苯氯苯分离过程板式精馏塔设计课程设计精品

苯氯苯分离过程板式精馏塔设计课程设计精品

海南大学

课程设计书

系（部、中心）材料与化工学院

专业化学工程与工艺班级 10级2班课程名称化工原理课程设计

设计题目名称苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计

化工单元设备设计任务书（苯—氯苯精馏装置设计）

一、设计题目

试设计一座苯-氯苯连续精馏装置,要求年产纯度为99.5%的氯苯26000吨,塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%,原料液含氯苯35%(以上均为质量百分数)。

二、设计条件

（一）精馏塔

（1）塔顶压力 4KPa（表）

（2）进料热状态自选

(3)回流比自选

(4)塔底加热蒸汽压力 0.5MPa（表）

(5)单板压降≤0.7KPa

（6）全塔效率 E T=54%

（7）塔板类型——筛板或浮阀塔板（F1型）

（二）换热器

——配置于精馏装置中的预热器冷凝器冷却器再沸器等选一设计（1）加热介质——饱和水蒸汽0.3MPa（绝）；

（2）冷却介质——冷却循环水，进口温度30℃，出温度40℃；

（3）换热器允许压降≯5

10Pa；

（4）换热器类型——标准型列管式或板式换热器。

三、工作日

每年工作300天，每天24小时连续运行。

四、生产厂址

海南洋浦工业开发区

五、设计内容

（一）选择合适的精馏塔

（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的计算；

（5）塔板的主要工艺尺寸的计算；

（6）塔板的流体力学验算与塔板负荷性能图；

（7）精馏塔接管尺寸计算；

（8）绘制精馏装置工艺流程图；

（9）绘制精馏塔设计条件图；

（10）对设计过程的评述和有关问题讨论。

（二）选择合适的换热的

（1）确定设计方案

——选择换热器类型；流动空间及流速的确定。

（2）确定物性数据

（3）估算传热面积

（4）工艺结构尺寸

（5）换热器核算

（6）绘制换热器设计示意图；

（7）对换热器设计过程的评述和有关问题讨论。

目录

第1章绪论

1.1 精馏原理 (5)

1.2 塔设备概述 (5)

1.3 氯苯简介 (6)

第2章苯-氯苯分离精馏 (7)

2.1 工艺流程 (7)

2.2设备选型 (8)

2.2.1 塔设备的选型 (8)

2.2.2 塔板的类型与选择 (9)

2.3 操作条件的选择 (10)

第3章工艺计算 (10)

3.1 全塔的物料衡算 (10)

3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (10)

3.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)

3.1.3 原料液及塔顶底产品的摩尔流率 (11)

3.2 塔板数的确定 (11)

3.2.1 理论板层数N T的求取 (11)

3.2.2 实际板层数的求取 (13)

3.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14)

3.3.1 平均压强m p (14)

3.3.2 平均温度m t (14)

M (14)

3.3.3 平均分子量m

3.3.4 平均密度mρ (15)

σ (16)

3.3.5 液体的平均表面张力m

3.3.6 液体平均粘度计算 (17)

3.3.7 气、液负相体积流量负荷计算 (17)

3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (18)

3.4.1 塔径 (19)

3.4.2 精馏塔有效高度 (19)

3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (20)

3.5.1 溢流装置计算 (20)

3.5.2 塔板布置 (21)

3.5.3 筛孔计算及其排列 (21)

3.6 筛板的流体力学验算 (22)

3.6.1 塔板压降 (22)

3.6.2 液面落差 (23)

3.6.3 液沫夹带 (23)

3.6.4 漏液 (23)

3.6.5 液泛 (23)

3.7 塔板负荷性能图 (24)

3.7.1 精馏段塔板负荷性能图 (24)

3.8 塔附件的设计 (29)

3.8.1 接管 (29)

3.8.2 裙座 (30)

3.8.3 塔板负荷性能图 (30)

3.8.4 塔总体高度的设计 (31)

第四章换热器的设计 (31)

4.1 热量衡算 (31)

4.1.1 原料预热的热量衡算 (31)

4.1.2 塔顶苯的热量衡算 (32)

4.1.3 再沸器的热量衡算 (32)

4.2换热器（冷却器）的计算 (33)

4.2.1 塔顶苯的设计 (33)

4.2.2 估算传热面积 (34)

4.2.3 工艺结构尺寸 (34)

4.3 换热器核算 (35)

4.3.1 核算压力降 (35)

4.3.2 核算总传热系数 (37)

4.5 对换热器设计过程的评述和有关问题的讨论 (39)

致谢 (39)

参考文献 (39)

第1章总论

1.1 氯苯简介

氯苯为无色液体，分子式为C6H5Cl。具有苦杏仁味。第一次世界大战期间主要用于生产军用炸药所需的苦味酸。1940年以来，大量用于生产滴滴涕(DDT)杀虫剂。1960年后，DDT逐渐被高效低残毒的其他农药所取代，氯苯的需求量日趋下降。

20世纪后期以后，氯苯主要用做乙基纤维素和许多树脂的溶剂，生产多种其他苯系物的中间体，如硝基氯苯等。

1.1.1物理性质

分子式：C6H5Cl；分子量：112.56；外观与性状：无色透明液体，具有不愉快的苦杏仁味。熔点：-45.2(℃)：相对密度（水=1）：1.10；沸点：132.2（℃)；相对蒸气密度（空气=1）：3.9；饱和蒸气压：1.33(kPa)；临界温度：359.2(℃)临界压力：4.52(MPa)；溶解性：不溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿、二硫化碳、苯等多数有机溶剂。

1.1.2 化学性质

常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。易燃，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。与过氯酸银、二甲亚砜反应剧烈。

1.1.3 基本用途

染料、医药工业用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基酚等有机中间体。橡胶工业用于制造橡胶助剂。农药工业用于制造DDT, 涂料工业用于制造油漆。轻工工业用于制造干洗剂和快干油墨。化工生产中用作溶剂和传热介质。分析化学中用作化学试剂。