层数 N 提=5/0.5474=9.13≈10实际过程中精馏段取12块板，第13块塔板为加料板，提馏段取10块板，共23块塔板2.3精馏段主要尺寸的设计计算2.3.1塔和塔板设计的主要依据和条件物流示意图如图2-1所示F——物料流量（kmol/s） F X ——原料液中易挥发组分的摩尔分率 D——塔顶产品流量（kmol/s） D X ——馏出液中易挥发组分的摩尔分率W——塔底产品流量（kmol/s） W X ——釜液中易挥发组分的摩尔分率（1）平均摩尔质量计算 塔顶平均度计算 由D X =1y =0.974 用内差法算得10.9790.9570.9790.9740.9500.9030.950X −−=−− 1X =0.939VDm M =0.974×78.11+（1-0.974）×92.14=78.47/kg kmol LDm M =0.939×78.11+（1-0.939）×92.14=78.97/kg kmol进料板平均摩尔质量计算由图解理论板得 F y =0.450 用内差法算得50375045302030FX −−=−− F X =0.262VFm M =0.450×78.11+（1-0.450）×92.14=85.83/kg kmolLFm M =0.262×78.11+（1-0.262）×92.14=88.46/kg kmol精馏段平均摩尔质量Vm M =（78.47+85.83）/2=82.15/kg kmol Lm M =（78.97+88.46）/2=83.72/kg kmol塔底平均摩尔质量计算 W X =2y =0.004 用内差法计算得221.2021.20.48.808.8X −−=−− 2X =0.0017VWm M =0.004×78.11+（1-0.004）×92.14=92.08/kg kmol LWm M =0.0017×78.11+（1-0.0017）×92.14=92.12/kg kmol提馏段平均摩尔质量Vm M =（92.08+85.83）/2=88.96/kg kmol Lm M =（92.12+88.46）/2=90.29/kg kmol（2）平均密度计算 ①气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即精馏段汽相平均密度计算3107.982.152.94/8.3140.0273.15m Vm VWm P M kg m RT ρ××===×+（9）②液相平均密度计算 提馏段汽相平均密度计算3107.988.96 3.05/8.314273.15m Vm VW m P M kg m RT ρ××===×+（104.8）塔顶液相平均密度的计算由D t =80.7C °查手册得 815.5A ρ=3/kg m B ρ=808.853/kg m1815.30.974/815.50.026/808.85LDm ρ==+3/kg m进料板液相平均密度计算由F t =99.25C °查手册得 793.4A ρ=3/kg m B ρ=791.03/kg m 进料板液相的质量计算A 0.26278.11=0.26278.11+0.73892.14=α×××0.231LFm10.231/793.40.769/791.0ρ=+=791.63/kg m 精馏段液相平均密度为 Lm ρ=（815.3+791.6）/2=803.453/kg m 塔底液相平均密度的计算由W t =110.40C °查手册得 777.9A ρ=3/kg m B ρ=773.93/kg mLWm ρ=10.004/777.90.996/773.9+=773.93/kg m提馏段液相平均密度为 Lm ρ=（773.9+791.6）/2=782.83/kg m （3）液体平均表面张力计算液相平均表面张力依下式计算 即Lm i i X σσ=×∑ 塔顶液相平均表面张力的计算由D t =80.7C °查手册得A σ=21.30/N m m B σ=21.55/N m mLDm σ=0.974×21.30+0.026×21.55=21.31/N m m进料板平均表面张力的计算由F t =99.25C °查手册得A σ=19.01/N m m B σ=20.10/N m mLFm σ=0.262×19.01+0.738×20.10=19.81/N m m精馏段液相平均表面张力的计算Lm σ=（21.31+19.81）/2=20.56/N m m塔底液相平均表面张力计算w t =110.40C °查手册得A σ=17.51/N m m B σ=18.01/N m m0.00417.51LWm σ=×+0.996×18.01=18.01/N m m提馏段液相平均表面张力的计算Lm σ=（18.01+19.81）/2=18.91/N m m（4）气液相体积流率的计算 精馏段的气液相体积流率为3564.2582.154.380/36003600 2.94Vm S Vm VM V m s ρ×===×S L =3600Lm Lm LM ρ=451.483.723600803.45××=0.0133/m s提馏段的气液相体积流率为S V =3600Vm VmV M ρ′=564.2588.963600 3.05××=4.573/m s 3600Lm S Lm L M L ρ′==845.1690.293600782.8××=0.0273/m s表2-6 气液相气相体积流量S V （3/m s ）S L （3/m s ）L ρ（3/kg m ） V ρ（3/kg m ）精馏段 4.380 0.013 803.45 2.94 提馏段 4.5700.027782.83.052.3.2塔径和塔板间距（1）塔径的初步设计依据流量公式可计算塔径，即D=0.54/S V u π（）由上式可见，计算塔径的关键在 于确定适宜的空塔气速o u ，空塔气速的上限由严重的雾带或液泛决定，下限由漏液决定适宜的空塔气速应介于二者之间，一般依据最大允许气速0.5max [/]L V V C u ρρρ=−（）式中C——负荷系数 C=0.220/20L C σ（） 精馏段 C 由史密斯关联图查出，其横坐标11220.0133600803.454.3803600 2.94h L hV L V ρρ××=××（（取板间距T H =0.70h 板上液层高度L h =0.08m 则0.700.080.62T L H h −=−= 查图得20C =0.135C=0.20.22020.560.1352020LC σ=×（）（）=0.136 max u=0.136=2.24m/s取安全系数为0.7则空塔气速为0.7u =max 0.7224157/m s u =×=。