苯与氯苯精馏塔设计
苯和氯苯精馏塔课程设计
苯和氯苯精馏塔课程设计一、引言苯和氯苯是常见的有机化合物，它们在工业生产中有广泛的应用。
苯和氯苯精馏塔是一种有效的分离方法，可以将两者分离出来。
本课程设计旨在探究苯和氯苯精馏塔的原理、设计方法、操作技巧和安全注意事项。
二、原理1. 精馏塔原理精馏是一种利用液体混合物中各组分沸点差异进行分离的物理过程。
精馏塔是一种基于精馏原理设计的设备，通常由填料层和板层组成。
填料层通常由多孔性材料制成，可增加液体与气体之间的接触面积，促进挥发性组分从液相向气相转移；板层则通过板孔将液体和气体分开，使得液体在不同板层之间反复蒸发和凝结，从而实现组分之间的分离。
2. 苯和氯苯之间的沸点差异苯（C6H5）的沸点为80.1℃，而氯苯（C6H5Cl）的沸点为131℃。
因此，在适当温度下，苯和氯苯可以通过精馏塔进行分离。
三、设计方法1. 精馏塔的选择根据物料性质和生产要求，选择合适的精馏塔类型。
常见的精馏塔类型有平板式、填料式、螺旋板式等。
2. 填料的选择填料是影响精馏效果的重要因素之一。
常用的填料有金属网、陶瓷球、聚合物球等。
填料的选取应考虑到其表面积、孔径大小、耐腐蚀性和可再生性等因素。
3. 操作参数的控制在操作过程中，应根据实际情况控制温度、压力和进出料量等参数。
通常情况下，应将温度控制在苯和氯苯沸点之间，并适当增加进出料量以提高分离效率。
4. 填充率的控制填充率是指填料所占据空间与总容积之比。
填充率过高会导致液体无法顺畅流动，从而影响分离效果；而填充率过低则会导致液体在塔内停留时间不足，也会影响分离效果。
一般来说，填充率应控制在50%~70%之间。
四、操作技巧1. 开始操作前应检查设备是否正常运转，并进行必要的维护保养。
2. 在进料前，应先将塔内空气排出，以避免氧化反应和爆炸事故。
3. 操作过程中应注意控制温度、压力和进出料量等参数，并及时调整。
4. 如果发现液位过高或过低，应及时采取措施调整液位。
5. 操作结束后，应清洗设备并进行必要的维护保养。
苯-氯苯连续精馏塔设计
学号：HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书G RADUATE D ESIGN设计题目：10000t/a苯-氯苯连续精馏塔设计学生XX：专业班级：学院：指导教师：摘要氯苯作为一种重要的基本有机合成原料，在生产上应用广泛。
本设计为一连续精馏塔，用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯。
本设计选用了效率、经济、安全等各个方面综合性能较好的内件产品，采用了板式精馏塔，塔板选用筛板。
筛板塔结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。
本设计主要完成了工艺计算和设备设计两方面的内容。
工艺计算确定塔径为0.6m，塔总高度为8.266m。
设备设计部分，确定筒体材料为16MnR，筒体名义厚度为8mm。
标准椭圆型封头，公称直径为600mm，曲面高度175mm，直边高度为25mm，厚度为8mm；液体和气体进出口接管法兰都选用标准为HG20593-97的突面（RF）型板式平焊钢管制法兰(PL)；丝网除沫器选用SP型过滤网；本设计选用的是圆筒形裙座，直径为600mm。
最后进行了筒体和封头的强度和稳定性计算，各手孔和接管的开孔补强计算。
筒体的强度和稳定性以及水压试验的校核，通过校核，确定本设计的塔体壁厚、高度等在设计压力下均符合要求。
关键词：氯苯；精馏；筛板塔AbstractChlorobenzene as an important basic organic synthesis raw material, widely used in production. The design for a continuous distillation, used for the separation of volatile benzene and less volatile chlorobenzene. The design chooses the integrated product of good synthesized function with efficiency, economic, security and other aspects .It will be better that choosing rectifying tray Tower and sieve as tray. The sieve tower has mang advantages such as simple structure and low price, besides liquid drop on the surface of plate is small. It has a low pressure, but a larger capacity of production. At last gas in tower spreads evenly with a higher efficiency of mass transfer. The design pletes the process calculation which defines that the tower diameter is 600mm and the overall height is 8.266m, and equipment design which defines that the material of the barrel is 16MnR and the nominal thickness is 8mm. The design selected the standard elliptic heads whose diameter is 600mm, surface height is 175mm, and straight flange height is 25mm. The piping flanges of import and export of liquid and gas are all used the RFPF according to HG 20593-97.The wire mesh demister selects the SP filter screen. This design uses a cylindrical skirt, diameter of 600mm. The cylinder and the head strength and stability calculation, the hand hole and over the opening Buqiang calculation.Cylinder intensity and stability as well as hydrostatic test check, by check, determine the design of the wall thickness of the tower body, height under pressure to meet the requirements in design.Keywords: chlorobenzene, distillation, plate column目录第1章绪论11.1 精馏塔国内外发展状况及现状11.2 课题来源11.3 精馏原理11.4 塔设备概述21.5 氯苯简介3第2章苯-氯苯分离精馏42.1 工艺流程42.2 设备选型42.2.1 塔设备的选型52.2.2 塔板的类型与选择62.3 操作条件的选择7第3章工艺计算83.1 计算准备83.2 精馏塔的物料衡算83.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率83.2.2 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量83.2.3 物料衡算83.3 塔板数的确定93.3.1 理论板层数NT的求取93.3.2 实际板层数的求取113.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算113.4.1 操作压力计算113.4.2 操作温度计算123.4.3 平均摩尔质量计算123.4.4 平均密度计算133.4.5 液体平均表面X力计算143.4.6 液体平均粘度计算153.5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算163.5.1 塔径的计算163.5.2 精馏塔有效高度计算193.6 塔板主要工艺尺寸的计算203.6.1 溢流装置计算203.6.2 塔板布置233.7 筛板的流体力学验算253.7.1 塔板压降253.7.2 液面落差273.7.3 液沫夹带273.7.4 漏液283.7.5 液泛283.8 塔板负荷性能图293.8.1 精馏段塔板负荷性能图293.8.2 提馏段塔板负荷性能图33 第4章筒体设计384.1 材料选择384.1.1 材料选择依据384.1.2 材料选择394.2 结构形式394.3 筒体厚度确定404.3.1 计算准备404.3.2 筒体厚度40第5章封头设计425.1 封头形式选择425.1.1 常见封头型式425.2 封头计算435.2.1 封头材料435.2.2 封头厚度的计算43第6章开孔设计456.1 手孔的选择456.2 管道内径计算分析456.2.1 进料管计算456.2.2 塔顶蒸汽出口管计算466.2.3 回流管计算466.2.4 釜液出口管计算466.2.5 气体进口管计算476.3 管道法兰选择47第7章开孔补强487.1 补强结构的选择487.2 补强计算487.2.1 开孔所需补强面积487.2.2 有效补强X围49第8章裙座的选择52第9章辅助装置及附件539.1 除沫器539.1.1 操作气速的计算539.1.2 直径DN的计算539.2 梯子手柄549.3 操作平台与梯子549.4 吊柱54第10章压力试验5510.1 试验目的5510.2 试验压力5510.3 校核试验时圆筒的薄膜应力55 第11章塔设备载荷计算5711.1 质量载荷5711.1.1 筒体圆筒、封头、裙座质量m570111.1.2 塔内构件质量m570211.1.3 保温层质量m57035711.1.4 平台、扶梯质量m045811.1.5 操作时物料质量m055811.1.6 附件质量ma5811.1.7 冲水质量mw5811.1.8 偏心质量me11.1.9 各种质量载荷：5811.2 风载荷和风弯矩5811.2.1.1 风载荷计算示例5811.2.1.2 各段塔风载荷计算结果5811.2.2 风弯矩计算5911.2.3 地震弯矩计算5911.2.4 各种载荷引起的轴向应力6011.3 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核6111.4 塔设备结构上的设计6311.4.1基础环设计6311.4.2地脚螺栓计算64结论66致谢67参考文献68第1章绪论1.1 精馏塔国内外发展状况及现状气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
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 (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 (15)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。
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书〔精馏段局部〕化学与环境工程学院化工与资料系2004年5月27日课程设计标题一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计一、设计标题设计一座苯-氯苯延续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为35%〔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.塔釜加热蒸汽压力506kPa；5.单板压降不大于0.7kPa；6.年任务日330天，每天24小时延续运转。
三、设计内容1.设计方案确实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.塔内流体力学功用的设计计算；5.塔板负荷功用图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.辅佐设备的选型与计算；8.消费工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；9.对本设计的评述或对有关效果的剖析与讨论。
四、基础数据p〔mmHg〕1.组分的饱和蒸汽压i2.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 引荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 引荐：t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。
3.组分的外表张力σ〔mN/m 〕双组分混合液体的外表张力m σ可按下式计算：AB B A BA 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。
附参考答案：苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书〔精馏段局部〕苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书〔精馏段局部〕一、设计方案确实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延续板式精馏塔〔筛板塔〕，塔顶上升蒸汽流采用强迫循环式列管全凝器冷凝后一局部作为回流液，其他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。
苯氯苯精馏塔设计
设计任务一. 设计题目:苯-氯苯连续精馏塔的设计二. 设计任务及操作条件1. 进精馏塔的原料液含苯40%（质量%，下同），其余为氯苯；2. 产品含苯不低于95%，釜液苯含量不高于2%；3. 生产能力为96 吨/day（24h）原料液。
4. 操作条件（1）塔顶压强4kPa（表压）；（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（5）单板压降≤ 0.7kPa。
三. 设备形式：筛板塔或浮阀塔四. 有关物性参数五. 设计内容（一）设计方案的确定及流程说明（二）精馏塔的物料衡算（三）塔板数的确定1、理论塔板数计算2、实际塔板数计算（四）塔体工艺尺寸计算1、塔径的计算2、塔的有效高度计算（五）塔板主要工艺尺寸的计算（1）溢流装置计算（堰长、堰高、弓形降液管宽度和截面积、降液管底隙高度）（2）塔板布置（边缘区宽度确定、开孔区面积计算、筛孔计算及排列）（3）塔板的流体力学验算（4）塔板的负荷性能图（六）设计结果概要或设计一览表（七）辅助设备选型与计算（八）生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图（九）对本设计的评述或有关问题的分析讨论符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2Af---- 降液管的截面积, m2Ao---- 筛孔区面积, m2A T----塔的截面积m2△P P----气体通过每层筛板的压降C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距C20----表面张力为20mN/m的负荷因子do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度D----塔径m Wc----边缘无效区宽度e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度E T----总板效率Ws----破沫区宽度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩尔质量kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度9.81m/s2Z----板式塔的有效高度Fo----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2)hl----进口堰与降液管间的水平距离m θ----液体在降液管内停留时间h c----与干板压降相当的液柱高度mυ----粘度hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m ρ----密度hf----塔板上鼓层高度m σ----表面张力h L----板上清液层高度mΨ----液体密度校正系数h1----与板上液层阻力相当的液注高度m 下标ho----降液管的义底隙高度m max----最大的h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----出口堰高度m L----液相的h’W----进口堰高度m V----气相的hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH B----塔底空间高度mHd----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH P----人孔处塔板间距mH T----塔板间距mH1----封头高度mH2----裙座高度mK----稳定系数l W----堰长mLh----液体体积流量m3/hLs----液体体积流量m3/sn----筛孔数目P----操作压力KPa△P---压力降KPa△Pp---气体通过每层筛的压降KPaT----理论板层数u----空塔气速m/su0,min----漏夜点气速m/su o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/hV s----气体体积流量m3/sW c----边缘无效区宽度mW d----弓形降液管宽度mW s ----破沫区宽度mZ ---- 板式塔的有效高度m希腊字母δ----筛板的厚度mτ----液体在降液管内停留的时间sυ----粘度mPa.sρ----密度kg/m3----表面张力N/mφ----开孔率无因次α----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的筛板塔的工艺设计计算结果总表：板式塔设计 一、设计方案的选定及流程简图1.设计任务为二元精馏，宜采用连续精馏过程。
苯和氯苯精馏塔课程设计案例
苯和氯苯精馏塔课程设计案例标题：苯和氯苯精馏塔课程设计案例第一部分：引言在化工工艺设计领域，精馏塔是一种常用的分离设备，广泛应用于各种化工过程中。
苯和氯苯的精馏塔设计案例是一个非常经典的课程设计项目，涵盖了许多热力学、传质和动力学等方面的知识。
本文将通过深度探讨这个课程设计案例，以帮助读者更全面、深刻地理解苯和氯苯精馏塔设计的关键要素与挑战。
第二部分：基本概念及要求在开始深入探讨之前，我们首先需要了解苯和氯苯分离的基本概念和设计要求。
苯和氯苯在常温常压下具有不同的沸点，因此通过精馏的方式可以实现它们的有效分离。
精馏塔的设计目标是使苯和氯苯分别以高纯度的形式从顶部与底部输出。
还需考虑能耗、设备尺寸和经济性等因素。
第三部分：热力学分析在苯和氯苯精馏塔的热力学分析中，我们将深入研究物质平衡、能量平衡和相平衡等方面的内容。
物质平衡方程可以帮助我们确定顶部和底部的进料和产品流量。
能量平衡方程则用于计算塔内的热量传递和热效率。
而相平衡方程则是为了理解和描述苯和氯苯在不同温度下的相互溶解性，从而优化塔内的分馏效果。
第四部分：传质分析在苯和氯苯精馏塔的传质分析中，我们将探讨传质速率、传质系数和质量传递的关系。
了解传质过程的基本原理对于塔内的传质效果和分离效率有着重要的影响。
我们将讨论传质过程中的界面质量传递、液相和气相传质系数的计算方法，以及塔底的液相回流和顶部的蒸汽相回流对传质的影响。
第五部分：动力学分析在苯和氯苯精馏塔的动力学分析中，我们将详细研究它们的动态行为和稳态操作过程。
了解塔内的动力学特性对于控制塔内的温度、压力和流量等参数具有重要意义。
我们将讨论塔的响应时间、压力平衡和流量控制等方面的知识，以帮助读者更好地理解塔的动态操作和优化。
第六部分：总结与回顾在本文的最后一部分，我们将对苯和氯苯精馏塔课程设计案例进行总结与回顾。
我们会从深度和广度两个维度对所探讨的内容进行总结，以帮助读者更全面、深刻和灵活地理解苯和氯苯精馏塔设计的关键要素与挑战。
笨与氯苯精馏塔课程设计
笨与氯苯精馏塔课程设计笨与氯苯精馏塔课程设计一、设计题目：苯一氯苯混合液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）14000吨/年操作周期300天/年进料组成XF = 40% （质量分率，下同）塔顶产品组成XD=98%塔底产品组成XW=2% 2、操作条件操作压力自选（表压）进料热状态泡点进料（q=1）单板压降 >0.7 kPa回流比：R=（1.1〜2.0）Rmin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0.6 3、设备型式自选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本设计任务为分离苯一氯苯混合液。
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2、工艺计算精馏塔物料衡算(1)原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量MA=78.11kg/kmol氯苯的摩尔质量MB=112.5kg/kmol xF==0.478.11/ (0.4*78.11+0.6*112.5)=0.49 (摩尔分率，下同)xD=0.98*78.11/(0.98*78.11+0.02*112.5)=0.986xW=0.02*78.11/(0.02*78.11+0.98*112.5)=0.029 (2)原料液级塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=78.11*0.49+112.5*(1 -0.49)=95.68(kg/kmol)MD=78.11*0.986+112.5*(1 -0.986)=78.59 (kg/kmol) MW=78.11*0.029+112.5*(1 -0.029)=111.56 (kg/kmol) (2) 物料衡算原料处理量F=14000*1000/(300*12*95.68)=40.64 kmol/h 总物料衡算D+W=F 苯物料衡算D*xD+W*xW=F*xF 联立解得D=19.58(kmol/h) W=21.06 (kmol/h)因为是苯一氯苯物系，可以近似的看做理想物系，则最小回流比：Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)由手册查得苯一甲苯物系的汽液平衡数据，绘出x~y图。
化工原理课程设计_11
《化工原理》课程设计报告设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔2014-09-14（一）设计任务书: 苯—氯苯精馏塔设计（二）设计题目（三）要求: 试设计一座苯-氯苯连续精馏塔, 要求产量纯度为99.8%的氯苯3.0吨/小时, 塔顶流出液中含氯苯不得高于2%, 原料液中含氯苯38%（均为质量分数）, 其他条件见下面（二）至（五）。
（四）另外, 在确定一些自选操作参数或结构参数时（如进料状况、回流比、冷却水出口温度、板间距等）, 应选取两个不同数值（产生两种局部或整体方案）, 进行适当比较分析, 确定优选方案, 以便建立经济、节能、环保等设计意识。
主要内容见下页（六）。
（五）操作条件（1）塔顶压力4kPa（表压）（2）进料热状况自选（3）回流比R=1.6Rmin（4）塔底加热蒸汽压强 0.5MPa（表压）（5）单板压降≤0.7kPa（六）塔板类型塔设备型式为板式塔（错流筛板塔）（七）设备工作日（八）每年300天, 每天24小时连续运行（九）厂址选在天津地区（十）设计内容1 设计方案简介2 精馏塔的物料衡算3 精馏塔塔板数确定4 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5 精馏塔主要工艺尺寸（塔高、塔径及塔板结构尺寸）计算6 精馏塔的流体力学验算7 精馏塔塔板的负荷性能图8 精馏塔辅助设备选型与计算9 设计结果一览表10 带控制点的生产工艺流程及精馏塔的主体设备条件图11设计总结和评述一、 设计方案简介本次设计的内容是分离苯-氯苯的板式精馏塔, 基本流程是原料由管道运送到原料罐之后, 由泵打入精馏塔, 其间要经过一个原料预热器, 从塔顶出来的组分由管道通过冷凝器之后, 一部分作为产品输送到产品罐, 一部分回流作为塔内的下降液体；塔底的部分液体在经过再沸器气化之后成为塔内上升蒸汽, 部分液体存在塔底, 一部分液体由管道流出作为氯苯的产品, 并由泵输送至氯苯储罐。
其中冷凝器的冷却水可以采用自来水, 原料可以使用塔底液体进行预热, 再沸器的加热蒸汽来自锅炉房。
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.塔的工艺运算；3.塔和塔板要紧工艺结构的设计运算；4.塔内流体力学性能的设计运算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺运算结果汇总一览表；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运算苯 t A 187.1912-=ρ 举荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 举荐：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可按下式运算：AB B A BA 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 rr 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 (1)二、产品与设计方案简介 (2)（一）产品性质、质量指标 (2)（二）设计方案简介 (3)（三）工艺流程及说明 (3)三、工艺运算及主体设备设计 (4)（一）全塔的物料衡算 (4)1）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (4)2）平均摩尔质量 (5)3）料液及塔顶底产品的摩尔流率 (5)（二）塔板数的确定 (5)1）理论塔板数的求取 (5)2）实际塔板数 (7)（三）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的运算 (8)1）平均压强 (8)2）平均温度 (8)3）平均分子量 (8)4）平均密度 (8)5）液体的平均表面张力 (9)6）液体的平均粘度 (9)（四）精馏段的汽液负荷运算 (9)（五）塔和塔板要紧工艺结构尺寸的运算 (10)1）塔径 (10)2）塔板工艺结构尺寸的设计与运算 (10)（六）塔板上的流体力学验算 (12)1）气体通过筛板压降和的验算 (12)2）雾沫夹带量的验算 (14)3）漏液的验算 (14)4）液泛的验算 (14)（七）塔板负荷性能图 (15)1）雾沫夹带线（1） (15)2）液泛线（2） (16)3）液相负荷上限线（3） (16)4）漏液线（气相负荷下限线）（4） (16)5）液相负荷下限线（5） (17)（八）精馏塔的设计运算结果汇总一览表 (19)（九）精馏塔的附属设备与接管尺寸的运算 (20)（十）要紧符号说明 (21)四、对设计过程的评述和感受 (22)苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计运算书一、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、学习化工设计差不多知识的初次尝试。
苯一氯苯分离过程板式精馏塔设计
课程设计题目—苯-氯苯分离过程筛板精馏塔设计2.3万吨一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，已知原料液的处理量为2.3万吨，设塔顶馏出液中含氯苯不高于2%，塔底馏出液中含苯不高于0.2%，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.冷却水温度：35℃；7.年工作日300天，每天24小时连续运行。
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；目录一．前言 (5)二．产品简介.............................................................................................................. . (8)5.塔高的计算..............................................................................................................23.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。
通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。
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。
苯-氯苯精馏塔课程设计
苯-氯苯精馏塔课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握苯和氯苯的物理化学性质，以及精馏塔的工作原理；2. 学生能够运用所学知识，分析苯-氯苯精馏过程中的物质变化和热量变化；3. 学生能够掌握精馏塔的工艺流程，并理解其操作参数对分离效果的影响。
技能目标：1. 学生能够运用化学实验技能，进行苯-氯苯精馏塔的搭建和操作；2. 学生能够通过实际操作，学会控制精馏塔的关键参数，优化分离效果；3. 学生能够通过数据分析，评价精馏塔的性能，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对化学实验的兴趣和热情，增强探索精神和实践能力；2. 学生能够认识到化学工艺在国民经济发展中的重要作用，增强环保意识和责任感；3. 学生能够通过团队协作，培养沟通能力和合作精神，提升个人综合素质。
课程性质：本课程为化学实验课，结合理论知识，强调实践操作和工艺分析。
学生特点：初三学生，具有一定的化学基础知识，好奇心强，动手能力逐步提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，提高学生的实验操作技能和工艺分析能力，培养学生的创新意识和团队合作精神。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生产过程中，为我国化工行业培养后备人才。
二、教学内容1. 理论知识：- 精馏塔的基本原理和结构；- 苯和氯苯的物理化学性质，沸点差异；- 精馏过程中各组分的相态变化和热量传递；- 影响精馏效果的操作参数。
2. 实践操作：- 苯-氯苯精馏塔的搭建；- 精馏塔操作流程和关键参数控制；- 实验数据采集与处理；- 精馏效果评价及优化措施。
3. 教学大纲：- 第一课时：精馏塔基本原理和结构学习，苯和氯苯性质了解；- 第二课时：精馏过程热量传递和相态变化学习，操作参数分析；- 第三课时：实践操作，精馏塔搭建与操作；- 第四课时：数据采集与处理，精馏效果评价及优化。
4. 教材关联：- 《化学》教材第三章第三节：物质分离提纯技术；- 《化学实验》教材第四章：精馏实验。
苯-氯苯分离精馏塔设计
目录一、前言（1) 塔设备概叙 (1)（2）板式精馏塔的类型及特性 (1)二、设计方案的确定 (1)三精馏塔的工艺计算和论叙 (2)(1) 精馏塔的物料衡算.......................................................................................2（2）塔板数的计算 (3)（3）计算操作温度 (5)（4）塔的工艺尺寸的计算 (8)（5）板式塔的塔板工艺尺寸计算 (9)四、筛板的流体力学的验算 (12)五、塔板负荷性能图 (14)（1）漏液线 (14)（2）液沫夹带线 (15)（3）液相负荷下限线 (16)（4）液相负荷上限线 (16)（5）液泛线 (17)（6）负荷性能图 (18)六、板式塔的结构与附属设备 (18)（1）塔顶的结构 (18)（2）附属设备及其热量衡算 (19)七、塔体设计总表 (21)八、方案优化及设计源程序 (21)（1）方案优化 (21)（2）源程序 (22)(3) 运行结果 (31)九、课程设计总结及心得体会 (32)一、前言（一）塔设备设计概述：塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气(或汽)或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。
塔设备中常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。
最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。
此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节和检修容易。
苯-氯苯精馏塔工艺设计
苯-氯苯精馏塔工艺设计摘要：本设计针对苯-氯苯的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。
通过对精馏塔的运算分析，可以得出精馏塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数以及根据分离物性进行选材，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
此外对塔的附属设备分析、计算、物料衡算进行选型设计。
使整个生产工艺过程做到经济、实用、效率高、产品精准的目的。
关键词：氯苯；精馏；筛板塔1.设计方案简1.1踏板与设计方案简介板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分.工业塔常用的筛孔孔径为3-8mm，按正三角形排列.空间距与孔径的比为2.5-5.近年来有大孔径(10-25mm)筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只是漏夜点低，操作弹性小。
筛板塔的特点如下:(1)结构简单、制造维修方便。
(2)生产能力大，比浮阀塔还高。
(3)塔板压力降较低，适宜于真空蒸馏。
(4)塔板效率较高，但比浮阀塔稍低。
(5)合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性，仅稍低与泡罩塔。
(6)小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、粘性大的和带有固体粒子的料液。
1.2 塔板性质此设计的塔型为筛板塔。
筛板塔是很早出现的一种板式塔。
五十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。
相比于泡罩塔，筛板塔具有下列优点：生产能力大20-40%，塔板效率高10-15%，压力降低30-50%，而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。
从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。
近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板(孔径可达20-25mm),导向筛板等多种形式。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气(汽)液两相充分接触，以获得较高的传质效率。
此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。
此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑生产能力大、操作弹性大、流体流动的阻力小、结构简单、耐腐蚀、方便操作等要求。
苯--氯苯精馏塔设计
年产10000吨苯-氯苯板式精馏塔课程设计学号2010230*** 姓名(新疆工业高等专科学校, 乌鲁木齐 830091)摘要：精馏是利用物质沸点的不同，多次的进行混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。
其作用在于提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，在化工生产中得到广泛应用。
关键词: 精馏塔、浮阀、甲醇-乙醇目录1.概述....................................................................................................................................... - 1 -1.1精馏原理 (1)1.2塔的结构 (1)1.3精馏塔分类 (1)1.3.1泡罩塔........................................................................................................................ - 1 -1.3.2筛板塔........................................................................................................................ - 1 -1.3.3浮阀塔........................................................................................................................ - 2 -1.3.4舌形塔........................................................................................................................ - 2 -1.3.5浮动舌形塔................................................................................................................ - 2 -1.4工业塔要求 (2)2.苯-氯苯分离设计任务 ........................................................................................................... - 3 -2.1设计题目 (3)2.2操作条件 (3)2.3设计内容 (3)3.基础数据................................................................................................................................. - 3 -3.1组分的饱和蒸汽压p（MM H G） (3)i3.2组分的液相密度ρ（KG/M3） (4)3.3组分的表面张力σ（M N/M） (4)3.4氯苯的汽化潜热 (4)4.设计方案及工艺流程............................................................................................................. - 4 -4.1工艺草图 (4)5.全塔的物料衡算..................................................................................................................... - 6 -5.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率. (6)5.2平均摩尔质量 (6)5.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 (6)6.塔板数的确定......................................................................................................................... - 6 -6.1理论塔板数的求取.. (6)6.1.1相平衡数据的求取.................................................................................................... - 6 -6.1.2确定操作的回流比.................................................................................................... - 7 -6.1.3求理论塔板数............................................................................................................ - 7 - 6.2实际塔板数 .. (8)6.2.2实际塔板数（近似取两段效率相同）.................................................................... - 9 -7.塔的精馏段工艺计算............................................................................................................. - 9 - 7.1平均压强 ........................................................................................................................... - 9 - 7.2平均温度 ........................................................................................................................... - 9 - 7.3平均分量 ........................................................................................................................... - 9 - 7.4平均密度 ........................................................................................................................... - 9 - 7.4.1液相平均密度 ............................................................................................................ - 9 - 7.4.2汽相平均密度m V ρ, .................................................................................................. - 10 - 7.5液体的平均表面张力 ..................................................................................................... - 10 - 7.6液体的平均粘度 ............................................................................................................. - 10 - 7.7精馏段的汽液负荷计算 ................................................................................................. - 10 -8.塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算....................................................................................- 11 - 8.1塔径 ................................................................................................................................. - 11 - 8.1.1初选塔板间距 ...........................................................................................................- 11 - 8.1.2泛点气速F u ..............................................................................................................- 11 - 8.1.3空塔气速 .................................................................................................................. - 12 - 8.1.4精馏段的塔径 .......................................................................................................... - 12 - 8.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................. - 12 - 8.2.1溢流装置 .................................................................................................................. - 12 - 8.2.2塔板布置 .................................................................................................................. - 13 - 8.2.3开孔数n 和开孔率.................................................................................................. - 13 - 8.2.4精馏段的塔高Z1 .................................................................................................... - 14 -9.塔板上的流体力学验算....................................................................................................... - 14 - 9.1气体通过筛板压降的验算 ............................................................................................. - 14 - 9.1.1干板阻力 .................................................................................................................. - 14 - 9.1.2板上充气液层阻力.................................................................................................. - 14 - 9.1.3表面张力所造成的阻力.......................................................................................... - 14 - 9.2雾沫夹带量的验算 ......................................................................................................... - 15 - 9.3漏液的验算 ..................................................................................................................... - 15 - 9.4液泛的验算 ..................................................................................................................... - 15 - 10.塔板负荷性能图................................................................................................................. - 15 - 10.1雾沫夹带线 ................................................................................................................... - 15 -10.3液相负荷上限线 (17)10.4漏液线（气相负荷下限线） (17)10.4液相负荷下限线 (17)11.精馏塔的设计计算结果汇总一览表................................................................................. - 18 -12. 主要工艺接管尺寸的计算和选取................................................................................... - 19 -12.1塔顶蒸气出口管的直径 (19)12.2回流管的直径D R (20)12.3进料管的直径D F (20)12.4塔底出料管的直径D W (20)13.绘制生产工艺流程图......................................................................................................... - 20 -14.绘制精馏塔设计条件图..................................................................................................... - 21 -15.结束语...................................................................................................... 错误！未定义书签。
苯—氯苯精馏塔课程设计
化工原理课程设计说明书专业：08化学工程与工艺班级：一班学生姓名：周*学生学号：*************指导教师：许**设计时间：2010年 11月 27日成绩：________________课程设计题目——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计一、设计题目苯－氯苯精馏分离板式塔设计 二、设计基础数据苯，氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据三，设计任务及操作条件 （一）设计任务（1）原料液中氯苯含量：质量分率60%（质量）。
（2）产品纯度为98%（质量）的氯苯。
（3）塔顶馏出液中氯苯含量不得高于2%（质量）。
（4）生产能力：5000吨／年原液产品，年开工300天。
（二）操作条件（1）精馏塔顶压强： 4.0kpa （表压） （2）进料热状态 饱和液体进料 （3）回流比：min1.2R R（4）单板压降压：≤0.7kpa（5）塔顶采用全凝器泡点回流 。
塔釜采用间接饱和水蒸气加热 （6）冷凝器冷却剂：水，冷却剂温度：125t C=︒ ;240t C=︒再沸器加热剂：饱和水蒸气，加热剂温度：P=2at(表压) 热损失：Q1=5%QB （7）全塔效率为0.6 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 目录第一章 流程及生产条件的确定和说明-------------------------------------------10 第一节 概述---------------------------------------------------------------------------10 1.1设计方案简介 ---------------------------------------------------------------------10 1.2设计方案的确定和说明 ----------------------------------------------------- ----10 1.2.1装置流程的确定 ------------------------------------------------------------ ---10 1.2.2操作压力的选择 ----------------------------------------------------------------10 1.2.3进料热状况的选择 -------------------------------------------------------------11 1.2.4加热方式的选择 ----------------------------------------------------------------11 1.2.5回流比的选择 ------------------------------------------------------------ -----11 第二节 精馏塔的物料衡算 --------------------------------------------------------11 1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数------------------------------------ ---11 2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量------------------------------ ---11 3. 物料衡算 --------------------------------------------------------------- ------- ---11 第三节 塔板数的确定 ------------------------------------------------------------ ---121. q 值-------------------------------------------------------------------------------------122. 总理论板数的确定------------------------------------------------------------------12 2.1最小回流比的求取---------------------------- -------------------------------------12 2.1.1.利用泡点方程和露点方程求取y x ~----------------------------------------12 2.1.2确定操作的回流比R-------------------------------------------------------------13 2.1.3精馏塔的气液相负荷-------------------------------------------------------------13 2.1.4求操作线方程：-------------------------------------------------------------------13 2.1.5求理论板数：逐板法（塔顶全凝器）----------------------------------------14 2.1.6板效率-------------------------------------------------------------------------------14 2.1.7实际板数的求取-------------------------------------------------------------------14 第二章 精馏塔工艺计算---------------------------------------------------------------14 第一节 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算------------------------------14 1操作压力计算--------------------------------------------------------------------------15 2 操作温度计算--------------------------------------------------------------------------15 3平均摩尔质量计算---------------------------------------------------------------------15 4平均密度计算---------------------------------------------------------------------------16 4.1气相平均密度计算-------------------------------------------------------------------16 4.2液相平均密度计算-------------------------------------------------------------------16 5、液体表面张力计算-------------------------------------------------------------------18 6、液体平均黏度计算-------------------------------------------------------------------18第三章 精馏塔设计计算----------------------------------------------------------------19 第一节 精馏塔的塔体的工艺尺寸计算---------------------------------------------19 3.1．塔径的计算--------------------------------------------------------------------------19 3.2.提馏塔有效高度的计算-------------------------------------------------------------21 第二节 塔板主要工艺尺寸计算-------------------------------------------------------21 1、塔板主要工艺尺寸的计算----------------------------------------------------------21 1.1溢流装置计算-------------------------------------------------------------------------21 1.1.1堰长wl --------------------------------------------------------------------------------211.1.2溢流堰高度wh ----------------------------------------------------------------------211.1.3弓形降液管宽度d W 和截面和fA ----------------------------------------------221.1.4降液管底隙高度0h ----------------------------------------------------------------221.1.5 塔板布置----------------------------------------------------------------------------22 1.1.6筛孔计算及排列--------------------------------------------------------------------23 第三节 筛板的流体力学验算----------------------------------------------------------23 1、塔板压降-------------------------------------------------------------------------------23 1.1干板阻力ch 的计算------------------------------------------------------------------231.2气体通过液层的阻力的计算-------------------------------------------------------23 1.3液体表面张力的阻力h的计算------------------- -------------------------------232、液面落差-------------------------------------------------------------------------------243、液沫夹带-------------------------------------------------------------------------------244、漏液--------------------------------------------------------------------------------------245、液泛--------------------------------------------------------------------------------------246、塔板负荷--------------------------------------------------------------------------------25 6.1漏液线-----------------------------------------------------------------------------------256.2液沫夹带线-----------------------------------------------------------------------------25 6.3液相负荷下限线-----------------------------------------------------------------------26 6.4液相负荷上限线-----------------------------------------------------------------------27 6.5液泛线-----------------------------------------------------------------------------------27第四章 附属设备及主要附件的选型和计算----------------------------------------29 第一节 辅助设备设计------------------------------------------------------------------29 1.再沸器的热量衡算----------------------------------------------------------------------29 2.全凝器热量衡算-------------------------------------------------------------------------303.塔内其他它构件-------------------------------------------------------------------------31第五章设计结果列表---------------------------------------------------------------------31第六章设计结果与讨论和说明--------------------------------------------------------33 第一节设计结果自我评价------------------------------------------------------------33 第二节此次设计的心得有以下几点-----------------------------------------------33第七章结束语----------------------------------------------------------------------------33 第八章参考文献----------------------------------------------------------------------33符号说明英文字母Aα－阀孔的鼓泡面积m2A f －降液管面积m2A T －塔截面积m2b －操作线截距c －负荷系数（无因次）c0 －流量系数（无因次）D －塔顶流出液量kmol/hD －塔径md0 －阀孔直径mE T －全塔效率（无因次）E －液体收缩系数（无因次）e－物沫夹带线kg液/kg气vF －进料流量kmol/hF0 －阀孔动能因子m/sg －重力加速度m/s2H T －板间距mH －塔高mH d －清液高度mh c －与平板压强相当的液柱高度mh d －与液体流径降液管的压降相当液柱高度mh r －与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度mh f －板上鼓泡高度mh L －板上液层高度mh0 －降液管底隙高度mh02v－堰上液层高度mh p －与板上压强相当的液层高度mhσ－与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度m h2v－溢液堰高度mK －物性系数（无因次）L s －塔内下降液体的流量m3/sL w －溢流堰长度mM －分子量kg/kmolN －塔板数N p －实际塔板数N T －理论塔板数P －操作压强PaΔP－压强降Paq －进料状态参数R －回流比R min－最小回流比u －空塔气速m/sw －釜残液流量kmol/hw c －边缘区宽度mw d －弓形降液管的宽度mw s －脱气区宽度mx －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 －难挥发组分主要流程：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→氯苯流程示意图：图5-1 板式塔总体结构简图化工原理课程设计----------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。
苯-氯苯分离精馏塔设计
pB
1.0
1.0
0.9
0.9
0.8
0.8
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0.7
0.6
0.6
y 0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
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0.5
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0.7
0.8 0.9
1.0
x
图 1 苯—氯相平衡曲线图
140
120
100
t
80
60 0.0
140
120
100
80
60
p
o B
/
kPa
19.66 27.33 39.48 53.33 73.02 95.86 101.33
p po 1.004 0.677 0.440 0.265 0.125 0.019 0
x
p
o A
B
po
B
y
p
o A
x
p
1.001 0.913 0.782 0.613 0.369 0.072 0
pA
5.137 5.000 4.559 4.399 4.113 3.950 3.816
设计工艺计算
2 设计方案的确定
2.1 操作压力
本次设计为一般物料因此，采用常压操作。
2.2 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， 才送入塔内。 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。
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化工原理工程设计处理量为3000吨/年苯和氯苯体系精馏分离板式塔设计学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师：板式精馏塔设计任务书设计题目：苯-氯苯体系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）30000吨／年操作周期7200 小时／年进料成分：含氯苯35%（质量分率，下同）塔顶产品组成氯苯含量为98%;塔底产品组成含氯苯不得高于%.2、操作条件操作压力4000Pa（表压）进料热状态q=单板压降：<或=3、设备型式筛板或浮阀塔板（F1型）4、厂址新乡地区三、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）塔径及蒸馏段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5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图7、设计评述目录1.精馏塔的概述42．设计内容错误!未定义书签。
.精馏塔的物料衡算错误!未定义书签。
.塔板数的确定错误!未定义书签。
.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算错误!未定义书签。
.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算错误!未定义书签。
.塔板主要工艺尺寸的计算错误!未定义书签。
.筛板的流体力学验算错误!未定义书签。
.塔板负荷性能图错误!未定义书签。
设计小结错误!未定义书签。
参考资料 30设计说明书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。
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。
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）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。
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。
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。
流程图如上图2.精馏塔的物料衡算生产能力（进料量）30000吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料成分：含氯苯35%（质量分率，下同）塔顶产品组成氯苯含量不得高于%;塔底产品组成含氯苯为98%. 2、 操作条件操作压力4000Pa （表压） 进料热状态 q= 单板压降： <或= 3、 设备型式 筛板或浮阀塔板（F1型）温度℃80 90 100 110 120 130 a k 133.01o i P P -⨯ 苯760 1025 13501760 2250 28402900表5-4 液体粘度µL2.1.1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/kmol0.6578.110.7270.650.3578.11112.56f x ==+0.98378.110.9880.9830.01778.11112.56D x ==+0.0278.110.0310.020.9878.11112.56w x ==+2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量0.72778.11(10.727)112.5687.51Kg Kmol FM=⨯+-⨯=W0.98878.11(10.988)112.5678.52Kg Kmol M=⨯+-⨯=2.1.3物料衡算原料处理量 F300000003002447.6187.51F Kmol h ⨯==总物料衡算 W D F +=47.61D W =+ 代入 苯物料衡算47.610.7270.9880.031D W ⨯=+得 D=hW=h.塔板数的确定2.2.1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 130x y 根据气液平衡数据，可绘出x —y 图，如下图（1—1）D0.03178.11(10.031)112.56111.57Kg KmolM=⨯+-⨯=0.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91xy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。
采用作图法求最小回流比。
在图1-1中对角线上，自点e,作垂线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为：0.921q y = 0.727q x = 故最小回流比为min 0.9880.9210.3450.9210.727D q q qx y R y x --===--取操作回流比为min 20.690R R ==③求精馏塔的气、液负荷0.69034.6323.89/L RD Kmol h ==⨯=(1)(0.6901)34.63658.53/V R D Kmol h =+=+⨯='23.8947.6171.5/L L F Kmol h =+=+='58.53/V V Kmol h ==④求操作线方程精馏段操作线方程为23.9834.630.9880.4090.58458.5358.53D L D y x x x x V V =+=+⨯=+ 提馏段操作线方程为''''''71.512.9740.031 1.2210.04758.538.53W L W y x x x x V V =-=-⨯=-⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图1—2所示。
求解结果为 总理论板层数T N =10(包括再沸器) 进料板位置=F N 42.2.2实际板层数的求取精馏段实际板层数 67.57.0/4≈==精N提馏段实际板层数 1413.4652.0/7≈==提N.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 2.3.1 精馏段操作压力计算塔顶操作压力 33.105433.101P D =+= KPa 每层塔板压降 △P= KPa进料板压力 109.5360.7105.33P F =⨯+= KPa 精馏段平均压力 107.632109.93105.33P m =+=KPa2.3.2提馏段操作压力的计算塔底操作压力 115.83150.733.105P W =⨯+= KPa提馏段平均压力 112.682109.53115.83P 'm =+=KPa2.3.3操作温度计算根据苯—氯苯在不同温度下的饱和蒸汽压数据，可知在不同温度下的气液平衡数据，可绘得苯—氯苯的t —x —y 图，见下图图1—3苯-氯苯的气液平衡相图 由图可知：塔顶温度： t=80.4℃ 进料板温度： t=.℃精馏段平均温度: 75.8424.801.89=+=t ℃塔底温度： t=130℃提馏段平均温度：55.10921301.89=+=t ℃2.3.4平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量计算由D 1x 0.988y ==，查得平衡曲线（见图1—2），得 10.955x = 0.98878.11(10.988)112.678.52/VDmMKg Kmol =⨯+-⨯=0.95578.1(10.955)112.679.65/LDm M Kg Kmol =⨯+-⨯=进料板平均摩尔质量计算由图解理论板（见图1—2），得 678.0=F x查平衡曲线（见图1—2）得912.0=F y()Kmol Kg M VFm /14.816.112912.011.78912.0=⨯-+⨯= ()Kmol Kg M LFm /21.896.112678.011.78678.0=⨯-+⨯=精馏段平均摩尔质量78.5281.1479.83/2Vm M kg kmol +==（精）(79.6589.2184.43/2Lm M kg kmol +==精）2.3.5平均密度的计算①气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算 ()3107.0579.832.871/8.31484.75273.15M V mVm P M Kg m RTρ⨯===⨯+（精）（精）②液相平均密度的计算 液相平均密度依下式计算iiLma ρρΛ=1塔顶液相平均密度的计算3786.97/A Kg m ρ=，31104.28/B Kg m ρ=31790.14/(0.986/786.970.014/1104.28)LDm Kg m ρ==+由C t F ︒1.89查手册得进料板液相平均密度的计算3/0.803m Kg A =ρ 3/5.1030m Kg B =ρ 进料板液相质量分率 0.6578.10.9250.6578.1(10.65)112.6A a ⨯==⨯+-⨯3/06.8825.1030406.0803594.01m kg LFm =⨯+⨯=ρ精馏段液相平均密度为790.14882.06836.12Lm ρ+==（精）3/m Kg 2.3.6液体平均表面张力计算液体平均表面张力依下式计算 =Lm σ∑i i x σ塔顶液相平均表面张力的计算 由C t D ︒=4.80查手册得21.27/23.75/0.98821.270.01223.7521.29/A B LDm mN mmN mmN m σσσ===⨯+⨯= 进料板液相平均表面张力的计算 由Ct F ︒=1.89查手册得m mN mmN mmN LDm B A /30.2166.22)678.01(06.20678.0/66.22/06.20=⨯-+⨯===σσσ 则精馏段平均表面张力：21.2920.9021.10/2Lm mN m σ+==2.3.7液体平均黏度的计算液体平均黏度依下式计算 ∑==ni i i lm x 1lg lg μμ塔顶液相平均粘度的计算：C tD ︒4.80查手册得s mPa A ⋅=308.0μ,s mPa B ⋅=428.0μsmPa LD LDm ⋅=+=309.0428.0lg 014.0308.0lg 986.0lg m μμ解出进料板液相平均粘度的计算 由C t F ︒=1.89 查手册得396.0lg 323.0282.0lg 678.0lg 396.0282.0+===LFm B A μμμ‘解出s mPa LFm ⋅=315.0μ.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 2.4.1.塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为 358.5379.830.452/36003600 2.871Vm s Vm VM V m s ρ⨯===⨯323.8984.430.00067/36003600836.1Lm s Lm LM L m s ρ⨯===⨯由VVL C ρρρμ-⨯=max 式中C 由2.02020⎪⎭⎫⎝⎛⨯=L C C σ计算，其中的C 20由附图1师史密斯关联图查取。