苯氯苯板式精馏塔工艺设计说明书
化工原理课程设计-苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计
化工原理课程设计苯－氯苯分离过程板式精馏塔设计设计题目：设计者：学号：专业：石油与化工学院班级：化工本141 班指导教师：设计时间：2016年12月20日目录一、概述 (4)1、精馏与塔设备简介 (4)2、筛板塔的特点 (5)3、体系介绍 (6)4、设计要求 (6)二、设计说明书 (6)(1)设计单元操作方案简介 (6)(2)筛板塔设计须知 (7)(3)筛板塔的设计程序 (7)(4)塔板操作情况的校核计算一一作负荷性能图及确定确定操作点7三•设计计算书 (7)1. 设计参数的确定 (7)1.1进料热状态 (7)1.2加热方式 (8)1.3回流比(R)的选择 (8)1.4塔顶冷凝水的选择 (8)2. 流程简介及流程图 (8)2.1流程简介 (8)2.2流程简介图 (9)3. 理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10)3.1理论板数的确定 (10)3.1.1物料恒算 (10)3.1.2 q线方程 ....................................................... 错误!未定义书签。
3.1.3平衡线方程 (10)3.1.4 R min 和R 的确定 (12)3.1.5精馏段操作线方程 (13)3.1.6 提镏段操作线方程 (13)3.1.7图解法求理论塔板数 (13)3.2实际塔板数确定 (14)4. 精馏塔工艺条件计算 (14)4.2操作温度的计算 (14)4.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (15)4.4热量衡算 (20)4.5热量衡算 (21)4.6塔径的确定 (22)4.7塔有效高度....................................................... 错误!未定义书签。
4.8整体塔高 (25)5. 塔板主要参数确定 (25)5.1溢流装置 (25)5.2塔板布置及筛孔数目与排列 (27)6. 筛板的流体力学计算 (28)6.1塔板压降 (28)6.2 雾沫夹带量e V的计算 (30)6.3漏液的验算 (31)6.4液泛验算 (31)7. 塔板负荷性能图 (32)7.1液沫夹带线 (32)7.2液泛线 (33)7.3液相负荷上限线 (34)7.4液相负荷下线 (35)8. 辅助设备及零件设计 (38)8.1 塔 (38)8.2塔的接管 (39)8.4塔的附属设计 (41)9. 参考文献及设计手册 (42)请参考课42 四、设计感想各级标题的层次不对程设计课本165 页标题的设置方法，另外每章的表和图要按照顺序进行命名。
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计说明
课程设计说明书题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计院(系): 化学化工学院专业年级: 化学2012级姓名: 王***学号: 121******指导教师: **副教授2015年10月目录1绪论 (1)2 设计方案确定与说明 (1)2.1设计方案的选择 (1)2.2工艺流程说明 (2)3 精馏塔的工艺计算 (2)3.2精馏塔的操作工艺条件和相关物性数据的计算 (3)3.2.1精馏塔平均温度 (4)3.2.2气、液相的密度的计算 (4)3.2.3混合液体表面力 (6)3.2.4混合物的黏度 (7)3.2.5相对挥发度 (8)3.2.6 气液相体积流量计算 (8)3.3塔板的计算 (9)3.3.1操作线方程的计算 (9)3.3.2实际塔板的确定 (10)3.4塔和塔板主要工艺结构尺寸计算 (11)3.4.1塔径的计算 (11)3.4.2溢流装置 (13)3.4.3 塔板布置及浮阀数目与排列 (15)3.5 精馏塔塔板的流体力学计算 (17)3.5.1精馏塔塔板的压降计算 (17)3.5.2淹塔 (18)3.6 塔板负荷性能计算 (18)3.6.1 雾沫夹带线 (18)3.6.2 液泛线 (19)3.6.3 液相负荷上限 (20)3.6.4 漏液线 (20)3.6.5 液相负荷下限 (21)3.6.6塔板负荷性能图 (21)4 设计结果汇总表 (23)5工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (24)6设计评述 (25)1绪论精馏塔作为石油化工行业最常用的化工设备之一，在当今工业中发挥了极其重要的作用。
精馏塔通过物质的传质传热，将塔的进料中的物质分离，从而在塔顶和塔底分别获得人们需要的高浓度物质。
苯与氯苯的分离，必须经过各种加工过程，炼制成多种在质量上符合使用要求的产品工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。
筛板塔出现于1830年，很长一段时间被认为难以操作而未得到重视。
泡罩塔结构复杂，但容易操作，自1854年应用于工业生产以后，很快得到推广，直到20世纪50年代初，它始终处于主导地位。
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计
化工原理课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书目录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (1)一．设计题目 (1)二．操作条件 (1)三．塔板类型 (1)四．工作日 (2)五．厂址........................................ 错误!未定义书签。
六．设计内容 (2)七．设计基础数据 (2)符号说明 (2)设计方案 (5)一．设计方案的思考 (5)二．设计方案的特点 (5)三．工艺流程 (5)苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书 (5)一．设计方案的确定及工艺流程的说明 (5)二．全塔的物料衡算 (6)三．塔板数的确定 (6)四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (9)五．精馏段的汽液负荷计算........................ 错误!未定义书签。
六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (13)七．塔板负荷性能图 (17)八．附属设备的的计算及选型 (21)筛板塔设计计算结果 (31)设计评述 (32)一．设计原则确定 (32)二．操作条件的确定 (33)设计感想 (34)苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务一．设计条件年产纯度为99.5%的氯苯4万吨，原料液为苯和氯苯的的混合液，其中氯苯含量中为38%（质量百分数），其余为苯，采用泡点进料，要求塔顶氯苯含量不高于2%，精馏塔顶压强为4kPa（表压），单板压降不大于0.7kPa，采用300天/年工作日连续生产。
二．操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，自选；4．压降不大于0.7kPa；三．塔板类型筛板或浮阀塔板（F1型）。
四．工作日每年300天，每天24小时连续运行五．计内容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.塔板主要工艺尺寸的计算；6.塔板的流体力学验算；7.塔板负荷性能图；8.设计计算结果总表。
苯-氯苯分离精馏塔设计说明
二、设计方案的确定1.操作压力：蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。
应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。
例如对于热敏感物料，可采用减压操作。
本次设计为一般物料因此，采用常压操作。
2.进料状况：进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。
但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔。
这样塔的操作比较容易控制。
不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。
本次设计采用泡点进料即q=1。
3.加热方式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。
便可以直接采用直接加热。
直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。
塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。
但对有些物系。
当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。
4.冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。
如果要求的冷却温度较低。
可考虑使用冷却盐水来冷却。
5.热能利用蒸馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。
因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。
因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。
三、精馏塔的工艺计算和论叙（一）精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率2、相对挥发度的计算：①、各温度下苯和氯苯的饱和蒸汽压列表：②、计算得出各温度下苯的气液相百分比列表：计算公式为：；③、计算各温度下的苯对氯苯的相对挥发度： 计算公式为：理想状态下相对挥发度：④计算苯的平均相对挥发度：苯的相对挥发度一般应用各温度下的挥发度的几何平均值或者算术平均值表示，本设计中使用个温度下的几何平均值来表示。
苯~氯苯板式精馏塔工艺设计年产99.8%的氯苯万吨
化工原理课程设计说明书设计题目：苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计者: 日期: 组员：指导老师：设计成绩：毕业设计题目——年产6万吨氯苯精馏工段板式精馏塔设计一、设计题目试设计一座年产6万吨的氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
设计区域符合西北地区的情况二、操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，2R min；4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa（表压）；5.单板压降不大于0.7kPa；6.年工作日300天，每天24小时连续运行。
三、设计容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.塔流体力学性能的设计计算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据ο2.组分的液相密度ρ（kg/m3）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：t B 0657.14.1124-=ρ式中的t 为温度，℃。
3.组分的表面力σ（mN/m ）双组分混合液体的表面力m σ可按下式计算：AB B A B A m x x σσσσσ+=（B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ）5.其他物性数据可查化工原理附录。
目录一、前言 (2)二、产品与设计方案简介 (3)（一）产品性质、质量指标 (3)（二）设计方案简介 (4)（三）工艺流程及说明 (4)三、工艺计算及主体设备设计 (5)（一）全塔的物料衡算 (5)1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (5)2）平均摩尔质量 (6)3）料液及塔顶底产品的摩尔流率 (6)（二）塔板数的确定 (6)1）理论塔板数的求取 (6)2）实际塔板数 (8)（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (9)1）平均压强 (9)2）平均温度 (9)3）平均分子量 (9)4）平均密度 (10)5）液体的平均表面力 (10)6）液体的平均粘度 (11)（四）精馏段的汽液负荷计算 (11)（五）塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (11)1）塔径 (11)2）塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (12)（六）塔板上的流体力学验算 (14)1）气体通过筛板压降和的验算 (14)2）雾沫夹带量的验算 (16)3）漏液的验算 (16)4）液泛的验算 (16)（七）塔板负荷性能图 (17)1）雾沫夹带线（1） (17)2）液泛线（2） (17)3）液相负荷上限线（3） (18)4）漏液线（气相负荷下限线）（4） (18)5）液相负荷下限线（5） (19)（八）精馏塔的设计计算结果汇总一览表 (21)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算 (22)（十）主要符号说明 (24)四、对设计过程的评述和感受 (25)苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书一、前言课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
苯—氯苯精馏过程板式塔设计-仅供参考
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：班级姓名日期：指导教师：设计成绩：日期：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）。
（二）操作条件（1）塔顶压力 4kPa（表压）；（2）进料热状况泡点；（3）回流比 R=1.4R min；（4）塔底加热蒸汽压力 0.5Mpa（表压）；（5）单板压降≤0.7 kPa；（三）塔板类型浮阀塔板（F1型）（四）工作日每年按300天工作计，每天连续24小时运行（五）厂址厂址为天津地区设计计算书一、设计方案的确定本任务是分离苯—氯苯混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，本设计采用板式塔连续精馏。
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进精馏塔内。
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，其余部分冷却后送至储物罐。
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1.4倍，且在常压下操作。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。
二、精馏塔物料衡算（以轻组分计算）1．原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率苯的摩尔质量 k mo l /kg 11.78=AM氯苯的摩尔质量k m o l /kg 56.112=BM003.056.112/998.011.78/002.011.78/002.0986.056.112/02.011.78/98.011.78/98.0638.056.112/45.011.78/55.011.78/55.0=+==+==+=W D F x x x2．原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量k m o l/kg 46.11256.112)003.01(11.78003.0kmol/kg 59.7856.112)986.01(11.78986.0kmol /kg 58.9056.112)638.01(11.78638.0=⨯-+⨯==⨯-+⨯==⨯-+⨯=WDFMM M3．物料衡算原料处理量 h /25.93k m o l46.11224300100000012=⨯⨯⨯=W总物料衡算 25.93+=D F 苯物料衡算25.93003.0986.0638.0⨯+=D F联立解得h /73.24k m o lh /47.31k m o l ==F D三、塔板数的确定1．理论板数N T 的求取（1）由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见图1。
精馏塔工艺设计
一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书一设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为%的苯36432吨,塔底馏出液中含苯1%,原料液中含苯为61%以上均为质量百分数;二操作条件1.塔顶压强4kPa表压2.进料热状况：饱和蒸汽进料3.回流比：R=2R4.单板压降不大于min三设计内容设备形式：筛板塔设计工作日：每年330天,每天24小时连续运行厂址：青藏高原大气压约为的远离城市的郊区设计要求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确定1塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定2塔板的流体力学验算3塔板的负荷性能图绘制4生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制4、塔的工艺计算结果汇总一览表5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论四基础数据1.组分的饱和蒸汽压p mmHgi2.组分的液相密度ρkg/m33.组分的表面张力σmN/m4.液体粘度μmPas常数二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书精馏段部分 一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;典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后,送入精馏塔的进料板,在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后,逐板溢流,最后流入塔底再沸器中;在每层板上,回流液体与上升蒸气互相接触,进行热和质的传递过程;操作时,连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品釜残液,部分液体汽化,产生上升蒸气,依次通过各层塔板;塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝,并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体,其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品馏出液; 二全塔的物料衡算1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 kg/kmol 和kmol =+=6.112/39.011.78/61.011.78/61.0F x2.平均摩尔质量3.料液及塔顶底产品的摩尔流率依题给条件：一年以330天,一天以24小时计,有：h kmol 62.5824330989.010*******=⨯⨯⨯=D ,全塔物料衡算： W x D x F x W D F w D f +=+= ⇒25.6kmol/hW kmol/h22.84==F三塔板数的确定 1.理论塔板数T N 的求取 2确定操作的回流比R将1表中数据作图得y x ~曲线及y x t ~-曲线;在y x ~图上,因q=0, e,查得693.0=q y ,31.0=q x ;故有：7624.031.0693.0693.0989.0min =--=--=q q q D x y y x R ;525.12min ==R R3求理论塔板数图解法 精馏段操作线：392.0604.011+=+++=x R x x R R y D总理论板层数：包括再沸器 进料板位层：4 2.实际塔板数p N 1全塔效率T E选用m T E μlog 616.017.0-=公式计算;该式适用于液相粘度为~·s 的烃类物系,式中的m μ为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度;塔的平均温度为80+129=℃取塔顶底的算术平均值,在此平均温度下查化工原理附录得：s mPa 246.0⋅=A μ,s mPa 352.0⋅=B μ; 2实际塔板数p N 近似取两段效率相同精馏段：651.0/31==Np 块 提馏段：551.0/5.21==Np 块 四塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 1.平均压强m p取每层塔板压降为计算;塔顶：kPa 31.81431.77=+=D p加料板：kPa 51.8567.031.81=+=⨯F p 塔底：kPa 01.8957.051.85=+=⨯W p精馏段平均压强kPa 41.832/)51.8531.81(=+=m p 提馏段平均压强kPa 26.872/)51.8501.89(=+=m p 2.平均温度m tB B A A x P x P P οο+=和 Ct BA P +-=οlg 两式联立由试差法求得 35.73=D t ℃ ；76.83=F t ℃ ；79.125=W t ℃精馏段平均温度：t t =73.35+83.762=78.55℃ 提馏段平均温度：t t =125.79+83.762=104.715℃3.平均分子量m M塔顶： 989.01==D x y ,93.01=x 查相平衡图 加料板：725.0=F y ,38.0=F x 查相平衡图 塔底： 075.0=W y ,014.0=W x精馏段：kg/kmol 04.832/)59.8749.78(=+=Vm M 提馏段：kg/kmol 8.982/)01.11059.87(=+=Vm M 4.平均密度m ρ 1液相平均密度m L ρ,塔顶：35.73=D t ℃ 3/2.822m Kg A =ρ3/3.1049m Kg =B ρ 进料板：76.83=F t ℃3/8.810m Kg A =ρ3/7.1037m Kg =B ρ 塔底：76.83=w t 3/7.761m Kg A =ρ3/6.989m Kg =B ρ 精馏段：3/05.8862/)2.9479.824(m Kg Lm =+=ρ提馏段：3/9.9662/)6.9862.947(m Kg Lm =+=ρ 2汽相平均密度m V ρ,精馏段：3/38.2)15.27355.78(314.804.8381.84m Kg RT M P m vm m Vm =+⨯⨯==ρ 提馏段：3/76.2)15.27371.104(314.836.9981.84m Kg RT M P m vm m Vm =+⨯⨯==ρ 5.液体的平均表面张力m σ塔顶：35.73=D t ℃；m mN DA /09.22=σm mN DB /44.24=σ 进料板：76.83=F t ℃；m mN FA /82.20=σ m mN FB /34.23=σ 塔底：79.125=W t ℃； m mN WA /82.15=σ m mN WB /77.18=σ 精馏段：m mN Lm /86.212/)59.2144.24(=+=σ 提馏段：m mN Lm /18.202/)77.1859.21(=+=σ 6.液体的平均粘度m L μ,塔顶：35.73=D t ℃s mpa DA ⋅=332.0μs mpa DB ⋅=457.0μ 加料板：76.83=F t ℃s mpa FA ⋅=298.0μs mpa FB ⋅=416.0μ 塔底：79.125=F t ℃,s mpa FA ⋅=206.0μ,s mpa FB ⋅=302.0μ 精馏段：s mpa Lm ⋅=+=3335.02/)334.0333.0(μ 提馏段：s mpa Lm ⋅=+=317.02/)3003.0334.0(μ 五精馏段的汽液负荷计算汽相摩尔流率h Kmol D R V /02.14862.58525.2)1(=⨯=+= 汽相体积流量s m VM Vs Vm Vm /43.138.2360004.8302.14836003=⨯⨯==ρ液相回流摩尔流率h Kmol RD L /40.8962.58525.1=⨯==液相体积流量s m LM Ls Lm Lm /0025.005.88636000.9040.8936003=⨯⨯==ρ六塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 1.塔径1初选塔板间距m m 400=T H 及板上液层高度mm 50=L h ,则： 2按Smith 法求取允许的空塔气速m ax u 即泛点气速F u 查Smith 通用关联图得075.020=C 负荷因子0763.0)2086.21(075.0)20(2.02.020=⨯==LC C σ 泛点气速： s m u /47.138.238.205.8860763.0max =-=m/s3操作气速取s m u u /029.147.17.07.0max =⨯== 4精馏段的塔径 圆整取mm 1400=D 塔截面积为222539.1)4.1(44m D A T =⨯==ππ此时的操作气速s m u /935.0011.242.1==; 2.塔板工艺结构尺寸的设计与计算 1溢流装置采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘,且不设进口内堰; ①溢流堰长出口堰长w l取m 84.04.16.06.0=⨯==D l w②出口堰高w ht t t=0.6t tt t2.5=13.92t 查得E=③降液管的宽度d W 和降液管的面积fA由66.0/=D l w ,查化原下P 147图11-16得055.0/,1.0/==T f d A A D W ,即：m 14.0=d W ,2055.0m A f =液体在降液管内的停留时间 s LsH A Tf 555.133600>==τ满足要求④降液管的底隙高度o h液体通过降液管底隙的流速一般为~s,取液体通过降液管底隙的流速m/s 1.0='ou ,则有： 故降液管设计合底隙高度设计合理2）塔板布置1.塔板分块 因D=1400 故塔板分4块2.边缘区宽度 m W s 09.0'=m W c 04.0= ②开孔区面积a A式中：()0.47m 2/=+-=s d W W D x 3开孔数n 和开孔率φ取筛孔的孔径mm 5=o d ,正三角形排列,筛板采用碳钢,其厚度mm 3=δ,且取0.3/=o d t ;故孔心距mm 1553=⨯=t ;每层塔板的开孔数576911582==tA n 孔每层塔板的开孔率()101.03907.0/907.022===o d t φφ应在5~15%,故满足要求气体通过筛孔的孔速s m A V u s/54.1200== 4精馏段的塔高1Zm Z 24.0)16(H ）1-N （T 精精=-==；七塔板上的流体力学验算 1.塔板压降1气体通过干板的压降c h⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=L V c C u h ρρ200051.0 84.0=o C ; 2气体通过板上液层的压降1h动能因子)/(52.138.2983.02/10m s Kg F ⋅== 查化原图得60.0=β3气体克服液体表面张力产生的压降σh 4气体通过筛板的压降单板压降p h 和p p ΔKpa Kpa gh P P L p 7.0539.0<==∆ρ满足工艺要求;2.雾沫夹带量v e 的验算验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带; 3.漏液的验算漏液点的气速om us m h h C u V L l o /16.7/)13.00056.0(4.40min =-+=ρρσ<s筛板的稳定性系数)5.1(75.1min00>==u u K 无漏液4.液泛的验算为防止降液管发生液泛,应使降液管中的清液层高度()w T d h H ΦH +≤取ϕ=；m h H w T 218.0)(=+ϕ()w T d h H ΦH +≤成立,故不会产生液泛;通过流体力学验算,可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适,若要做出最合理的设计,还需重选T H 及L h ,进行优化设计; 八塔板负荷性能图 1.液沫夹带线12.365.2107.5⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯=-L T a v h H u e σ1 式中：s fT s a V A A V u 688.0=-=将已知数据代入式13/255.17905.2ss L u -= 1-1在操作范围内,任取几个s L 值,依式1-1算出对应的s V 值列于下表：依据表中数据作出雾沫夹带线1 2.液泛线2t t =t t +t 1+t tH 1=∈0(t t +t tt )=0.0216+0.4584t t 23⁄t t =0.00201t t =0.0236+0.015t t 2+0.4544t t 23⁄t t =0.153(t t t t +t 0)23/22223.817.17066976.11Ls Ls Vs --= 2-2在操作范围内,任取几个s L 值,依式2-2算出对应的s V 值列于下表：依据表中数据作出液泛线2 3.液相负荷上限线3/s m 00847.03max ,==τfT s A H L 3-3 4.漏液线气相负荷下限线4整理得：L Vs S 322min,66.6555.0+= 4-4在操作范围内,任取几个s L 值,依式4-4算出对应的s V 值列于下表：依据表中数据作出漏液线4 5.液相负荷下限线5取平堰堰上液层高度006.0=ow h m s m Ls /000716.03min = 5-5操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷max ,s V 与气相允许最小负荷min ,s V 之比,即：操作弹性=06.38.045.2min ,max ,==s s V V 三、塔的提馏段操作工艺条件 五提馏段的汽液负荷计算汽相摩尔流率h Kmol F q V V /8.63)1('=--=汽相体积流量s m M V Vs VmVm/634.03600'3==ρ液相回流摩尔流率h Kmol L L /4.89'== 液相体积流量s m M L Ls LmLm/0027.03600'3==ρ六塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 1.塔径1初选塔板间距mm 500=T H 及板上液层高度m m 60=L h ,则： 2按Smith 法求取允许的空塔气速m ax u 即泛点气速F u 查Smith 通用关联图得09.020=C 负荷因子0902.0)2018.20(09.0)20(2.02.020=⨯==LC C σ 泛点气速： 3操作气速取s m u u /181.1687.17.07.0max =⨯== 4精馏段的塔径 圆整取mm 1000=D 塔截面积为222785.0)0.1(44m D A T =⨯==ππ此时的操作气速s m u /81.0785.0634.0==; 2.塔板工艺结构尺寸的设计与计算 1溢流装置采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盘,且不设进口内堰; ①溢流堰长出口堰长w l取m 7.07.0==D l w ②出口堰高w h0431.00169.006.0=-=-=ow L w h h h m③降液管的宽度d W 和降液管的面积fA由7.0/=D l w ,查化原下P 147图11-16得09.0/,139.0/==T f d A A D W ,即： m 139.0=d W ,2065.0m A f =液体在降液管内的停留时间 s L H A STf 513>==τ满足要求 ④降液管的底隙高度o h液体通过降液管底隙的流速一般为~s,取液体通过降液管底隙的流速m/s 08.0='ou ,则有： 故降液管设计合底隙高度设计合理3）塔板布置1.塔板分块 因D=1000 故塔板分3块2.边缘区宽度 m W W s a 065.0'==m W c 035.0= ②开孔区面积a A式中：()()m 311.0065.01736.07.02/=+-=+-=s d W W D x 3开孔数n 和开孔率φ取筛孔的孔径mm 5=o d ,正三角形排列,筛板采用碳钢,其厚度mm 3=δ,且取0.3/=o d t ;故孔心距mm 1553=⨯=t ;每层塔板的开孔数2731155.12==t A n 孔每层塔板的开孔率()101.03907.0/907.022===o d t φφ应在5~15%,故满足要求 气体通过筛孔的孔速s m A V u s/81.1100== 4精馏段的塔高1Z 七塔板上的流体力学验算 1.塔板压降1气体通过干板的压降c h⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=L V c C u h ρρ200051.0 84.0=o C ; 2气体通过板上液层的压降l h动能因子)/(61.176.2968.02/10m s Kg F ⋅== 查化原图得60.00=ε3气体克服液体表面张力产生的压降σh 4气体通过筛板的压降单板压降p h 和p p ΔKpa Kpa gh P P L p 7.0626.0<==∆ρ满足工艺要求;2.雾沫夹带量v e 的验算验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带; 3.漏液的验算漏液点的气速om u 筛板的稳定性系数58.1min00==u u K 大于,不会产生过量液漏4.液泛的验算为防止降液管发生液泛,应使降液管中的清液层高度()w T d h H ΦH +≤()w T d h H ΦH +≤成立,故不会产生液泛;通过流体力学验算,可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适,若要做出最合理的设计,还需重选T H 及L h ,进行优化设计; 八塔板负荷性能图 1.雾沫夹带线12.365.2107.5⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯=-L Ta v h H u e σ 1 式中：s fT s a V A A V u 527.1=-=将已知数据代入式13/2672.861.1ss L V -= 1-1在操作范围内,任取几个s L 值,依式1-1算出对应的s V 值列于下表：依据表中数据作出雾沫夹带线1 2.液泛线()d ow w p w T h h h h h H Φ+++=+ t t =t t +t 1+t tH 1=∈0(t t +t tt )=0.058+0.5077t t 23⁄t t =0.00207 已算出t t =0.0275+0.0715t t 2+0.51t t 23⁄t t =0.153(t t t t +t 0)2=136t t 23/22278.1414862.2Ls Ls Vs --= 2-2在操作范围内,任取几个s L 值,依式2-2算出对应的s V 值列于下表：依据表中数据作出液泛线2 3.液相负荷上限线3/s m 008125.03max ,==τfT s A H L 3-3 4.漏液线气相负荷下限线4整理得：L s Vs 32252.1131.0+= 4-4在操作范围内,任取几个s L 值,依式4-4算出对应的s V 值列于下表：依据表中数据作出漏液线4 5.液相负荷下限线5取平堰堰上液层高度008.0=ow h m s m Ls /000919.03min = 5-5操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷max ,s V 与气相允许最小负荷min ,s V 之比:操作弹性=18.334.011.1min ,max ,==s s V V 四、精馏塔的设计计算结果汇总一览表精馏塔的设计计算结果汇总一览表参考文献：1.陈敏恒、从德滋、方图南等编,化工原理上、下册第二版,北京：化学工业出版社2.化学工程手册编委会编,化学工程手册第二版,化学工业出版社3.潘国昌,化工设备设计,清华大学出版社4.杨祖荣等编,化工原理,化学工业出版社。
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计
化工原理课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计For personal use only in study and research; not for commercial use工艺计算书For personal use only in study and research; not for commercial use目录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (2)一．设计题目 (2)二．操作条件 (2)三．塔板类型 (2)四．工作日 (2)五．厂址 (2)六．设计内容 (2)七．设计基础数据 (3)符号说明 (4)设计方案 (7)一．设计方案的思考 (7)二．设计方案的特点 (7)三．工艺流程 (7)苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书 (7)一．设计方案的确定及工艺流程的说明 (8)二．全塔的物料衡算 (8)三．塔板数的确定 (9)四．塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (12)五．精馏段的汽液负荷计算 (14)六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (15)七．塔板负荷性能图 (20)八．附属设备的的计算及选型 (23)筛板塔设计计算结果 (33)设计评述 (34)一．设计原则确定 (34)二．操作条件的确定 (34)设计感想 (36)苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务一．设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
二．操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，自选；3.回流比，自选；4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；5.单板压降不大于0.7kPa；三．塔板类型筛板或浮阀塔板（F1型）。
四．工作日每年300天，每天24小时连续运行。
五．厂址厂址为天津地区。
六．设计内容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.塔板主要工艺尺寸的计算；6.塔板的流体力学验算；7.塔板负荷性能图；8.精馏塔接管尺寸计算；9.绘制生产工艺流程图；10.绘制精馏塔设计条件图；11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。
苯-氯苯板式精馏塔工艺设计说明书
苯-氯苯板式精馏塔工艺设计说明书苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
二、操作条件1.塔顶压强4kPa （表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，2R min ；4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa （表压）；5.单板压降不大于0.7kPa ；6.年工作日300天，每天24小时连续运行。
三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.塔内流体力学性能的设计计算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据2.组分的液相密度ρ（kg/m 3）纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：tB 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。
3.组分的表面张力σ（mN/m ） 温度，（℃）80 85 110 115 120 131 σ 苯21.220.6 17.3 16.8 16.3 15.3 氯苯 26.1 25.7 22.7 22.221.6 20.4 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算：A B B A BA m x x σσσσσ+=（BA x x 、为A 、B 组分的摩尔分率）4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。
苯_氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计书
苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计书一．苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计任务1.1设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯15000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。
1.2操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，自选；3.回流比，自选；4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；5.单板压降不大于0.7kPa；1.3塔板类型浮阀塔板（F1型）。
1.4工作日每年300天，每天24小时连续运行。
1.5厂址厂址为天津地区。
1.6设计容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.塔板主要工艺尺寸的计算；6.塔板的流体力学验算；7.塔板负荷性能图；8.精馏塔接管尺寸计算；9.绘制生产工艺流程图；10.绘制精馏塔设计条件图；11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。
1.7设计基础数据苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据温度，（℃）80 90 100 110 120 130 131. 8ip×0.133-1kPa苯760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯148 205 293 400 543 719 760其他物性数据可查有关手册。
二、工艺流程草图及说明2.1.1 工艺草图2.1 工艺流程草图图 2-1 工艺流程简图2.2 工艺流程说明一整套精馏装置应该包括精馏塔、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。
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，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
苯—氯苯混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。
在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。
苯_氯苯混合液筛板式精馏塔设计说明
课程名称：化工原理课程设计设计题目：苯-氯苯分离过程筛板式精馏塔设计院系：化学生物与材料科学学院专业：化学工程与工艺学生姓名：专业班级：080531—3指导教师：周丽霞设计时间：2011年6月课程设计任务书设计题目苯-氯苯分离过程筛板式精馏塔设计学生姓名所在院系化学生物与材料科学学院专业、年级、班08级化工设计要求：年产氯苯15000吨塔顶压力自选；进料热状况自选；回流比自选；塔底加热蒸汽压力自选；单板压降自选；塔板类型筛板；工作日每年365天，每天24小时连续运行学生应完成的工作：1. 1.搜集整理苯、氯苯的相关物性资料；2. 2.完成苯－氯苯连续精馏塔的工艺设计；3. 3.完成精馏塔设备的工艺尺寸设计；4. 4.用A2图纸绘制精馏塔设计条件图；5.编写设计说明书。
参考文献阅读：1.熊洁羽.化工制图北京：化学工业出版社，20072.刁玉玮，王立业，喻健良.化工设备机械基础（第六版）大连：大连理工出版社，20063.天津大学化工学院，柴诚敬主编.化工原理上册.第1版.北京：高等教育出版社，20054.天津大学化工学院，柴诚敬主编.化工原理下册.第1版.北京：高等教育出版社，20065.贾绍义，柴诚敬主编.化工原理课程设计（第一版）天津：天津大学出版社，2002工作计划：6月1日搜集整理相关物性资料6月2-4日完成苯－氯苯连续精馏塔的完整工艺设计11 6月5日课程设计说明书编写及绘图准备6月6日-9日绘制精馏塔设计条件图，完成课程设计说明书编写任务下达日期：2011年5月任务完成日期：2011年6月9日指导教师（签名）：学生（签名）：目录一、设计背景 (1)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 (21)十一、收获与致谢 (21)苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书一、设计背景本设计采用连续精馏分离苯-氯苯二元混合物的方法。
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苯氯苯板式精馏塔工艺设计说明书
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2020年5月29日
苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计
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99.8%的氯苯60000吨,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%(以上均为质量%)。
二、操作条件
1.塔顶压强4kPa(表压);
2.进料热状况,泡点进料;
3.回流比,2R min;
4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa(表压);
5.单板压降不大于0.7kPa;
6.年工作日300天,每天24小时连续运行。
三、设计内容
1.设计方案的确定及工艺流程的说明;
2.塔的工艺计算;
3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算;
4.塔内流体力学性能的设计计算;
5.塔板负荷性能图的绘制;
6.塔的工艺计算结果汇总一览表;
7.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制;
8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据
文档仅供参考
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2020年5月29日
1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg)
2.组分的液相密度ρ(kg/m 3)
纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐:t B 0657.14.
1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。
3.组分的表面张力σ(mN/m)
双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算:
A
B B A B
A m x x σσσσσ+=
(B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率)
4.氯苯的汽化潜热
常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示:
38
.01238.01
2⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛--=t t t t r
r c c (氯苯的临界温度:C ︒=2.359c t )
5.其它物性数据可查化工原理附录。
目录
一、前言 (2)
二、产品与设计方案简介 (5)
(一)产品性质、质量指标 (5)
(二)设计方案简介 (5)
(三)工艺流程及说明 (6)
三、工艺计算及主体设备设计 (7)
(一)全塔的物料衡算 (8)
1)料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (8)
2)平均摩尔质量 (8)
3)料液及塔顶底产品的摩尔流率 (8)
(二)塔板数的确定 (8)
1)理论塔板数的求取 (8)
2)实际塔板数 (11)
(三)塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (11)
1)平均压强 (11)
2)平均温度 (12)
3)平均分子量 (12)
4)平均密度 (12)
5)液体的平均表面张力 (13)
6)液体的平均粘度 (13)
(四)精馏段的汽液负荷计算 (13)。