学位论文-—苯甲苯浮阀式精馏塔的计算与设计
苯甲苯连续精馏塔的设计
设计题目：苯-甲苯连续精馏塔的设计一、设计任务：试设计一连续浮阀精馏塔以别离苯-甲苯混合物。
具体工艺参数如下：1、原料处理量：年处理76000 吨苯-甲苯混合液体。
2、原料液中苯含量：27.5 %〔质量〕。
3、产品要求：馏出液中的苯含量为97 %〔质量〕。
釜液中的苯含量不高于 2 %〔质量〕。
设备的年运行时间平均为300天。
二、设计条件：2。
2、操作压力：常压。
3、进料状况：泡点进料。
4、冷却水进口温度：25 ℃，出口温度自定。
5、塔板形式：浮阀塔板。
三、应完成的工作量：1、确定全套精馏装置的流程，绘制工艺流程示意图，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。
2、精馏塔的工艺设计，塔的结构尺寸设计。
3、辅助装置的设计和选型；估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量和再沸器换热面积；。
4、编写设计说明书一份。
5、绘制精馏塔的装配图一张〔一号图纸〕。
目录前言 (4)设计说明 (7)（一）设计方案确实定 (10)1.操作压力〔加压、常压、减压〕 (10)2.进料方式〔热状况〕 (10)3.加热方式〔直接或间接〕 (10) (11) (11) (11) (13)（二）精馏塔的工艺设计计算及结构设计 (14)1.原始液：苯——甲苯的混合物 (14) (14) (15) (20) (23) (24) (35) (39) (43)前言精馏的根本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用屡次局部汽化和屡次局部冷凝的原理来实现连续的高纯度别离。
在现代的工业生产中已经广泛地应用于物系的别离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。
其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板、舌形塔板、网孔塔板、垂直塔板等等,精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。
提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的别离时，始终能保证一定的传质推动力。
苯-甲苯二元物系浮阀精馏塔设计
2.1.5 平均密度 计算
[3]
...................................................................... 16
2.2 精馏塔有效塔高的计算 .............................................. 19
..................................................... 26
2.4.4 液相负荷的下限线的绘制 .............................................. 28 2.4.5 液相负荷的上限线的绘制 .............................................. 28 2.4.6 小结 ........................................................... 28
第四章 塔高的计算 .............................................................................................................................................. 33
1.精馏塔概述 .................................................................................................................................... 1 2.仪器的选用 .................................................................................................................................... 2 设 计 方 案 .................................................................. 3 1.1 装置流程的确定 ......................................................................................................................... 3 1.2 操作压力的选择 ......................................................................................................................... 4 1.3 进料状况的选择 ......................................................................................................................... 4 1.4 加热方式的选择 ......................................................................................................................... 4 1.5 回流比的选择 ............................................................................................................................. 5 第一章 塔板的工艺的计算 .................................................................................................................................5 1.1 主要基础物性参数 .......................................................... 5 1.2 精馏塔实际塔板的计算 ...................................................... 6 1.2.1 精馏塔物料衡算 .......................................................... 6 1.2.2 理论塔板数的确定 ........................................................ 7 2.相对挥发度 m 的计算 ......................................................... 7 3.最小回流比的计算 ............................................................ 8 4.精馏塔的气、液相负荷 ........................................................ 8 5.操作线方程的计算 ............................................................ 8 6.精馏塔理论塔板的确定 ........................................................ 9 7.板效率的计算 ................................................................ 9 第二章 精馏塔主要工艺尺寸的设计 .............................................................................................................. 11 2.1 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算........................................................................................ 11
浮阀式精馏塔的设计
化工原理课程设计––––浮阀式精馏塔的设计学校：班级：姓名：学号：指导教师：时间：课程设计任务书一、设计题目：分离苯—甲苯混合液的浮阀式精馏塔二、设计的原始数据及分离要求1、原料的规格及分离要求：（1）、生产能力：年处理苯—甲苯混合液6.0万吨（2）、年开工率：8000小时（3）、原料组成：苯含量45%（质量分率）（4）、进料热状况:饱和液体（5）、分离要求：塔顶苯含量不低于95%（质量分率）塔底苯含量不高于5%（质量分率）2、生产条件：（1）操作条件：常压（2）操作温度：原料和产品均为常温（25℃）（3）塔顶冷凝器：用循环水冷却（进口温度28℃）（4）塔底在沸器：用饱和水蒸气加热（5）回流比：取最小回流比的1.4倍三、设计要求：1、编制设计说明书（1）流程的确定及说明（2）精馏塔的设计计算（3）浮阀塔盘结构设计和计算（4）对设计结果讨论（5）参考文献2、绘制精馏系统工艺流程图四、指导教师：李英杰五、设计时间：2011年12月目录前言---------------------------------------------------------------------------------4 1.精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------------------5 1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率---------------------------------------5 1.2．原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量--------------------------------51.3．物料衡算-------------------------------------------------------------------52.塔板数的确定---------------------------------------------------------------------5 2.1．理论板层数NT的求取-----------------------------------------------------5 2.2最小回流比及操作回流比----------------------------------------------------5 2.3精馏塔的气、液相负荷-------------------------------------------------------6 2.4操作线方程-------------------------------------------------------------------62.5塔的有效高度-----------------------------------------------------------------63.精馏塔的塔体工艺尺寸计算------------------------------------------------------73.1精流段塔体工艺尺寸计算---------------------------------------------------73.2塔经的计算------------------------------------------------------------------73.3 溢流装置-----------------------------------------------------------------------------------84.塔板负荷性计算--------------------------------------------------------------------------------114.1. 雾沫夹带线----------------------------------------------------------------------------114.2漏液线------------------------------------------------------------------------------------124.3液相负荷上限线-------------------------------------------------------------------------124.4液相负荷下限线-------------------------------------------------------------------------12 参考目录----------------------------------------------------------------------------14前言在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。
苯甲苯精馏塔设计
苯甲苯精馏塔设计
一、任务
本报告旨在根据苯甲苯精馏塔的反应特性，以及生产性质和操作条件，设计一个能够达到合理的精馏效果的固定塔塔式精馏塔。
二、设计的基本要求
1、罐体和塔台：由罐体和塔台组成，其罐体采用优质不锈钢制造，
外形平整，具有良好的热抗性和耐腐蚀，表面光洁度达到Ra0.4μm以上，依据国家地质矿产局标准规定，应符合GB5003-2024（气力、热力改造和
设备）标准。
2、罐内部结构：选择符合国家行业标准的有效的折流器。
设计时应
考虑合理的流量分配和精馏效率，提高精馏效率。
3、罐内衬板：罐内衬板采用不锈钢板，厚度为0.5mm，安装时可用
柔性膨胀螺栓、特殊型法兰、密封圈等来安装，使能够提高使用寿命。
4、吸附剂：精馏塔内需要采用吸附剂来降低其蒸汽温度，从而保证
精馏效果的良好性。
吸附剂的选择应当考虑其结构、反应特性以及性能指标。
5、密封闸：精馏塔的密封闸负责保证内外塔罐压力的稳定，确保生
产安全可靠。
精馏塔的密封闸应选择采用法兰室型密封闸，满足精馏塔的
防火、防渗漏和防爆要求。
三、精馏塔参数
1、罐体直径：2400mm
2、罐体长度：8400mm
3、塔底压力：2MPa。
[工学]浮阀精馏塔设计苯-甲苯混合液年产量65万吨
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课程设计任务书一、设计题目：分离苯－甲苯混合液的浮阀精馏塔设计二、原始数据及操作条件1．生产能力：年处理苯－甲苯混合液6.5万吨(开工率300天/年)2. 原料：苯的含量44%（质量分数，下同）进料状况自选3. 分离要求：塔顶馏出液中苯含量不低于95%塔底釜液中含苯量不高于2%4. 操作压力：常压101.3 kPa操作塔顶表压4 kPa 单板压降不低于0.7 kPa5. 回流比：R=(1.1～2.0)Rmin6. 塔顶采取用全辽凝气泡点回流7. 塔釜采用间接饱和水蒸气加热三、设计内容1. 精馏流程的确定（附流程简图）；2. 精馏塔的物料衡算、塔板数的确定、工艺条件及相关物性数据的计算；3. 精馏塔和塔板主要工艺尺寸的计算、塔板流体力学的校核并作出塔板负荷性能图。
四、设计要求1. 设计程序简练清楚，结果准确并汇总表；2. 计算公式、图表正确并注明来源，符号和单位要统一。
五、设计日期2010 年5月15日至2010年5月31日设计步骤1. 设计方案的确定及工艺流程的说明拟设计一台年处理苯－甲苯混合液6.5万吨(开工率300天/年)的浮阀精馏塔，要求塔顶馏出液中苯含量不低于95%，塔底釜液中含苯量不高于2%。
先设计苯-甲苯混合液经预热器加热后，用泵送入精馏塔；塔顶上升蒸汽采用冷凝器冷凝后部分回流，其余作为塔顶产品冷却后送至贮槽；塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
工艺流程图见附图1。
操作压力为常压101.3 kPa ，采取泡点进料。
2. 全塔物料衡算2.1 进料、塔顶及塔底产品的摩尔分数48.00.44)/921(0.44/780.44/78X F =-+=09692/95.0(10.95/780.95/78X D =-+=）X W =92/)02.01(78/02.078/02.0-+0.02=2.2 平均摩尔质量M F = 780.52920.48⨯+⨯=85.28 kg/kmol2.3 物料衡算F 0=24300106.57⨯⨯= 9027.78 kg/h F = 85.289027.78=105.86 kmol/hD = FWD W F X -X X -X = 105.860.02-0960.02-0.48⨯ = 51.80 kmol/hW = F －D = 54.06 kmol/h3. 塔板数的确定 3.1 确定理论塔板数3.1.1由苯-甲苯气液平衡数据绘制x-y ， t-x-y 图苯(A)-甲苯( B)饱和蒸汽压数据：由公式： y = 000BA B P P P P -- , y = x P P A 0 计算得苯-甲苯的t-x-y 数据如下：由上表数据绘制得x-y ， t-x-y 图（见附图 2）用作图法求R min 并选取R本设计的进料状态选取的是泡点进料，即q=1,q 线方程为：0.48X X F == 作图得694.0=P yR min =DD X X --P Py y = 48.0694.0694.00.96-- = 1.29R = 1.6R min = 2.1由此可得精、提馏短的操作线方程分别为： y = 0.68x+ 0.31 y = 1.3x – 0.008 3.1.3 用图解法求理论板数N T求解过程见附图 2，总理论板数N T =13（包括塔釜）。
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。
苯-甲苯分离精馏塔设计
摘要在化工生产中，精馏是最常用的单元操作,，是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
塔设备一般分为级间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。
70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。
随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔。
苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。
关键词：苯甲苯精馏塔第一章文献综述1.1苯1.1.1苯的来源工业上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生产，甲苯歧化、烷基苯脱烷基等过程也是苯重要的工业来源，由煤焦化副产提供的苯占的比例已经很小。
不同国家和地区的苯供应情况各不相同：美国主要从重整汽油中获得；西欧主要来自裂解汽油；中国则主要由重整汽油及炼焦副产品生产。
由重整汽油及裂解汽油分离苯在石脑油经催化重整所得的重整汽油中，约含苯6％（质量），用液-液萃取法将重整汽油中芳烃分出，再精馏得到苯、甲苯、二甲苯。
由烃类裂解得到的裂解汽油中，苯含量最高可达40％（质量）,工业上也用液-液萃取的方法从中抽提芳烃,然后精馏得苯等芳烃组分,但萃取前需先用催化加氢方法除去裂解汽油中的烯烃及含硫化合物等杂质。
（见芳烃抽提）脱烷基制苯所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯，由芳烃的供需平衡决定。
烷基苯脱烷基工艺可分为催化脱烷基法和热脱烷基法。
催化脱烷基法反应温度500～650℃，压力3.0～7.0MPa,用负载于氧化铝上的铬、钴或钼系催化剂，特点是能耗低，但因催化剂易结焦，需有较大的氢／烷基苯比，俗称氢油比。
此外，还要求原料中非芳烃含量不能太高。
热脱烷基法允许原料中非芳烃含量较高,反应温度比催化脱烷基法高约100～200℃，压力为3.0～10.0MPa，特点是操作比较简单,但能耗大、反应器材料要求高。
两种脱烷基法流程十分相似(图2),其主要差异只是在反应器构造上。
原料与氢混合加热后进入反应器。
反应后，混合物经冷却进入气液分离器，分出氢气等气相物料。
苯甲苯精馏塔计算示例
求得 ： tW =108.97℃ c.进料液温度 t F
求得： t F =94.52℃
2
沈阳化工学院学士学位论文
第一部分 工艺计算
(3)回流比的确定 (3)
a、已知泡点进料 q = 1 且求得 tF =94.52℃
在此温度下，利用表 1-1 内插法计算苯和甲苯的饱和蒸汽压,
94.52 − 80.2 p 0 A − 760 p 0 B − 300 = = 100 − 80.2 1344 − 760 559 − 300
t F = 94.52 温度下，查表苯，甲苯的粘度分别是 0.265 和 0.285
µ
LF
= µ ∗ x F + µ ∗ (1 − x F )
1 2
=0.265*0.4402+0.285*（1-0.4402） =0.276
−0.245 ET = 0.49 × （2.43 × 0.276） = 0.539
= 1.51 d、R = 1.2 Rmin = 1.2 *1.51 = 1.81
1.3 物料衡算 物料衡算
已知： D ! =
2.8 × 10 7 =3607.5kg/h 330 × 24 × 0.98
M
D
=78.35kg/mol D! =46.04kmol/h MD
D=
根据物料恒算方程： F=D+W F=46.04+W
= 116.44*0.0352+142.20*(1 –0.0352) = 141.29
kj /(kmol*k)
tF 温度下：
Cp（F）= Cp1 * XF + Cp2(1 – XF)
= 119.93 * 0.4402 + 137.15*(1 – 0.4402) = 126.05
苯甲苯二元物系浮阀式精馏塔设计
目录摘要 0绪论 (1)设计方案的选择 (2)第一章工艺计算 (2)1.1物料衡算 (3)1.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (3)1.2 物性参数的计算 (3)1.2.1 温度的计算 (3)1.2.2 密度的计算 (4)1.2.4混合物的黏度 (7)1.2.5 相对挥发度的计算 (8)1.3.理论塔板数及实际塔板数的计算 (9)1.3.1 最小回流比的计算 (9)1.3.2 操作线方程的确定 (9)1.3.3 精馏塔理论板数的计算 (9)1.3.4全塔效率计算 (10)第二章板式塔主要的工艺尺寸的设计计 (12)2.1.1操作压力计算 (12)2.1.2 热量衡算 (12)①加热介质的选择 (12)②比热容的计算 (12)2.1.3 气液相体积流量的计算 (15)2.2塔体工艺尺寸的计算 (15)2.2.1精馏塔塔径的计算 (15)2.3塔板工艺尺寸的计算 (17)2.3.1溢流装置的设计 (17)2.3.2浮阀布置设计 (18)2.3.3浮阀板流体力学验算 (19)2.4塔板负荷性能图 (21)2.4.1液沫夹带线的绘制 (21)2.4.2液泛线的绘制 (21)2.4.3漏液线的绘制 (22)2.4.4液相负荷的下限线的绘制 (22)2.4.5液相负荷的上限线的绘制 (22)2.4.6小结 (23)第三章辅助设备及选型 (23)3.1 接管的计算与选择 (23)3.1.1进料管的选择 (23)3.1.2回流管的选择 (24)3.1.3釜底出口管路的选择 (24)3.1.4塔顶蒸汽管 (24)3.1.5 加料蒸汽管的选择 (24)第四章塔总体高度的计算 (24)4.1塔的顶部空间高度 (25)4.2塔的底部空间高度 (25)结果汇总表.......................................... .. (26)参考文献 (27)结束语............................... . (27)摘要浮阀塔是化工生产中主要的传质设备。
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]
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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。
精馏塔(浮阀塔)的设计
课程设计（论文）浮阀精馏塔的工艺设计说明书题目名称苯—甲苯溶液精馏装置精馏塔设计课程名称化工原理学生姓名雷素兰学号**********系专业生化系2010级化学工程与工艺指导教师胡建明2012年12月25 日目录一、设计任务书 (3)二、概述 (4)三、设计方案的确定和流程说明 (4)四、物料衡算 (5)1.设计条件 (5)2．全塔物料衡算 (6)五、设备设计与选型 (7)1. 精馏塔工艺设计 (7)2.塔内气液负荷 (11)3.计算塔径、确定板间距 (13)六、塔板结构设计 (14)1.溢流装置 (14)2.塔板布置 (15)七、浮阀塔流体力学验算 (17)1.塔板压降 (17)2.塔板负荷性能 (19)八、精馏塔结构尺寸设计 (23)九、参考文献 (26)十、总结 (27)十一、致谢 (27)十二、附工程图纸 (28)概述塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。
本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。
设计方案的确定和流程说明1.塔板类型:精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。
本设计采用浮阀塔板。
2. 加料方式:加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。
采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
故本设计采用泵直接加料。
3. 进料状况:进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。
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。
分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计
题目：分离苯一甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计第一章：前言1.1 文献综述1.2中英文摘要及关键词1.3相关符号说明第二章：工艺条件的确定和说明2.1设计参数2.2操作压力2.3进料状况2.4加热剂及加热方式2.5冷却剂及进出口温度第三章：流程的确定和说明3.1流程的说明3.2设置各设备的原因第四章：精馏塔的设计计算4.1物料衡算4.2回流比的确定4.3板块数的确定4.4相关物性参数4.5汽液负荷的计算4. 6精馏塔工艺尺寸的计算4.7塔板流动性能校核4.8塔板负荷性能图4.9主要工艺接管尺寸的选取4.10塔顶冷凝器的热负荷4.11塔底再沸器的负荷4.12原料预热器的热负荷第五章：主要计算结果列表5.1精馏段5.2提留段1.4相关物性参数1)苯和甲苯的物理参数(2) 饱和蒸汽压苯、甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算:(3) 苯、甲苯的相对密度(4) 液体表面张力(5) 苯甲苯液体粘度第二章工艺条件的确定和说明2.1 设计参数（1）设计规模：苯- 甲苯混合液年产量为12000t ／a（2）生产制度：年开工300天，每天24 小时连续生产（3）原料组成：苯含量为40%（质量分数，下同）（4）进料状况：15C时进料，常压精馏（5）分离要求：塔顶苯含量不低于99%，塔底苯含量不大于2%（6）建厂地区：大气压为760mmHg自来水年平均温度为15C平均温度t m2.2 确定进料状态2.2.1 平均分子量对进料板：x F=0.440，y F=0.660M V m F=y F M A+( 1-y F) M B=82.88kg/mol M L m F=x F M A+( 1-x F)M B=85.96kg/mol 对塔底：x W=0.023，y W=0.055 M V m W=y W M A+( 1-y W) M B==91.36kg/mol M L m W=x W M A+( 1-x W) M B=91.81kg/mol 对塔顶：x D=0.991 y D=0.996M V m D=y D M A+(1-y D) M B=78.1 7kg/mol M L m D=x D M A+( 1-x D)M B=78.24kg/mol 气相平均摩尔分子量M V m=( M V m D+M V m F) /2=80.53kg/mol塔底液相平均密度1LmF精馏段液相平均密度?LmUmD JmF2-806.72kg/m 3提馏段液相平均密度-lmUmW JmF=789.33kg/m 3M V m'= (M V m W +M V m F ) /2=87.12kg/mol 液相平均摩尔分子量M L m= (M L m D +M L m F ) /2=82.1kg/mol M L m'= (M L m w +M L m F ) /2=88.89kg/mol2.2.2平均密度——(a 为质量分数)ppp■ m ' Ima ' Imb(1)对塔底:t m “09.46C 时，由内插法 匚=780.67kg/m 3 订=780.84kg/m 3a A a B —3AB= UmF = 780.08kg/mAB(2)对进料：t F = 92.97E ,由内插法 \ =780..05kg/m 3，:订=797.26kg/m 3 进料液相平均密度 ——=-0A •鱼=『LmF = 789.51kg/m 3°LmF°A(3)对塔顶：t D =80.09C 时，由内插法= 814.9kg/m 3 ,「B = 809.91kg/m 3塔顶液相平均密度士宅著—81叽卅精馏段气相平均密度Lm 二匕^ = 3.01kg/m 3RT I提馏段气相平均密度 二二空^江二3.42kg/m 3vmRTP + P全塔气相平均密度 5=4= 3.22kg/m 3全塔液相平均密度「m 二 798.03kg /m 3对塔顶，由内插法, 对进料，由内插法, 对塔底，由内插法,2.2.3表面张力fn由公式：；冷-' X iGi 4t D =80.09°C,二m ^21.26mN/m^nb ^21.68mN/m t F =92.97C,二ma =19.70mN/m^^^ = 20.40mN/m t w =109.46C,二ma ^17.78mN/m ^mb =18.49mN/m 进料板表面张力 一=0.44 19.70+0.56 20.40=20.09mN/m 塔顶表面张力 二 m =0.991 21.26+0.009 21.68=21.26mN/m 塔底表面张力 一用0.023 17.78+0.97718.49=18.47mN/m提馏段表面张力平均值-m 提=19.29 mN/m 精馏段表面张力平均值•二m 精 =20.68 mN/m2.2.4液体黏度7m由公式：ni =1对塔顶， 由内插法， t D =80.09C ，"aD =0.308mPa s,」bD =0.318mPa s 对进料， 由内插法， t F =92..97C ，l aF =0.272mPa s^l bF =0.280mPa s对塔底， 由内插法， t w 二 109.46C ，"aw 二 0.234mPa s,」bw 二 0.255mPa s进料处平均黏度J m=0.276 mPa s塔顶处平均黏度 JmD =0.307 mPa s 塔底处平均黏度 JmW =0.253 mPa s提馏段液体黏度平均值J m'=m+L mW /2=0.265 mPa s精馏段液体黏度平均值Jm = O- m”L mD /2=0.292 mPa s(R min ) 1 [X D:-1[X F：(1 _X D)]「1-X F]2.5冷却剂及进出口温度精馏段平均温度t m= (t F+t D) /2=86.53°C提馏段平均温度t m= (t w+t D) /2=101.22o C全塔平均温度t= (86.53+101.22) /2=93.88C第四章流程的确定和说明4.1物料衡算3原料液处理量G F J200°101666.67kg/h300 x 24F -1666.67/M F =18.123kmol/h总物料衡算F=D+W ( 1)苯的物料衡算F X F二D X D+W X W(2)由1、2两式联合解得：F (XF -X W)D =XD - X WW =F -DD=7.883kmol/h W=10.240kmol/h 4.2回流比的确定对于q=1的饱和液体进料，有如下公式(参考文献6,公式10-45) 由(参考文献6)图10-1及表10-2,可知，当XF =0.440时，；当X D =0.991 时，t2=80.2°C；相平衡方程 Y m 1L ' 'V 'X mW 3 6. 136x w= x 血 V ' 2 5. 8 9 6°q. 2)40122 5. 8961. 39肖0. 0 05第一块板的气相组成应与回流蒸汽的组成一致，所以有 Y n =,联立相平衡方程及精馏段操作线，逐板计算 y2.475 -1.475yx^i = 0.988 x 2 二 0.977 x 3 = 0.959由(参考文献6)表10-3，可知，―2.60 2.35 =2.4752则 R min —坯一逊士6 =1.5232.475-1 0.4401 - 0.440取操作回流比 Rpt =1.5R min =1.5 1.523 = 2.285 4.3板块数的确定 (1) 理论板数的计算精馏段操作线方程：y "1#X n 倉皿6 (303)ax2.475x 八1 -(a -1)x 一 1 -1.475x提馏段 操作线方程：L'RDF =2.285 7.883 18.123 = 36.136 kmol/hV 』(R1D =(2.2 8 5 1 ) 7 三 88 I3moi/h然后可以根据平衡方程可得X 1，从第二块板开始应用精馏段操作线方 程求Y n ,用平衡方程求x n ,直到x n <X F ,共需》1块精馏板，第n 块板为进料板。
苯甲苯浮阀式精馏塔的计算与设计说明
化工学院化工原理课程设计题目：苯—甲苯连续精馏塔设计化工原理课程设计任务书一、设计题目：苯—甲苯连续精馏塔设计二、原始数据及条件原料：苯的含量X f0为37%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶苯的含量X d0不低于95.5%塔底苯的含量X w0不高于1%建厂地址：市三、设计要求（一）编制一份设计说明书，主要容包括：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、精馏塔的设计计算5、附属设备的选型和计算6、设计结构列表7、设计结果的讨论和说明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（三）绘制精馏塔的工艺条件图四、设计日期：2010年11月08日至2010年12月13日目录任务书 (1)摘要 (Ⅱ)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 (5)2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (6)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (6)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (7)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 (10)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (12)3.4 塔板流体力学校核 (15)3.5 塔板符合性能图 (17)第 4 章热量衡算 (21)4.1 热量衡算示意图 (21)4.2 热量衡算 (21)第 5 章塔附属设备的计算 (25)5.1 筒体与封头 (25)5.2 除沫器 (25)5.3 裙座 (25)5.4 塔总体高度的设计 (25)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (26)5.6 进料管的设计 (27)5.7 泵的选型 (27)5.8 贮罐的计算 (28)第 6 章结论 (29)6.1 结论 (29)6.2 主要数据结果总汇 (29)结束语 (30)参考文献 (31)附录1主要符号说明 (32)附录2 程序框图 (34)附录3 精馏塔工艺条件图 (35)附录4 生产工艺流程图 (36)教师评语 (37)摘要本次化工原理课程设计，设计出了苯—甲苯得分离设备—连续浮阀式精馏塔。
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3、设备型式：筛板塔三、设计内容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全塔效率估算 (8)3.6求实际板数 (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)4.3平均摩尔质量计算 (10)4.4平均密度计算 (11)4.5液体平均表面张力计算 (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)9.2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)10.3塔顶蒸汽管 (32)10.4回流管 (32)10.5再沸返塔蒸汽管 (32)11 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内分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为20.5th，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化工原理及化工机械基础课程设计分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计中文摘要：目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。
浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。
其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。
其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。
关键词：气液传质分离精馏浮阀塔Abstract:Currently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process. The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air. The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray. And then draw the dray load map.目录第一章前言 (3)1.1 精馏及精馏流程 (3)1.2 精馏的分类 (3)1.3 精馏操作的特点 (4)1.4 塔板的类型与选择 (4)1.5 相关符号说明 (5)1.6 相关物性参数 (6)第二章设计任务书 (7)第三章设计内容.............................................................................................................. ..83.1 设计方案的确定及工艺流程的说明 (8)3.2 全塔的物料衡算 (8)3.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (8)3.2.2 平均摩尔质量 (8)3.2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率........................................................ .93.3 塔板数的确定 (9)3.3.1 平衡曲线的绘制....................... . (9)3.3.2 操作回流比的确 (10)3.3.3 理论塔板数的确定 (11)3.4 塔的精馏段操作工艺条件及计算 (13) (13)3.4.1 平均压强Pm. (13)3.4.2 平均温度Pm.3.4.3 平均分子量M (13)m (14)3.4.4 液体的平均粘度μL,m3.4.5 液体的平均密度ρ (15)3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)3.5.1 塔径的计算 (16)3.5.2精馏塔有效高度的计算 (17)3.6 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 (17)3.6.1溢流装置计算 (17)3.6.2塔板布置 (18)3.7 浮阀的布置 (19)3.7.1 阀孔速度 (19)3.7.2 开孔率 (19)3.7.3 阀孔总面积 (20)3.7.4 浮阀总数 (20)3.7.5 塔板上布置浮阀的有效操作面积 (20)3.7.6 浮阀的排列 (20)3.8 筛板的流体力学验算 (21)3.8.1塔板压降 (21)3.8.2 液面落差和液沫夹带 (22)3.8.3 漏液 (22)3.8.4 液泛 (22)3.9 塔板负荷性能图 (23)3.9.1漏液线 (23)3.9.2 液沫夹带线 (23)3.9.3 液相负荷下限线 (24)3.9.4 液相负荷上限线 (24)3.9.5液泛线 (24)第四章附属设备的选型及计算 (27)4.1 塔体总高度 (27) (27)4.2 塔顶空间HD4.3 人孔数目 (27)4.4 塔底空间H (27)B4.5 裙座的选型 (29)第五章相关机械设备的强度校核 (29)5.1 设计条件 (29)5.2塔壳和封头厚度的计算 (30)5.3塔设备质量载荷计算 (30)5.4风载荷与风弯矩计算 (32)5.5地震弯矩计算 (34)5.6偏心弯矩计算 (35)5.7各种载荷引起的轴向应力 (35)5.8塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (37)5.9塔体水压试验和吊装时的应力校核 (39)5.10基础环的设计 (40)5.11地脚螺栓计算 (41)第六章设计过程的评述和讨论 (42)附：1.设计筛板结果汇总表 (44)2.精馏工艺流程图 (45)3. 参考文献 (46)4.课程设计心得 (46)第一章前言1.1 精馏及精馏流程精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
分离苯甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计方案
分离苯甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计方案设计方案的选择和论证1设计流程本设计任务为分离苯 __甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，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。
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，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。
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。
塔板工艺计算流体力学验算全塔热量衡算塔负荷性能图塔附属设备计算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浮阀式连续精馏塔。
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。
塔顶冷凝器可采用全凝器、分凝器- 全能器连种不同的设置。
在这里准备用全凝器，因为可以准确的控制回流比。
此次设计是在常压下操作。
因为这次设计采用间接加热，所以需要再沸器。
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、本设计采用连续精馏操作方式。
2、常压操作。
3、20℃进料。
4、间接蒸汽加热。
5、选 R=2Rmin。
6、塔顶选用全凝器。
7、选用浮阀塔。
在此使用浮阀塔，浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点，其突出优点是可以根据气体的流量自行调节开度，这样就可以避免过多的漏液。
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吉林化工学院化工原理课程设计题目：苯—甲苯连续精馏塔设计化工原理课程设计任务书一、设计题目：苯—甲苯连续精馏塔设计二、原始数据及条件原料：苯的含量X f0为37%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶苯的含量X d0不低于95.5%塔底苯的含量X w0不高于1%建厂地址：吉林市三、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、精馏塔的设计计算5、附属设备的选型和计算6、设计结构列表7、设计结果的讨论和说明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（三）绘制精馏塔的工艺条件图四、设计日期：2010年11月08日至2010年12月13日目录任务书 (1)摘要 (Ⅱ)第 1 章绪论 (1)1.1设计流程 (1)1.2 设计思路 (2)第 2 章精馏塔的工艺设计 (2)2.1产品浓度的计算 (2)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (3)2.3 物料衡算 (4)2.4精馏段和提馏段操作线方程 (5)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (5)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (5)第 3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (6)3.1 物性数据计算 (6)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (8)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (10)3.4 塔板流体力学校核 (13)3.5 塔板符合性能图 (15)第 4 章热量衡算 (18)4.1 热量衡算示意图 (18)4.2 热量衡算 (18)第 5 章塔附属设备的计算 (21)5.1筒体与封头 (21)5.2 除沫器 (21)5.3 裙座 (22)5.4 塔总体高度的设计 (22)5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (22)5.6 进料管的设计 (23)5.7 泵的选型 (23)5.8 贮罐的计算 (25)第 6 章结论 (25)6.1 结论 (25)6.2 主要数据结果总汇 (25)结束语 (27)参考文献............................................................................................................ 错误！未定义书签。
附录1主要符号说明 ................................................................................. 错误！未定义书签。
附录2 程序框图 (28)附录3 精馏塔工艺条件图 ..................................................................... 错误！未定义书签。
附录4 生产工艺流程图........................................................................... 错误！未定义书签。
教师评语.................................................................................................... 错误！未定义书签。
摘要本次化工原理课程设计，设计出了苯—甲苯得分离设备—连续浮阀式精馏塔。
进料摩尔分数为0.41，使塔顶产品苯的摩尔含量达到0.965，塔底釜液摩尔分数为0.035。
综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对苯—甲苯溶液进行分离提纯。
按照逐板法计算理论塔板数为12块，其中精馏段塔板数为5块，提馏段塔板数为7块。
根据经验是算得全塔效率为0.538，塔顶使用全凝器，泡点回流。
精馏段实际板数为10块，提馏段实际板数为13块，实际加料板位置在第11块板。
由精馏段的工艺计算得到塔经1m，塔总高16.7m。
通过流体力学验算表明此塔的工艺尺寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精馏塔有较好的操做性能，精馏段操作弹性为1.48。
塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。
用133.3℃饱和水蒸气加热，饱和水蒸气走壳程，进料液走管程。
关键词：苯—甲苯浮阀精馏物料衡算绪论1.1 设计流程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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
设计流程框图如下：任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。
贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；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。
简易流程如下，具体流程见附图。
1-原料罐，2-进料罐，3-苯、甲苯精馏塔，4-塔顶全凝器，5-再沸器 1.2 设计思路本次课程设计的任务是设计苯—甲苯精馏塔，塔型为浮阀式板塔，进料为两组份进料，且苯与甲苯的挥发度有明显差别，可用一个塔进行精馏分离。
要分离的组分在常压下均是液体，因此操作在常压下即可进行，进料为泡点进料，需预热器。
同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不许汽相出料，故采用全凝，又因所设计的塔较高，应用泵强制回流。
1.2.1加热方式本设计的加热方式为塔底间接加热。
1.2.2回流比的选择选择操作回流比为最小回流比的2倍。
1.2.3塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 冷凝方式为全凝,冷却介质为冷水。
精馏塔的工艺设计 产品浓度的计算M 苯=78.11 ， M 甲苯=92.14 摩尔分数 X F =0.41X D =0.965 X W =0.035 摩尔质量M F =X F M 苯+（1-X F ）M 甲苯=0.4139.8614.92)41.01(11.78=⨯-+⨯kg/kmol kmol kg M X M X M D D D /60.7814.92965.0111.78965.01=⨯-+⨯=-+=）（）（甲苯苯kmol kg M X M X M W W W /65.9114.92035.0111.78035.01=⨯-+⨯=-+=）（）（甲苯苯 2.2 平均相对挥发度的计算 温度计算表2.1苯—甲苯的气液平衡与温度的关系表[1] 温度 /0C苯/%(mol 分率) 温度/0C苯/%(mol 分率) 温度/0C苯/%(mol 分率)FDW1F22345液相 气相 液相 气相 液相 气相 110.6 0 0 95.2 39.7 61.8 84.4 80.3 91.4 106.1 8.8 21.2 92.1 48.9 71.0 82.3 90.3 95.7 102.2 20.0 37.0 89.4 59.2 78.9 81.2 95.0 97.9 98.6 30.0 50.0 86.8 70.0 85.3 80.2 100.0 100.0用内插法求得F t 、D t 、W tF t :C t t F F ︒=⇒--=--76.947.39412.959.487.391.922.95D t :C t tD D ︒=⇒--=--9.800.1005.962.800.950.1002.812.80 W t :C t t W W ︒=⇒--=--86.10905.36.1102.2101.10066.110 故由上塔顶温度C t D ︒=9.80气相组成 %27.970.1001002.809.800.1009.972.802.81:=⇒--=--D D D y y y进料温度C t F ︒=76.94气相组成 %49.601008.6176.942.950.718.611.922.95:=⇒--=--F FF y y y塔底温度C t W ︒=86.109气相组成 %49.3100086.1096.1102.2101.1066.110:=⇒--=--W WW y y y由上温度和气相组成来计算相对挥发度2032.2)41.01/()6288.01(41.0/6288.06049.0,41.0=--=∂⇒==F F F y X2923.1)965.01/()9832.01(965.0/9832.09727.0,965.0=--=∂⇒==D D D y X9970.0)035.01/()0287.01(035.0/0287.00349.0,035.0=--=∂⇒==W W W y X则精馏段平均相对挥发度7478.121=∂+∂=∂DF提馏段平均相对挥发度1447.122=∂+∂=∂WD1.3 最小回流比的计算和适宜回流比的确定2.2.1 最小回流比的计算由Antonie 方程 ，CT BA p +-=︒ln ︒p ——温度T 时的饱和蒸汽压 T ——温度，KA,B,C ——Antonie 常数表2.2 常数下Antonie t F [1]A BC苯16.0137 3096.52 -53.67 甲苯15.90082788.51-52.36则 ： 06.736.5215.27376.9451.2788-9008.15ln =-+=︒）（苯p mmHg p 45.1164=︒苯16.667.5315.27376.9452.30960137.16ln =-+-=︒）（甲苯p mmHg p 43.473=︒甲苯故 47.243.47345.1164==︒︒=∂甲苯苯p p最小回流比即为49.1]41.01)965.01(47.241.0965.0[147.21]1)1([11min=--⨯-⨯-=--∂-⨯-∂=F D F D X X X X R2.2.2 适宜回流比的确定设计中令回流比98.249.122min =⨯==R R 1.4 物料衡算F : 进料量（Kmol/s ） F X =0.41 原料组成（摩尔分数，下同） D ：塔顶产品流量（Kmol/s ） D X =0.965 塔顶组成 W ：塔底残夜流量（Kmol/s ） W X =0.035塔底组成进料量 ：s kmol h kmol F /021.0/75==物料衡算式为 ：sKm ol W s Km ol D W D W D WX DX FX W D F W D F /012.0,/104.8035.0965.041.0021.0021.05=⨯=⇒⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=⨯+=⇒⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+=-因R=2.98s Kmol D R L /025.0104.898.23=⨯⨯=⨯=-s Kmol F q L L /045.0021.0965.0025.0=⨯+=⨯+='skmol F q V V sKmol D R V /033.0)1('/033.0104.8)198.2()1(3=--==⨯⨯+=+=-表2.3物料衡算结果表1物料 流量（kmol/s ）组成进料F 0.021苯 0.41 甲苯 0.59 塔顶产品D3104.8-⨯苯 0.965甲苯 0.043 塔底残夜W012.0苯 0.035 甲苯 0.988表2.4 物料衡算结果表2物料物流（kmol/s ）精馏段上升蒸汽量V 0.033 提馏段上升蒸汽量V ' 0.033 精馏段下降液体量L 0.025 提馏段下降液体量L '0.0451.5 精馏段和提馏段操作线方程精馏段操作线方程 ：24.075.0104.8033.0965.0033.0025.03+=⇒⨯⨯+=+=-x y x X V D x V L y D （1）提馏段操作线方程 ：013.038.1035.0033.0012.0033.0045.0-'='⇒⨯-='-'''='x y x X V W x V L y W （2）1.6 逐板法确定理论板数及进料位置（编程）因47.2=∂，得出相平衡方程x x x x y 47.2147.2)1(1+=-∂+∂=或yyx 47.147.2-=（3）又因为塔顶有全凝器，所以965.01==D X y 代入相平衡方程得918.01=x 代入（1）式得929.02=y 再代入（3）式得841.02=x 反复计算得41.0374.0,596.0475.0,691.0602.0,789.0723.0,871.066554433=<========q X x y x y x y x y将6x 代入（2）式得503.07=y 代入（3）得285.07=x 反复计算得 035.0016.0,058.0037.0,086.0072.0,160.0125.0,261.0199.0,380.012121111101091888=<==========W X x y x y x y x y x y总理论板数为12块（包括再沸器），第6块板加料，精馏段需5块板，提馏段需7块。