苯―甲苯 精馏分离板式塔设计
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―甲苯精馏分离板式塔设计
板式精馏塔设计任务书设计者：班级学号：指导老师：日期：一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计设计一座苯―氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯28000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，原料液中含氯苯30%（以上均为质量分数）二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（氯苯）20000吨/年塔顶馏出液含氯苯≤2%塔顶馏出液含苯%≥98塔底釜残液含氯苯%≥998.塔底釜残液含苯%≤2.0产品纯度99.8%操作周期7200小时/年进料组成50%塔效率60%2、操作条件操作压力常压（表压）进料热状态泡点进料回流比 2塔底加热蒸气压力0.5MP（表压）单板压降：≤0.7 kPa3、塔板类型筛板4、工作日每年300天每天24小时连续运行5、厂址三、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。
四、设计基础数据其他物性数据可查相关手册目录1.精馏塔的概述 (4)1.1塔设备的类型 (4)1.2塔设备的性能指标 (4)1.3 板式塔与填料塔的比较 (5)1.4精馏原理 (5)2．设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟订 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算 (6)4.1.设计方案的确定 (6)4.2.精馏塔的物料衡算 (8)4.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (9)4.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9)4.2.3物料衡算 (9)4.3.塔板数的确定 (10)4.3.1理论板层数NT的求解 (10)4.3.2实际板层数的求取 (12)4.4.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)4.4.1 精馏段操作压力计算 (12)4.4.2提馏段操作压力的计算 (12)4.4.3操作温度计算 (13)4.4.4平均摩尔质量计算 (13)4.4.5平均密度的计算 (14)4.4.6液体平均表面张力计算 (15)4.4.7液体平均黏度的计算 (16)4.5.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (16)4.5.1.塔径的计算 (16)4.5.2精馏塔有效高度的计算 (18)4.6.塔板主要工艺尺寸的计算 (18)4.6.1溢流装置计算 (18)4.6.2塔板布置 (19)4.7.筛板的流体力学验算 (21)4.7.1塔板压降 (21)4.7.2液面落差 (22)4.7.3液沫夹带 (22)4.7.4液漏 (22)4.7.5.液泛 (23)4.8.塔板负荷性能图 (23)4.8.1漏液线 (23)4.8.2液沫夹带线 (24)4.8.3液相负荷下限线 (25)4.8.4液相负荷上限线 (25)4.8.5液泛线 (25)五、设计小结 (28)六、参考资料 (29)设计说明书一、精馏塔的概述1.1塔设备的类型设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。
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。
苯甲苯精馏分离板式塔设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯精馏分离板式塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210020姓名: 屈渊指导教师: 王海平2016年11月20日化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务与操作条件1.设计任务生产能力（进料量）85000 吨/年操作周期7920 小时/年进料组成46% （苯）（质量分率，下同）塔顶产品组成≥98% （苯）塔底产品组成≤1.0% （苯）回流比，自选单板压降≤700Pa2.操作条件操作压力塔顶为常压进料热状态进料温度20℃加热蒸汽0.25Mpa(表压)3.设备型式筛板塔4.厂址河北省三、设计内容1.设计方案的选择与流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高与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、总压降与接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图与精馏工艺条件图7.设计评述目录1.设计方案的确定 (1)2. 精馏塔工艺的设计 (3)2.1产品浓度的计算 (3)2.1.1原料液与塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)2.1. 2原料液与塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)2.2物料衡算 (3)2.3最小回流比的确定 (4)2.4精馏段和提馏段操作线方程 (5)2.4.1求精馏塔的气液相负荷 (5)2.4.2求操作线方程 (5)2.5精馏塔理论塔板数与理论加料位置 (5)2.6实际板数的计算 (5)3. 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (7)3.1物性数据计算 (7)3.1.1操作压力计算 (7)3.1.2操作温度 (8)3.1.3平均摩尔质量计算 (8)3.1.4平均密度计算 (9)3.1.5液体平均表面张力计算 (10)3.1.6液体平均黏度计算 (11)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (12)3.2.1精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)3.2.2塔板主要工艺尺寸的计算 (14)3.3筛板流体力学验算 (16)3.3.1塔板压降 (16)3.3.2 液面落差 (18)3.3.3液沫夹带 (18)3.3.4漏液 (18)3.3.5液泛验算 (19)3.4塔板负荷性能图 (19)3.4.1漏液线 (19)3.4.2液沫夹带线 (20)3.4.3液相负荷下限线 (22)3.4.4液相负荷上限线 (22)3.4.5液泛线 (22)4.接管尺寸的确定 (25)5.板式塔的结构与附属设备 (26)筛板塔设计一览表 (28)参考文献 (30)主要符号说明 (31)致谢 (32)摘要：本设计采用筛板塔分离苯和甲苯，通过图解理论板法计算得出理论板数为21块，回流比为1.5，算出塔板效率0.54，实际板数为39块，进料位置为第18块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，全塔高19.975米，每层筛孔数目为5739。
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--精馏分离板式塔设计
一设计题目：苯—甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量）7000吨／年操作周期300天／年进料组成35%（质量分率，下同）塔顶产品组成99.8%塔底产品组成0.2%2、操作条件操作压力 4 kPa （表压）进料热状态泡点进料单板压降≯0.7 kPa回流比： R=2Rmin 由设计者自选塔顶采用全凝器泡点回流塔釜采用间接饱和水蒸气加热全塔效率为0.63、设备型式筛板精馏塔4、厂址荆门地区三、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）塔和塔板主要工艺结构的设计计算（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、设计要求1、设计程序简练清楚，结果准确并有汇总表。
2、计算公式、图表正确并注明来源，符号和单位要统一。
五、设计时间：四周注意事项：1、写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源；2、每项设计结束后，列出计算结果明细表3、图、表分别按顺序编号4、按规定的时间进行设计，并按时完成任务四、要求（1）对精馏过程进行描述（2）对精馏过程进行物料衡算和热量衡算（3）对精馏塔进行设计计算（4）对精馏塔的附属设备进行选型（5）画一张精馏塔的装配图（6）编制设计说明书符号说明英文字母Aα－阀孔的鼓泡面积m 2Af－降液管面积 m2AT－塔截面积 m2b －操作线截距c －负荷系数（无因次）c－流量系数（无因次）D －塔顶流出液量 kmol/hD －塔径 md－阀孔直径 mET－全塔效率（无因次）E －液体收缩系数（无因次）ve－物沫夹带线 kg液/kg气F －进料流量 kmol/hF－阀孔动能因子 m/sg －重力加速度 m/s2HT－板间距 mH －塔高 mHd－清液高度 mhc－与平板压强相当的液柱高度 mhd－与液体流径降液管的压降相当液柱高度 mhr－与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度 mhf－板上鼓泡高度 mhL－板上液层高度 mh－降液管底隙高度 mh－堰上液层高度 m02v－与板上压强相当的液层高度 mhphσ－与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度 m h－溢液堰高度 m2vK －物性系数（无因次）－塔内下降液体的流量 m3/sLs－溢流堰长度 mLwM －分子量 kg/kmolN －塔板数－实际塔板数NpN－理论塔板数TP －操作压强 PaΔP－压强降 Paq －进料状态参数R －回流比－最小回流比Rminu －空塔气速 m/sw －釜残液流量 kmol/hw－边缘区宽度 mc－弓形降液管的宽度 mwd－脱气区宽度 mwsx －液相中易挥发组分的摩尔分率y －气相中易挥发组分的摩尔分率z －塔高 m希腊字母α－相对挥发度μ－粘度 Cpρ－密度 kg/m3σ－表面张力下标r －气相L －液相l －精馏段q －q线与平衡线交点min－最小max－最大A －易挥发组分B －难挥发组分化工原理课程设计----------筛板塔的设计第一章流程及生产条件的确定和说明第一节概述流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器←~ 塔底产品冷却器→氯苯的储罐→氯苯精馏塔是现在化工厂中必不可少的设备，因此出现了很多种的精馏塔。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计湖南科技大学化工原理课程设计——苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计专业班级：应用化学二班姓名：李钰冰学号： 1006020221指导老师：杨明平、仇明华、刘和秀2012年12月24日~2013年1月4日10级应用化学专业板式精馏塔设计任务书一、设计题目：苯——甲苯连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件1 、进精馏塔料液含苯38% （质量），其余为甲苯2 、产品中苯含量不得少于96% （质量）3 、釜液中苯含量不得高于4% （质量）4 、生产能力：5.5 吨/ 小时5 、操作条件：(1) 精馏塔顶压强：4.5kPa （表压）(2) 进料热状态：自选(3) 加热蒸气：600kPa （表压）的饱和蒸气(4) 回流比：自选(5) 单板压降：≯0.7kPa三、设备型式：筛板塔四、厂址：湘潭地区（年平均水温20 ℃）五、设计内容（设计基础数据参见设计指导书）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计算⑴塔板、塔径及塔板结构尺寸的确定⑵塔板的流体力学验算⑶塔板的负荷性能图4 、设计结果概要或设计一览表5 、换热器的选型与计算6 、生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图及筛板布置图7 、对本设计的评述或有关问题的分析讨论六、按要求编制相应的设计说明书七、主要参考资料化工原理、化工原理课程设计指导书、化工工艺设计手册、物理化学手册八、指导老师组织人：刘和秀指导老师：杨明平、仇明华、刘和秀九、时间2012.12.24----2013.1.4前言化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品几乎都是有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纯态的物质。
芳香族化合物是化工生产中的重要的材料，可用来制备染料、树脂、农药、合成药物、合成橡胶，合成纤维和洗涤等等；苯与甲苯都是重要的化工原料，苯- 甲苯混合溶液的分离技术一直是一个重要的课题。
程设计(苯—甲苯分离板式精馏塔)
课程设计任务书2009～2010学年第二学期学生姓名：_石华端专业班级：_07级应用化学_指导老师：_______ 工作部门：_______一．课程设计题目设计一台苯—甲苯分离板式精馏塔二．设计要求1、设计一座苯-甲苯连续精馏塔，具体工艺参数如下：原料苯含量(m/m)：（25+0.5）%原料处理量：2万t/a产品要求（m/m）：x D = 0.98，x W=0.022、操作条件塔顶压力：常压进料热状况：泡点进料回流比：自选单板压降：≤0.7kPa加热方式：间接蒸气加热冷凝方式：全凝器，泡点回流年操作时数：8000h3、塔板类型浮阀塔板（F1重阀）三．课程设计内容1、精馏塔的物料衡算及塔板数的确定2、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计3、精馏塔的塔体及塔板工艺尺寸计算4、塔板的流体力学验算5、塔板的负荷性能图的绘制6、精馏塔接管尺寸计算7、绘制带控制点的生产工艺流程图(A3 图纸)8、绘制主体设备图(A2图纸)四．进度安排1.课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计书；2.设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务；3.计算设计阶段：物料衡算，热量衡算，主要设备工艺尺寸计算，塔盘工艺尺寸计算及流体力学计算;4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。
1. 课程设计的目的化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。
通过课程设计达到如下目的： 1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化；2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法；4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力；7．学会编写设计说明书。
苯_甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书
苯-甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书第一章绪论1.1 精馏塔设计任务常压操作的连续板式精馏塔内分离苯-甲苯混合物，间接蒸汽加热，生产时间为300/年，每天24小时，生产能力为18万吨/年，原料组成为0.46，塔顶组成为0.98，塔底组成为0.02 [1]。
1.1.1 操作条件塔顶压力：常压冷却水入塔温度：25℃冷却水出塔温度：45℃回流比：2.268单板压降：0.7KPa水蒸汽加热温度：120～160℃设备形式：筛板浮阀塔厂址：武汉地区1.2 精馏与筛板塔简介在工业生产中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。
蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。
按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。
按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。
此外，按操作是否连续分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
工业生产中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即苯-甲苯体系。
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。
前者代表是板式塔，后者代表则为填料塔。
筛板塔在十九世纪初已应用于工业装置上，但由于对筛板的流体力学研究很少，被认为操作不易掌握，没有被广泛采用。
五十年代来，由于工业生产实践，对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践，形成了较完善的设计方法。
筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3-8mm）和大孔径筛板（孔径为10-25mm）两类。
工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。
筛板的优点足结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。
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-甲苯板式精馏塔设计
合肥学院Hefei University化工原理课程设计题目: 板式精馏塔设计系别: 生物与环境工程系专业:_ 生物工程学号: 0902012008姓名: 黄洋指导教师: 王杏文老师目录一、设计方案的确定 (5)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原理液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)2.原料夜及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)3.物料衡算 (6)三、塔板数的确定 (8)1.理论塔板层数NT的求取 (8)1.1求最小回流比及操作回流比 (8)1.2求操作线方程 (8)1.3图解法求理论板层数 (8)2.塔板效率的估算 (8)3.实际板层数的求取 (9)四、精馏塔的工艺条件以及有关物性数据的计算 (10)1.精馏段体积流量 (10)1.1平均摩尔质量计算 (10)1.1.1塔顶平均摩尔质量计算 (10)1.1.2进料板平均摩尔质量计算 (10)1.1.3精馏段平均摩尔质量 (10)1.2平均密度的计算 (10)1.2.1气相平均密度计算 (10)1.2.2液相平均密度计算 (10)1.2.3精馏段液相平均密度 (11)2.提馏段的体积流量 (11)2.1平均摩尔质量计算 (11)2.1.1塔底平均摩尔质量计算 (11)2.1.2提馏段平均摩尔质量计算 (12)2.2平均密度 (12)2.2.1气相平均密度 (12)2.2.2液相平均密度 (12)2.2.3提馏段液相平均密度 (12)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)1.塔径的计算 (13)2.精馏塔有效高度的计算 (14)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)1.溢流装置计算 (15)1.1堰长lw (15)1.2溢流堰高度how (15)1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af (15)1.4降液管底隙高度h0 (15)2.塔板布置 (15)2.1塔板的分块 (16)2.2边缘区宽度确定 (16)2.3开孔区面积计算 (16)2.4筛孔计算及其排列 (16)七、筛板的流体力学验算 (16)1.塔板压降 (16)1.1干板阻力hc计算 (16)1.2气体通过液层的阻力h1计算 (17)1.3液体表明张力的阻力hσ计算 (17)2.液面落差 (17)3.液沫夹带 (17)4.漏液 (17)5.液泛 (18)八、塔板符合性能图 (19)1.漏液线 (19)2.液沫夹带线 (19)3.液相负荷下限线 (20)4.液相负荷上限线 (20)5.液泛线 (20)九、各接管尺寸的确定 (23)1．进料管 (23)2. 釜残液出料管 (23)3.回流液管 (23)4.塔顶上升蒸汽管 (24)十、主要符号说明 (25)十一、总结 (26)十二、参考资料 (27)十三、附图 (27)板式精馏塔设计任务书一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量） 4万吨／年操作周期 7200 小时／年进料组成 50% （质量分率，下同）塔顶产品组成 99%塔底产品组成 2%2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料冷却水 20℃加热蒸汽 0.2MPa3、设备型式筛板塔4、厂址安徽省合肥市三、设计内容：1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算(板式塔)( 1 ) 物料衡算;( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;( 3 ) 回流比的选择;( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;4、主要设备工艺尺寸设计( 1 ) 塔内气液负荷的计算;( 2 ) 塔径的计算;( 3 ) 塔板结构图设计和计算；( 4 )流体力学校核；( 5 )塔板负荷性能计算；( 6 )塔接管尺寸计算；( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
化工原理设计--苯—甲苯分离过程板式精馏塔设计
2008级化工原理课程设计化工原理课程设计设计题目：常压、连续精馏分离苯—甲苯混合体系目 录一、化工原理课程设计任务书 ................................................................................................... 1 二、设计计算 . (2)（一）确定设计方案的原则 ........................................................................................................... 2 （二）操作条件的确定 ................................................................................................................... 3 （三）.设计方案的选定及基础数据的搜集 ............................................................... 4 （四） 精馏塔的物料衡算 ........................................................................................... 8 （五） 塔板数的确定 (8)（一）理论板层数N T 的求取 ............................................................................... 8 (1)最小回流比的求取； ....................................................................................... 8 （2）求精馏塔的气、液相负荷 ........................................................................... 9 （3）求操作线方程 ............................................................................................... 9 （二）实际板层数的求取 .. (10)（六） 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)（1）操作压力计算 ............................................................................................. 10 （2）操作温度计算 ............................................................................................. 11 （3）平均摩尔质量计算 ..................................................................................... 11 （4）平均密度计算 (11)（七） 气液负荷计算 ................................................................................................. 13 （八） 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 . (13)(1) 塔径的计算 ................................................................................................... 13 （2）塔高的计算 . (14)（九） 塔板主要工艺尺寸的计算 (14)(1) 溢流装置计算 ............................................................................................... 14 （2）塔板布置 .. (15)（十） 筛板的流体力学验算 (16)(1) 气体通过筛板压强相当的液柱高度σh h h h l c p ++= (16)(2) 液面落差 (17)(3) 液沫夹带 (17)(5) 液泛 (17)塔板负荷性能图 (18)（1）漏液线 (18)(2) 液沫夹带线 (18)(3)液相负荷下限线 (19)(4)液相负荷上限线 (19)(5) 液泛线 (19)设计结果一览（表9） (21)三、个人心得体会及改进意见 (22)四、参考文献 (22)附录（符号说明） (23)2008级化工原理课程设计一、化工原理课程设计任务书板式精馏塔设计任务书（一）设计题目：设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔（二）设计任务及操作条件1、设计任务：原料处理量： f= 5300kg/h进料组成： X F=0,55（轻组分苯的摩尔分率，下同）塔顶产品组成: X D=0.91分离要求：回收率η=0.95全塔效率： 58%2、操作条件：平均操作压力：101.3 kPa回流比： R=1.8Rmin单板压降： <=0.7kPa工时：年开工时数7200小时泡点进料：q=1 Xq=Xe=X F（三）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。
化工原理课程设计之苯―甲苯精馏分离板式塔设计
化工原理课程设计苯―甲苯精馏分离板式塔设计《化工原理课程设计》任务书专业班级：一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力：（进料量） 90000 吨／年操作周期： 7200 小时／年进料组成：苯含量为40%（质量分数）塔顶产品组成： 98%（质量分数）塔底产品组成： 2% （质量分数）2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料单板压降：≤0.7 kPa3、设备型式板式精馏塔：筛板4、厂址三、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）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图6、设计评述及感想四、参考资料[1].陈敏恒，丛德兹等.化工原理(上、下册)(第二版).北京：化学工业出版社，2000[2].柴诚敬，刘国维，李阿娜.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，1995III 五、格式基本要求(1) 纸型：A4纸，单面打印或双面打印皆可；(2) 页边距：上3.5cm ，下2.5cm ，左2.5cm 、右2.5cm ； (3) 页眉：2.5cm ，页脚：2cm ，左侧装订； (4) 字体：正文全部宋体、小四；(5) 行距：多倍行距：1.25，段前、段后均为0，取消网格对齐选项。
(6) 包括封面、任务书、目录等，内容大概15～20页六、主要基础数据 1、苯和甲苯的物理性质2、常压下苯—甲苯的气液平衡数据以上为实验数据，也可用Antoine 公式计算：Ct BA P +-=)(log ο3、液相密度，kg/m 34、液体的表面张力，10-3N/ms5、液体粘度，10-3Pa·III目录《化工原理课程设计》任务书 (I)第一章设计方案的选择及流程说明 (1)概述 (1)设计方案确定 (2)第二章工艺计算 (4)一、相平衡 (4)二、物料衡算和操作线方程 (5)三、理论板数的计算 (7)理论塔板数的确定 (7)四、塔板效率的确定 (8)五、实际塔板数的求算 (9)六、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)第三章主要设备工艺尺寸设计 (12)3.1塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 (12)3.2塔板的流体力学校核 (14)3.3塔板的负荷性能图 (16)3.4总塔高、总压降及接管尺寸的确定 (18)第四章辅助设备选型与计算 (20)一、塔体总结构 (20)二、冷凝器 (20)三、再沸器 (21)第五章设计结果汇总 (22)第六章工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (25)第七章设计评述及感想 (26)对本设计的评价.............................................................................. 错误！未定义书签。
苯-甲苯体系板式精馏塔设计
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载苯-甲苯体系板式精馏塔设计地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容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。
分离苯和甲苯系统的板式精馏塔设计书
分离苯和甲苯系统的板式精馏塔设计书1.1 设计题目分离苯——甲苯系统的板式精馏塔设计1.2 设计条件分离物系：苯和甲苯原料状态： 0.41=f x （质量分率）分离要求：0.049=w x ，0.96=d x （质量分率） 设计能力：1000 /kg h 操作压力：自定操作方式：连续生产，每年300天，每天24小时运行1.3 设计容➢ 1. 设计方案的确定及流程说明➢ 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ➢ 3. 精馏塔的物料衡算 ➢ 4. 塔板数的确定 ➢ 5. 塔体工艺尺寸的计算➢ 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算➢7. 塔板流体力学验算➢8. 绘制塔板负荷性能图➢9. 塔顶冷凝器的初算与选型➢10. 设备主要连接管直径的确定➢11. 全塔工艺设计计算结果总表➢12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图2. 设计条件及设计方案说明2.1 精馏原理精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。
精馏装置有精馏塔、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。
苯甲苯板式精馏塔设计
苯甲苯板式精馏塔设计河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯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: 2014210015 姓名: 卢婷指导教师: 冯敏2016年11月22日化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯分离板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量） 6万吨/年操作周期每年300天，每天24小时运行进料组成含甲苯40% （质量分率，下同）塔顶产品组成甲苯含量低于2%塔底产品组成甲苯含量高于99.5%2.操作条件操作压力常压进料热状态自选塔底加热蒸汽压力 0.5MPa(表压) 单板压降≤0.7kPa3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址张掖三、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.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高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、总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算：再沸器、冷凝器5.设计结果汇总6.工艺流程图及精馏塔设备条件图7.设计评述目录1.绪论 (1)1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)1.2 塔设备简介 (1)1.3设计要求 (2)1.4精馏操作对塔设备的要求 (2)1.5常用板式塔类型及本设计的选型 (3)1.6筛板塔 (3)1.7工艺条件的确定和说明 (4)1.8确定设计方案的原则 (5)1.9物料流程简图 (6)2.精馏塔的物料衡算 (6)2.1原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (6)2.2 物料衡算 (7)2.3塔板计算 (7)2.3.1 理论塔板数求取 (7)2.4全塔效率计算 (9)2.5实际塔板数计算 (10)2.6有效塔高计算 (11)3.精馏塔有关工艺及物性数据计算 (11)3.1操作压力的计算 (11)3.2平均密度的计算 (11)3.2.1气相平均密度的计算 (11)3.2.2液相平均密度的计算 (11)3.2.3液体表面张力的计算 (12)3.2.4液相平均粘度的计算 (13)3.2.5气液负荷计算 (13)3.3塔径的计算 (13)3.4塔板主要工艺尺寸计算 (15)3.4.1溢流装置计算 (15)3.4.2塔板布置 (18)4.筛板的流体力学验算、单板压降 (19)4.1精馏段筛板的流体力学验算和单板压降 (19)4.2提馏段筛板的流体力学验算和单板压降 (21)4.4塔板负荷性能图 (23)4.4.1精馏段塔板负荷性能图 (23)4.4.2提馏段筛板负荷性能图 (26)4.5设计计算结果总结 (29)5.精馏塔附件设计 (32)5.1接管 (32)5.2筒体与封头 (33)5.3除沫器 (33)5.4裙座 (34)5.5人孔 (34)5.6塔体总高度设计 (35)5.6.1塔的顶部空间高度 (35)5.6.2塔体高度 (35)5.7附属设备设计 (35)5.7.1冷凝器的选择 (35)5.7.2再沸器的选择 (36)6.总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)苯-甲苯分离板式精馏塔工艺设计卢婷摘要：本设计采用筛板塔分离苯甲苯混合物，通过图解理论板法计算得出理论板数为16块，回流比为1.96，算出塔板效率0.6，实际板数为26.3块，进料位置为第16块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出，塔径为1.6米，塔高17.9米，每层筛孔数目为216。
精馏塔分离苯-甲苯混合物的设计
目录摘要................................................................................................................................ 第一章概述....................................................................................................................1.1精馏塔设计任务....................................................................................................1.2精馏塔设计方案的选定........................................................................................ 第二章精馏塔设计计算..............................................................................................2.1精馏塔的物料衡算................................................................................................2.2塔板数的确定........................................................................................................2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算........................................................2.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算................................................................................2.5塔板主要工艺尺寸的计算.................................................................................... 第三章筛板的流体力学验算3.1塔板压降................................................................................................................3.2液面落差................................................................................................................ 第四章塔附属设备选型及计算4.1再沸器（蒸馏釜）................................................................................................4.2塔顶回流冷凝器....................................................................................................4.3进料管管径............................................................................................................4.4回流管管径............................................................................................................4.5法兰........................................................................................................................4.6人孔........................................................................................................................ 设计小结.......................................................................................................................... 附录................................................................................................................................ 参考文献..........................................................................................................................摘要本设计任务为精馏塔分离苯-甲苯混合物。
苯—甲苯精馏塔设计
苯—甲苯精馏塔设计目录苯-甲苯精馏塔设计任务书 (I)前言 (1)一.设计方案的确定 (1)1.1设计流程的说明 (2)1.2操作方案的说明 (2)1.3本设计中符号的说明 (3)二.精馏塔的物料衡算 (4)2.1原料液及塔顶､塔底产品的摩尔分率 (4)2.2原料液及塔顶､塔底产品的平均摩尔质量 (4)三.塔板数的确定 (5)3.1理论板数N T的求取 (5)3.2实际板层数的求取 (7)四. 精馏塔的工艺条件及物性数据的计算 (8)4.1操作压力的计算 (8)4.1操作温度的计算 (8)4.3平均摩尔质量的计算 (8)4.4平均密度的计算 (8)4.5平均粘度计算 (8)4.6液体平均表面张力计算 (9)五.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)5.1塔径的计算 (10)5.2精馏塔有效高度的计算 (11)六. 塔板主要工艺尺寸的计算 (11)七. 塔板的流体力学验算 (12)八. 塔板负荷性能图 (15)九. 筛板塔设计计算结果 (16)十.参考文献 (17)十一.设计感言 (18)板式精馏塔设计任务（一）设计题目苯—甲苯溶液连续精馏塔设计｡(二)设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含苯35%(质量),其余为甲苯｡(2)塔顶产品的苯含量不得低于96%(质量)(3)塔底产品的苯含量不得高于0.01(质量)(4)混合液处理量为5t/h(5)操作条件(A)精馏塔顶压强4kpa(表压)(B)饱和液料进料(C)回流比R/Rmin=1.5(D)间接蒸汽加热(E)单板压降不大于0.7Kpa｡(三)设备形式设备形式为筛板塔｡(四)设计内容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设计｡(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｡4.设计结果概要货设计一览表｡5.塔板结构俯视图和塔板安装图｡6.对本设计的评述或有关问题的分析讨论｡苯—甲苯分离过程筛板精馏塔设计(南华大学化学化工学院,衡阳,421001黄刚)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;精馏塔前言塔设备的应用有着悠久的历史,在很多工业部门都有应用,尤其用在化工､石油､能源等部门｡精馏塔是分离混合主份的常用方法｡由于､蒸馏属于气液两相见的传质过程｡塔设备主要包括以下两类:板式塔､填料塔两大类｡对一个具体达到分离过程,设计中选择何种塔型,应该根据生产能力､分离效率､塔压力降､操作弹性等要求,并结合制造､维修､造价等因素综合考虑｡精馏塔的设计主要包括以下内容:①根据分离任务和有关要求确定设计方案;②初步确定精馏塔的结构尺寸;③核算流体力学;④确定塔的工艺结构｡⑤绘制塔板的负荷性能图｡(一)设计方案的确定本设计任务为分离苯-甲苯溶液混合物｡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送入精馏塔内｡塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝,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｡该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的1.5倍｡塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐｡1.设计流程的说明: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凝器等设备｡热量自塔釜输入,物料在塔内经多次部分汽化与与部分冷凝器进行精馏分离,由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走｡在此过程中,热能利用率很低,为此,在确定流程装置时应考虑余热的利用,注意节能｡另外,为保持塔的操作稳定性,流程中除用泵直接送入塔原料外,也可以采用高位槽送料以免受泵操作波动的影响塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用全凝器,以便于准确地控制回流比｡若后继装置使用气态物料,则宜用全分凝器｡总而言之确定流程时要较全面,合理的兼顾设备,操作费用操作控制及安全因素｡冷凝器再沸器连续精馏操作流程图2.操作方案的说明: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,降原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内｡塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝｡冷凝器在泡点下一部分回流到塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送入储罐｡该物系属于易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比去最小回流比的两倍｡塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品冷却送到储罐｡设计操作流程图3. 本设计中符号的说明英文字母:A0筛孔面积,㎡h0降液管底高度,mA a塔板开孔面积,㎡hσ相克服表面张力压降所当高度,m A f降液管面积, ㎡k筛板的稳定系数A T 塔截面积,㎡L塔内下降液体流量,kmol/hC计算时u max的负荷因数l W溢流堰高度,mC O流量系数L S下降液体流率,m3/sD塔径,m N 理论板数d0 筛孔直径,mm N P实际塔板数E液流收缩系数N T理论塔板数E T 全塔效率n筛孔数e v 雾沫夹带量,kg液/kg气P操作压强,p a或kp aF 进料流量, kmol/h △P压强降, p a或kp aF a气相动能因数q 进料热状态承参数H 板间距,mm R回流比h c 与干板压降相当液柱高度,m S直接蒸汽量,kmol/hh1 进口堰与降液管的水平距离,m t筛孔中心距,mmh l 与气流穿过液层的压降相当液柱高度m u空塔气速,m/sh f 板上鼓泡层高度,m u0 筛孔气速,m/sh L 板上液曾高度,m u′0降液管底隙处液体流速,m/s h d,与液体流经降液管压降相当液柱高度,mD F进料管直径, m D l回流管直径, mD W 釜液出口管直径, m D T 塔顶蒸汽管直径, m下标:h p 与单板压降相当液层高度,m A易挥发组分B难挥发组分h ow 堰上液层高度,m D馏出液h w 溢流堰长度,m L液相W釜残液流量,kmol/h h小时W C 无效区块度,m i组分序号W d 弓形降液管高度,m m平均w s安定区宽度,m F原料液X液相中易挥发组分摩尔分率min最小Y气相中易挥发组分摩尔分率max最大Z塔的有效高度,m n塔板序号v s塔内上升蒸汽流量,m3/s希腊字母:α相对挥发度,无因次β干筛孔流量系数的修正系数,无因次σ液体表面张力, mN/mδ筛板厚度,mmμ粘度, mP a.sψ液体密度校正系数φ开孔率t时间,sρL 液相密度,kg/m 3ρV 液相密度,kg/m 3(二)精馏塔的物料衡算1.原料及塔顶产品的摩尔分率苯的摩尔质量为:78.11kg/kmol甲苯的摩尔质量为: 92.13kg/kmolx f =(0.35/78.11)/(0.35/78.11+0.65/92.13)=0.388x d =(0.96/78.11)/(0.96/78.11+0.04/92.13)=0.966x w =(0.01/78.11)/(0.01/78.11+0.99/92.13)=0.0122.原料液及塔顶产品的平均摩尔质量M f =0.388×78.11+92.13×(1-0.412)=86.69kg/kmolM d =0.966×78.11+92.13×(1-0.966)=78.59kg/kmolMw=0.012×78.11+92.13×(1-0.012)=91.96 kg/kmol则可知:原料的处理量:F=50000/86.69=57.67kmol/h由总物料衡算:F= D+W以及: x f ×F= x d ×D+W ×x w容易得出: D=22.73 kmol/hW=34.94 kmol/h(三)塔板数的确定1.理论板数T N 的求取(1)相对挥发度的求取苯的沸点为80.1℃,甲苯额沸点为110.63℃① 当温度为80.1℃时 006.279.2201.80033.12110355.6lg =+-=A P591.1482.2191.808.134407954.6lg =+-=B P 解得KPa P A 34.101= ,KPa P B 96.38=② 当温度为110.63℃时376.279.22063.110033.12110355.6lg =+-=A P006.2482.21963.1108.134407954.6lg =+-=B P 解得KPa P A 95.237= ,KPa P B 34.101=则有 600.296.31.1011==α 348.234.10195.2372==α47.2348.2600.221=⨯==ααα(2)最小回流比的求取由于是饱和液体进料,有q=1,q 线为一垂直线,故388.0==F q x x ,根据相平衡方程有610.0388.0)147.2(1388.047.2)1(1=⨯-+⨯=-+=q q q x x y αα 最小回流比为60.1388.0610.0610.0966.0min =--=--=q q qD x y y x R 回流比为最小回流比的1.5倍,即4.260.15.15.1min =⨯==R R(3)精馏塔的气､液相负荷h Kmol RD L /55.5473.224.2=⨯==hKmol D R V /28.7773.22)60.21()1(=⨯+=+=h Kmol qF L L /22.11267.5755.54'=+=+=h Kmol V V /28.77'==(4)操作线方程精馏段操作线方程 284.0706.0160.2966.0160.260.2111+=+++=+++=+x x R x x R R y n D n n 提馏段操作线方程 005.0452.11-=-+--++=+m w m m x WqF L Wx x W qF L qF L y两操作线交点横坐标为 388.0160.2388.0)160.2()1()1(=+⨯+=+-++=q R x q x R x D F F 理论板计算过程如下:气液平衡方程x x x a ax y 47.1147.2)1(1+=-+=变形有yy x 47.147.2-= 由y 求的x,再将x 带入平衡方程,以此类推W F D x x y x y x y x y x y x y x y x x y x y x y x y x y x y x y x x y <=−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==<=−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==−−→−==006.0013.00123.0030.0017.0041.0032.0075.0055.0126.0090.0197.0139.0480.0388.0334.0554.0385.0607.0458.0676.0556.0739.0645.0818.0756.0884.0851.0934.0920.0966.0151514141313121211111010998877665544332211相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡相平衡总理论板数为15(包括蒸馏釜),精馏段理论板数为7,第8块板为进料板｡2.实际板层数的求取由t-x-y 图td=82.1 ℃ tw=110.5℃平均温度 tm=(td+tw)/2=(82.1+110.5)/2=96.3查手册,知tm 下的粘度为 μA =0.27 μB=031由t-x-y 图得 xa=0.365 xb=0.635 ya=0.581 yb=0.419μL=0.365×0.27+0.635×0.31=0.296a=(ya xb)/(yb xa)=(0.581×0.635)/(0.419×0.365)=2.412 Et=T E =0.49(αL μ)245.0-=0.49×(2.412×0.296)245.0-=0.53精馏段实际板层数 N 精=6/0.53=11.3=12N 提=7.5/0.53=14.15=15(四) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算⑴ 操作压力的计算塔顶操作压力 Pd=101.3+4=105.3( Kpa)每层板压力:Pm=0.7(KPa)进料板压力: P W =105.3+12×0.7=189.3(KPa)精馏段平均压力:Pm ’=(105.3+189.3/2=147.3(KPa) ⑵ 操作温度的计算塔顶温度 t D =82.1℃进料板温度 t F =97.2℃塔釜温度 t W =103.2℃精馏段平均温度 t m =(82.1+103.2)/2=89.65(℃)⑶ 平均摩尔质量的计算塔顶平均摩尔质量的计算由理论板的计算过程可知,983.01==D x y ,92.01=xmol Kg M VD m /59.7813.92)966.01(11.78966.0=⨯-+⨯= mol Kg M LD m /23.7913.92)92.01(11.78959.0=⨯-+⨯=进料板平均摩尔质量的计算由理论板的计算过程可知,610.0=F y ,388.0=F xmol Kg M VFm /58.8313.92)610.01(11.78610.0=⨯-+⨯= mol Kg M LFm /69.8613.92)388.01(11.78388.0=⨯-+⨯=精馏段的平均摩尔质量为mol Kg M Vm /085.812/)58.8359.78(=+=mol Kg M Lm /96.822/)69.8623.79(=+=⑷平均密度的计算a. 精馏段平均密度的计算Ⅰ气相由理想气体状态方程得ρVm=P m M vw/RT m=(147×81.91)/[8.314×(273.15+89.65)]=4.00kg/m3Ⅱ液相查不同温度下的密度,可得t D=82.1.℃时ρA=812.7kg/m3B=807.9kg/m3t F=97.2℃时ρA=793.0kg/m3ρB=788.54kg/m3ρLDm=1/(0.96/812.7+0.04/807.9)=812.5kg/m3进料板液相的质量分率αA=(0.388×78.11)/(0.388×78.11+0.612×92.13)=0.35ρLFm=1/(0.35/793.0+0.65/788.54)=791.6kg/m3精馏段液相平均密度为ρLm=(789.9+791)/2=790.45kg/m3⑸平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算即lgμLm=∑xilgμia.塔顶液相平均粘度的计算由t D=82.1℃查手册得μA=0.302mPa.s μB=0.306mPa.slgμLDm=0.966lg(0.302)+0.034lg(0.306)解得μLDm=0.302mPa.sb.进料板平均粘度的计算由t F=97.2℃查手册得μA=0.261mPa.s μB=0.3030mPa.slgμLFm=0.388lg(0.2610)+0.612lg(0.3030)解得μLFm=0.261mPa.s精馏段平均粘度μLm=(0.302+0.261)/2=0.282mPa.s⑹液相平均表面张力的计算液相平均表面张力依下式计算即σLm=∑xiσia.塔顶液相平均表面张力的计算由t D=82.1℃查手册得σA=21.24mN/m σB=21.42mN/mσLDm=0.966×21.24+0.034×21.42=21.25 mN/mb.进料板液相平均表面张力的计算由t F=97.2℃查手册得σA=19.10mN/m σB=19.56N/mσLFM =0.388×19.10+0.612×19.56=19.43 mN/m精馏段液相平均表面张力σLm =(21.25+19.43)/2=20.34 mN/m(五) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 1.塔径的计算精馏段的气､液相体积流率为V S =VM Vm /3600ρVm =(77.28×81.085)/(3600×4.00)=0.451m 3/s L S =LM Lm /3600ρLm =(54.55×82.96)/(3600×790.45)=0.0017m 3/smax L VV u Cρρρ-=式中,负荷因子2.020)02.0(σC C =由史密斯关联图查得C 20再求 图的横坐标为 F lv =L/V×(ρl /ρv )0.5=0.0533取板间距,H T =0.40m,板上清液层高度取h L =0.06m ,则H T -h L =0.34 m史密斯关联图由上面史密斯关联图,得知 C 20=0.073气体负荷因子 C= C 20×(σ/20)0.2=0.0732U max =1.033 m/s取安全系数为0.7,则空塔气速为0.7 U=U max =0.7×1.033=0.723m/su14.3s4/V D=0.891m 按标准塔径圆整后为D=0.9m 塔截面积为At=3.14×0.9×0.9=0.636 m 2实际空塔气速为U 实际=0.451/0.636=0.709 m/sU 实际/ U max =1.887/2.43=0.78(安全系数在充许的范围内,符全设计要求)⑵ 由上面可知提馏段 L=389.65kmol/hV=189.61kmol/h2.精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为 Z 精=(N 精-1)H T =(12-1)×0.40=4.4 m 提馏段有效高度为 Z 提=(N 提-1)H T =(15-1)×0.40=5.6 m 在进料板上方开一个人孔,其高度为0.8 m故精馏塔有效高度为Z=Z 精+Z 提+0.5=4.4+5.6+0.8=10.8m(六)塔板主要工艺尺寸的计算 1.溢流堰装置计算因塔径 D=0.9m,所以可选取单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘｡( 此种溢流方式液体流径较长,塔板效率较高,塔板结构简单,加工方便,在直径小于2.2m 的塔中被广泛使用｡)各项计算如下: 1) 堰长lw可取lw=0.65D=0.59m 2) 溢流堰高度hw 由hw=h L -how 选用平直堰,( 溢流堰板的形状有平直形与齿形两种,设计中一般采用平直形溢流堰板｡) 堰上层液高度how 由下列公式计算,即有 how=2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3)并由图液流收缩系数计算图⑷,则可取用E= 1.0 ,则 how=0.014m取板上清液层高度h L =0.06 m 故 hw=0.046m3) 弓形降液管的宽度Wd和截面积Af由Wd/D=0.65 m 查图可求得Af/A T=0.071 1 Wd/D=0.122Af=0.057×0.636=0.0452m2Wd=0.122×0.9=0.110 m并依据下式验算液体在降液管中的停留时间,即θ=3600 Af×H T/L h= 3600 ×0.0452×0.40/ (3600×0.0017)=10.64s>5s其中H T即为板间距0.40m,L h即为每小时的体积流量验证结果为降液管设计符合要求｡4)降液管底隙高度h oh o= L h/(3600×lw×uo')取u o'=0.09m/s则h o=0.0017×3600/(3600×0.65×0.09)=0.029 mH w-h o=0.046-0.029=0.017m>0.006 m故降液管底隙高度设计合理选用凹形受液盘,深度h’w=50mm｡2.塔板布置1) 塔板的分块因为D≥800mm,所以选择采用分块式,查表可得,塔板可分为3块｡2) 边缘区宽度确定取Ws=W’s= 65mm , Wc=35mmc.开孔区面积计算开孔区面积Aa按下面式子计算,则有Aa=2【x(r2-x2)0.5+∏r2/180×sin-1(x/r)】其中x=D/2-(Wd+Ws)r= D/2-Wc并由Wd/D=0.122, 推出Wd=0.110由上面推出Aa=0.420m2d 筛孔计算与排列本实验研究的物系基本上没有腐蚀性,可选用δ= 3mm碳钢板,取筛孔直径do=5mm⑷筛孔按正三角形排列,取孔中心距t为t=3do=15mm筛孔的数目n为n=1.155Ao/t2=2156个开孔率为φ=0.907(do/t)2=10.1%气体通过阀孔的气速为u o=Vs/Ao=0.451/(Aa×φ)=10.63m/s(七)塔版流体力学验算1) 塔板的压降a干板的阻力hc计算干板的阻力hc计算由公式hc=0.051(u o/c o)2×(ρv/ρl)并取do/δ= 5/3=1.67 ,可查史密斯关联图得,c o=0.772所以hc=0.051(10.63/0.772) 2×(4/801.2)=0.0483m液柱b 气体通过液层的阻力hl的计算气体通过液层的阻力hl由公式hl=βh Lu a=Vs/(A T-Af)=0.451(0.636-0.0452)=0.763m/sFo=0.763 (4.00)1/2=1.53kg1/2/(s m1/2)可查⑸得,得β=0.59所以hl=βh L=0.59×(0.046+0.014)=0.0354 m液柱c 液体表面张力的阻力hσ计算液体表面张力的阻力hσ由公式hσ=4σL/(ρl×g×do)计算,则有hσ=(4×20.34×10-3)/(801.2×9.81×0.005)=0.0021 m液柱气体通过每层塔板的液柱高度h P,可按下面公式计算h P=hc+hl+hσ=0.0483+0.0354+0.0021=0.0858m液柱气体通过每层塔板的压降为△Pp= h P×ρl×g =0.0858×801.2×9.81=674KPa<0.9KPa(设计允许值) 2) 液面落差对于筛板塔,液面落差很小,由于塔径和液流量均不大,所以可忽略液面落差的影响｡3) 液沫夹带液沫夹带量,采用公式e v=5.7×106/σL×【u a/(H T-h f)】3.2由h f=2.5h L=2.5×0.06=0.15m 所以:e v=(5.7×10-6/20.34×10-3) 【0.763/(0.4-0.15)】=0.010kg液/kg气<0.1kg液/kg气可知液沫夹带量在设计范围之内｡4) 漏液对于筛板塔,漏液点气速u o,min可由公式Uo,min=4.4Co【(0.0056+0.13 h L-hσ)/ρL /ρV】1/2=5.110m/s实际孔速为Uo10.63m/s>Uo,min稳定系数为K=Uo/Uo,min=10.63/5.110=2.08>1.5故在本设计中无明显漏液｡5) 液泛为防止塔内发生液泛,降液管内液高度Hd应服从式子Hd≤ψ(H T+h w)甲醇与水属于一般物系,取ψ= 0.5,则ψ(H T+h w)=0.5(0.40+0.046)=0.223m而Hd=hp+h L+hd板上不设进口堰,则有hd=0.153(u o’)2=0.153×(0.099)2=0.00151m液柱Hd=hp+h L+hd=0.0858+0.06+0.00151=0.147m液柱则有: Hd≤ψ(H T+h w)于是可知本设计不会发生液泛(八)塔板负荷性能图精馏段a 漏液线U o,min=4.4Co【(0.0056+0.13 h L-hσ)/ρL /ρV】1/2U o,min=V s, min/Aoh L= h w +h OWh OW =2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3)V s, min =4.4Co Ao{【0.0056+0.13( h W+2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3))- hσ】ρL /ρV }1/2 =2.039(0.00948+0.127Ls2/3) 1/2在操作范围内,任取几个Ls值,依上式计算出Vs值计算结果列于下表b 液沫夹带线e v =0.1kg液/kg气为限,求Vs—Ls关系如下:e v=5.7×10-6/σL×【u a/(H T-h f)】3.2u a=Vs/(A T-Af)=1.693 Vsh f=2.5h L=2.5(h w+ h ow)h w=0.046h ow=2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3)h f=2.5(0.046+ 0.98 Ls2/3)=0.115+2.5 Ls2/3H T-h f=0.40-0.115-2.5Ls2/3=0.285-2.5 Ls2/3e v=5.7×10-6/20.34×10-3【1.693Vs/(0.285-2.5 Ls2/3)】3.2 =0.1整理得Vs=1.06-9.27 Ls2/3在操作范围内,任取几个Ls值,依上式计算出Vs值计算结果列于下表c 液相负荷下限线对于平流堰,取堰上液层高度h ow=0.005m作为最小液体负荷标准,由式h ow=2.84/1000×E×(Lh/lw)(2/3) =0.006Ls,min=0.00056m/s据此可做出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3d 液相负荷上限线以θ=5s作为液体在降液管中停留时间的下限,由下式θ=(Af×H T)/L s=5故Ls,max=(Af×H T)/5=(0.0452×0.40)/5=0.00362 m3/s据此可以作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限e 液泛线令Hd=ψ(H T+h w)Hd=hp+h L+hdh P=hc+hl+hσhl=βh Lh L= h w +h OW联立得ψH T+(ψ-β-1)h w=(β+1) h OW+ hc + hd + hσ,将h OW与Ls､hd和Ls､hc与Vs的关系代入上式,得忽略hσa’ V2s=b’-c’ Ls2-d’ Ls2/3式中a’=[0.051/(A o c o)2]×(ρv/ρl)b’=ψH T+(ψ-β-1)h wc’=0.153/(lwh O)2d’=2.84×10-3×E×( 1+β)(3600/lw)(2/3)将有关数据代入,得a’=[0.051/(0.101×0.42×0.772)2]×(4.00/801.2)=0.237b’=0.5×0.4+(0.5-0.59-1)×0.046=0.150c’=0.153/(0.59×0.029)2=522.63d’=2.84×10-3×1×( 1+0.59)(3600/0.59)(2/3)=1.552 故V2s=0.63-2205.19 Ls2-6.55 L2/3s在操作范围内,任取几个Ls值,依上式计算出Vs的值,计算结果如下表在负荷性能图上,作出操作点A,连接OA,即作出操作线｡由图二可看出,该筛板的操作上限为液泛控制,下限为漏控制｡由图查得V s,max = 0.704m 3/s V s,min =0.207 m 3/s故操作弹性为 V s,max / V s,min =0.704/0.207=3.400sV s,max 1.01.02.03.02.0(1)(2)(3)(4)(5)Ps m Ls /,1033-⨯图二(408.0,10787.44-⨯) (179.1,10833.134-⨯)(九)､筛板塔设计计算结果(十).参考文献[ 1 ]､汪恺主编,《机械设计标准应用手册》,第1版, 机械工业出版社,1997[ 2 ]､夏清､陈常贵主编,《化工原理》(修订版),天津大学出版社,2005[ 3 ]､《化工原理课程设计》,化工原理教研室[ 4 ]､姚玉英主编,《化工原理》(上册),新版.天津:天津大学出版社,1999.8[ 5 ]､《化工设计设计基础》,上海科学技术出版社[ 6 ]､《化工设备设计基础》,编写组编,1987年6月版[ 7 ]､《塔设备》,工设备设计全书编辑委员会,上海科学技术出版社化,1988年4月版[ 8 ]､《材料与零部件》(上),上海人民出版社(十一).设计感言本次课程设计通过给定的生产操作工艺条件自行设计一套苯-甲苯物系的分离的塔板式连续精馏塔设备｡通过两周的努力,反复计算和优化,小组成员终于设计出一套较为完善的塔板式连续精馏塔设备｡其各项操作性能指标均能符合工艺生产技术要求,而且操作弹性大,生产能力强,达到了预期的目的｡课程设计需要我们把平时所学的理论知识运用到实践中,使我们对书本上所学理论知识有了进一步的理解,更让我们体会到了理论知识对实践工作的重要的指导意义｡课程设计要求我们完全依靠自己的能力去学习和设计,而不是像以往课程那样一切都由教材和老师安排｡因此,课程设计给我们提供了更大的发挥空间,让我们发挥主观能动性独立地去通过书籍､网络等各种途径查阅资料､查找数据,确定设计方案｡通过这次课程设计提高了我们的认识问题､分析问题､解决问题的能力｡更重要的是,该课程设计需要我们充分发挥团队合作精神,组员之间必须紧密合作,相互配合,才可能在有限的时间内设计出最优的设计方案｡总之,这次课程设计既是对我们课程知识的考核,又是对我们思考问题､解决问题能力的考核,课程设计让我们学到了很多东西｡最后感谢老师在这次课程设计的精心指导!附录【1】苯----甲苯连续精馏过程板式精馏塔示意图。
苯-甲苯板式精馏塔的课程设计
目录板式精馏塔设计任务书 (3)设计题目： (3)二、设计任务及操作条件 (3)三、设计内容： (3)一．概述 (5)1.1 精馏塔简介 (5)1.2 苯-甲苯混合物简介 (5)1.3 设计依据 (5)1.4 技术来源 (6)1.5 设计任务和要求 (6)二．设计方案选择 (6)2.1 塔形的选择 (6)2.2 操作条件的选择 (6)2．2.1 操作压力 (6)2.2.2 进料状态 (6)2.2.3 加热方式的选择 (7)三．计算过程 (7)3.1 相关工艺的计算 (7)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7)3.1.2 物料衡算 (8)3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8)3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9)3.1.5逐板法求理论塔板数 (10)3.1.6 全塔效率的估算 (11)3.1.7 实际板数的求取 (13)3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13)3.2.1 精馏塔的物性计算 (13)3.2.2 塔径的计算 (15)3.2.3 精馏塔高度的计算 (17)3.3 塔板结构尺寸的计算 (18)3.3.1 溢流装置计算 (18)3.3.2塔板布置 (19)3.4 筛板的流体力学验算 (21)3.4.1 塔板压降 (21)3.4.2液面落差 (22)3.4.3液沫夹带 (22)3.4.4漏液 (22)3.4.5 液泛 (23)3.5 塔板负荷性能图 (23)3.5.1漏夜线 (23)3.5.2 液泛夹带线 (24)3.5.3 液相负荷下限线 (25)3.5.4 液相负荷上限线 (25)3.5.5 液泛线 (26)3.6 各接管尺寸的确定 (29)3.6.1 进料管 (29)3.6.2 釜残液出料管 (29)3.6.3 回流液管 (30)3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30)四．符号说明 (30)五．总结和设计评述 (31)板式精馏塔设计任务书设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量） 5万吨／年操作周期 7200 小时／年进料组成 50％（质量分率，下同）塔顶产品组成 99％塔底产品组成 2%2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料冷却水 20℃加热蒸汽 0.2MPa3、设备型式筛板塔4、厂址安徽省合肥市三、设计内容：1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算(板式塔)( 1 ) 物料衡算;( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;( 3 ) 回流比的选择;( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;4、主要设备工艺尺寸设计( 1 ) 塔内气液负荷的计算;( 2 ) 塔径的计算;( 3 ) 塔板结构图设计和计算；( 4 )流体力学校核；( 5 )塔板负荷性能计算；( 6 )塔接管尺寸计算；( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
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板式精馏塔设计任务书设计者：班级学号：指导老师：日期：一、设计题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计设计一座苯―氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯28000吨，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，原料液中含氯苯30%（以上均为质量分数）二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（氯苯）20000吨/年塔顶馏出液含氯苯≤2%塔顶馏出液含苯%≥98塔底釜残液含氯苯%≥998.塔底釜残液含苯%≤2.0产品纯度99.8%操作周期7200小时/年进料组成50%塔效率60%2、操作条件操作压力常压（表压）进料热状态泡点进料回流比 2塔底加热蒸气压力0.5MP（表压）单板压降：≤0.7 kPa3、塔板类型筛板4、工作日每年300天每天24小时连续运行5、厂址三、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。
四、设计基础数据其他物性数据可查相关手册目录1.精馏塔的概述 (4)1.1塔设备的类型 (4)1.2塔设备的性能指标 (4)1.3 板式塔与填料塔的比较 (5)1.4精馏原理 (5)2．设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟订 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算 (6)4.1.设计方案的确定 (6)4.2.精馏塔的物料衡算 (8)4.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (9)4.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9)4.2.3物料衡算 (9)4.3.塔板数的确定 (10)4.3.1理论板层数NT的求解 (10)4.3.2实际板层数的求取 (12)4.4.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)4.4.1 精馏段操作压力计算 (12)4.4.2提馏段操作压力的计算 (12)4.4.3操作温度计算 (13)4.4.4平均摩尔质量计算 (13)4.4.5平均密度的计算 (14)4.4.6液体平均表面张力计算 (15)4.4.7液体平均黏度的计算 (16)4.5.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (16)4.5.1.塔径的计算 (16)4.5.2精馏塔有效高度的计算 (18)4.6.塔板主要工艺尺寸的计算 (18)4.6.1溢流装置计算 (18)4.6.2塔板布置 (19)4.7.筛板的流体力学验算 (21)4.7.1塔板压降 (21)4.7.2液面落差 (22)4.7.3液沫夹带 (22)4.7.4液漏 (22)4.7.5.液泛 (23)4.8.塔板负荷性能图 (23)4.8.1漏液线 (23)4.8.2液沫夹带线 (24)4.8.3液相负荷下限线 (25)4.8.4液相负荷上限线 (25)4.8.5液泛线 (25)五、设计小结 (28)六、参考资料 (29)设计说明书一、精馏塔的概述1.1塔设备的类型设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。
根据塔内汽液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行汽液与传热。
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，气体逆流而上（有时也采用并流向下）流动，汽液两相密切接触进行传质与传热。
在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。
1.2塔设备的性能指标为获得最大的传质速率，塔设备应该满足两条基本原则：①使气、液两相充分接触，适当湍动，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离；②在塔内使气、液两相具有最大限度地接近逆流，以提供最大的传质推动力。
从工程目的出发，塔设备性能的评价指标如下：①通量——单位塔截面的生产能力，表征塔设备的处理能力和允许空塔气速；②分离效率——单位压降塔的分离效果，对板式塔以效率表示，对填料塔以等板高度表示；③适应能力——操作弹性，表现为对物料的适应性及对负荷波动的适应性。
塔设备在兼顾通量大、效率高、适应性强的前提下，还应满足流动阻力低、结构简单、金属消耗量少、造价低、易于操作控制等要求。
1.3 板式塔与填料塔的比较工业上，评价塔设备的性能指标主要有以下几个方面：①生产能力；②分离效率；③塔压降；④操作弹性；⑤结构、制造及造价。
①生产能力填料塔内件的开孔率通常在50%以上，而填料层的孔隙率则超过90%，一般液泛碘较高，故单位塔截面上，填料塔的生产能力一般均高于板式塔。
②分离效率一般情况下，填料塔具有较高的分离效率。
在减压、常压和低压（压力小于0.3MP）操作下，填料塔的分离效率明显优于板式塔，在高压操作下，板式塔的分离效率略优于填料塔。
③塔压降填料塔由于空隙率高，故其压降远远小于板式塔。
④操作弹性一般来说，填料本身对气液变化的适用很大，故填料塔的操作弹性一般较大，而板式塔的操作弹性较小。
⑤结构、制造及造价填料塔的结构较板式塔简单，故制造、维修也较为方便，但填料塔的造价通常高于板式塔。
1.4精馏原理塔分离均相液态混合物的原理：蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
二、设计标准①HG/T20569-94《机械搅拌设备》②GB150-1998《钢制压力器》③TCEDS8-90《压力容器强度计算书统一格式》④CD130A20-86《化工设备设计文件编制规定》⑤《压力容器安全技术监察规程》⑥《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》⑦GB150《钢制压力容器》三、设计方案的分析和拟订工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作，根据任务书知，板式塔的生产能力低，要求的分离效率也不高，且填料塔的结构要求高，造价高，而板式塔的结构简单，制造、维修方便，所以选用板式塔。
四．各部分结构尺寸的确定和设计计算4.1.设计方案的确定精馏装置有精馏塔、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，物料在塔内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露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。
操作时，连续的从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸汽，一起通过各层塔板。
塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。
塔釜采用间接蒸汽和再沸器共热。
塔底产品经冷却后送入贮槽。
流程图如下图高径比很大的设备称为塔器。
用于蒸馏（精馏）和吸收的塔器分别称为蒸馏塔和吸收塔。
塔器在石化工艺过程中的作用主要是分馏、吸收、汽提、萃取、洗涤、回收、再生、脱水及气体净化和冷却等。
常用的有板式塔和填料塔，国外塔器主要是在塔盘和填料技术上不断改进。
我国近20年开发了许多性能优良的板式塔和填料塔，已在石化、炼油装置中得到了广泛应用，性能处于国际先进水平。
其中具有代表性的主要有适宜于处理高液体通量的DT塔盘、适宜于处理高气体通量的旋流塔盘、具有高操作弹性及高效率的立体传质塔盘以及筛板一填料复合塔等。
为洛阳和大庆500万吨／年的润滑油型炼油厂分别配置的大型板式塔型和大型填料塔型的减压塔直径达~p8400mm，由国内研制的‘p10000mm大型精馏塔即将投入使用。
根据塔内气、液接触构件的结构形式，塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔大致可分为两类：一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、舌形、S型、多降液管塔板等；另一类是无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。
工业应用较多的是有降液管的塔板，如筛板、浮阀、泡罩塔板等。
4.2.精馏塔的物料衡算已知参数：苯、氯苯混合液处理量，F＝2800t/年；2；986.0=Dx；0029.0=Wx；回流比R（自选）；进料热状况:饱和蒸汽进料即q=0；塔顶压强，kPa P4=塔顶；单板压降不大于kPa7.0。
由《化学化工物性数据手册》P174可知：表5-1 苯和氯苯的物理性质表5-2 液体的表面张力表5-3 苯与氯苯的液相密度表5-4 液体粘度µL4.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量 MA=78.11kg/kmol 氯苯的摩尔质量 MB=112.561kg/kmol702.056.11238.011.7862.011.7862.0=+=f x 869.056.11202.011.7898.011.7898.0=+=D x 0029.056.112998.011.78002.011.78002.0=+=w x 4.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量Kmol Kg 88.3856.112)702.01(11.78702.0=⨯-+⨯=F M Kmol Kg 78.6056.112)986.01(11.78986.0D =⨯-+⨯=MKmol Kg 112.4656.112)0029.01(11.780029.0W =⨯-+⨯=M4.2.3物料衡算原料处理量Fh K m o l F 00.4438.882430028000000=⨯=总物料衡算 W D F +=W D +=00.44 代入 苯物料衡算W D 0029.0986.0702.000.44+=⨯联立得 30.76=0.9831D得 D=31.29Kmol/hW=12.71Kmol/h4.3.塔板数的确定4.3.1理论板层数NT的求解苯—氯苯为理想物系,可采用图解法求理论板层数。
①由任务书给定的苯、氯苯组分的饱和蒸气压数据（表1-1），可得苯—氯苯物系的气液平衡数据，如下表所示：表1-2苯-氯苯气液平衡数据t/℃80 90 100 120 130 131.8x 1.003 0.679 0.444 0.128 0.020 0.001 y 1.001 0.914 0.786 0.379 0.075 0.003 根据气液平衡数据，可绘出x—y图，如下图（1—1）图1—1苯—氯苯的平衡曲线根据平衡曲线图，可求出理论板数：图1—2 图解法求理论板数②求最小回流比及操作回流比。