苯-甲苯筛板精馏塔的设计
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-甲苯精馏筛板塔的设计
化工原理课程设计（二）任务书1.设计题目：年产5.4吨苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计设计目的：通过对连续精馏筛板塔的设计，达到让学生了解该精馏塔的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据精馏的基本原理，选择合理流程和参数，确定精馏塔的基本尺寸，计算理论塔板数以及性能负荷图。
2. 设计任务：1）物料处理量：（4.0 + 0.1×y)万吨／年y 学号后2位2）进料组成：35％苯，苯-甲苯常温混合溶液（质量分率，下同）分离要求：塔顶产品组成苯≥96％塔底产品组成苯≤43）操作条件塔顶操作压力：101.3 kPa回流比：R=2Rmin单板压降：0.7 kPa泡点进料4）工时：300天/年24小时运行3.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。
对选定的工艺流程，主要设备的形式进行简要的论述。
2)主要设备工艺尺寸设计计算（1）收集基础数据（2）工艺流程的选择（3）做全塔的物料衡算（4）确定操作条件（5）确定回流比（6）理论板数与实际板数（7）塔径计算及板间距确定（8）堰及降液管的设计（9）塔板布置及筛板塔的主要结构参数（10）塔板的负荷性能图（12）塔盘结构（13）塔高3) 设计结果汇总4、设计评述参考文献图纸要求：用A2图纸绘制精馏塔工艺流程图和精馏塔工艺条件图各一张。
成绩依据：设计说明书（参考工作态度）目录化工原理课程设计任书………………………………………………一、序言1、关于精馏概述………………………………………………………2、设计方案的选定及流程说明………………………………………3、基础数据的收集……………………………………………………二、设计计算（一）精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率………………………………2、原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔质量………………………………3、物料衡算………………………………………………………………（二）塔板数N的计算1、由苯-甲苯气液平衡数据t-x-y和x-y相图……………………………2、求最小回流比R min及实际操作回流比R…………………………………3、精馏塔的气液两相负荷（摩尔流率）………………………………4、精馏段、提馏段的操作线方程………………………………………5、逐板法或图解法求N T…………………………………………………6、实际塔板数的确定……………………………………………………（三）主体设备工艺尺寸的计算1、有关操作条件及物性数据的计算（1）操作压力计算………………………………………………………（2）操作温度计算………………………………………………………（7）精馏塔的气液两相负荷（体积流率）的计算……………………（3）平均摩尔质量的计算………………………………………………（4）平均密度的计算……………………………………………………（5）液相平均表面张力的计算…………………………………………（6）液相平均粘度的计算………………………………………………2、精馏塔塔体工艺尺寸的计算…………………………………………（1）塔径的计算…………………………………………………………（2）溢流装置的计算……………………………………………………（3）塔板布置……………………………………………………………（4）塔高的计算…………………………………………………………（四）塔板性能负荷图1、漏液线………………………………………………………………2、液沫夹带线…………………………………………………………3、液量下限线…………………………………………………………4、液量上限线…………………………………………………………5、溢流液泛线………………………………………………………………三、个人评述……………………………………………………………参考文献………………………………………………………………一、序言1、关于精馏概述精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。
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。
苯甲苯筛板精馏塔课程设计
河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 苯-甲苯筛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:姓名:指导教师:2021年12月6日目录化工原理课程设计任务书1.概述 (5)序言 (7)再沸器 (8)冷凝器 (8)2.方案的选择及流程说明 (9)3.塔的工艺计算 (9)原料及塔顶塔底产品的摩尔分率 (10)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (10)物料衡算 (10)4.塔板数的确信 (11)理论塔板数T N (11)最小回流比及操作回流比 (12)精馏塔的气、液相负荷 (13)操作线方程 (13)图解法求理论塔板数 (13)实际板层数 (14)5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (14)操作压力 (14)操作温度 (14)平军摩尔质量 (15)5.4平均密度 (16)液体平均表面张力 (17)液体平均黏度 (18)6.精馏塔的塔体工艺尺寸 (19)塔径 (19)实际空塔气速 (21)精馏塔有效高度 (21)7.踏板要紧工艺尺寸的设计 (21)塔板布置 (24).塔板布置 (18)8.筛板的流体力学验算 (26)塔板压降 (26)液面落差 (27)液沫夹带 (28)漏液 (28)液泛 (29)9.塔板负荷性能图 (30)漏液线 (30)液沫夹带线 (31)液相负荷下限线 (32)液相负荷上限线 (33)10.板式塔常见附件 (36)进料罐线管径 (37)11.附属设备 (40)塔顶空间 (40)塔底空间. (40)人孔 (40)塔高 (41)12.设计筛板塔的要紧结果汇总： (41)参考文献 (43)设计心得体会 (43)成绩评定： ............................................................................................ 错误!未定义书签。
化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）100000 吨/年操作周期 7000 小时/年进料组成 56% （苯质量分率，下同）塔顶产品组成≥%塔底产品组成≤%2.操作条件操作压力 4kPa进料热状态泡点进料加热蒸汽低压蒸汽3.设备型式筛板塔4.厂址天津三、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.要紧设备工艺尺寸设计⑴.塔径塔高及板结构尺寸的确信⑵.塔板的流体力学校核⑶.塔板的负荷性能图⑷.总塔高总压降及接管尺寸的确信4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图及精馏工艺条件图7.设计评述1.概述序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实践的桥梁，在整个教学中起着培育学生能力的重要作用。
苯甲苯精馏塔的课程设计说明书
《化工原理》课程设计设计题目苯-甲苯精馏塔的设计学生指导教师讲师年级专业系部课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定原料：苯、甲苯原料苯含量：质量分率= 45.5%原料处理量：质量流量=20.5t/h产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1%2、操作条件常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。
3、设备型式：筛板塔三、设计容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T N 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T E 估算 (8)3.6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 4.2安托尼方程计算 ............................................................ 10 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)9.1塔顶全凝器的计算与选型 (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)d (32)10.3塔顶蒸汽管pd (32)10.4回流管Rd (32)10.5再沸返塔蒸汽管v11 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分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为20.5t/h，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--甲苯体系板式精馏塔设计
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。
说明书前后应有目录、符号表；说明书可作封面设计，版本一律为十六开(或A4幅面)。
摘要化工生产与现在生活密切相关，人类的生活离不开各色各样的化工产品。
设计化工单元操作，一方面综合了化学，物理，化工原理等相关理论知识，根据课程任务设计优化流程与工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备与机械制图等软件对数据和图形进行处理。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计
0.0045
0.458
0.472
0.489
0.503
由上表数据可作出漏液线1
3.6.2 液沫夹带线
以 为限,求出 关系如下:
由
精馏段:
,
整理得:
在操作范围内,任取几个 值,依上式计算出 值
表2-4
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
2.457
2.362
2.24
2.138
提馏段:
提馏段:
板上不设进口堰，
故在本设计中不会发生液泛现象
3.6.1
由
,
得
精馏段:
=
在操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-2
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
0.564
0.579
0.598
0.613
提馏段:
=4.870
操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-3
0.0006
0.0015
对于进料： =93.52℃
得：
又
精馏段平均相对挥发度：
提馏段平均相对挥发度：
由液体平均粘度公式： 可求得不同温度下苯和甲苯的粘度
对于苯(A)，其中 ， 即：
当 ℃时，
当 ℃时，
对于甲苯(B)，其中 ， 即：
当 ℃时，
当 ℃时
又精馏段的液相组成：
提馏段的液相组成：
精馏段平均液相粘度：
提馏段的平均液相粘度:
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系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，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
苯甲苯精馏塔的设计课程设计
苯甲苯精馏塔的设计课程设计《化工原理》课程设计设计题目苯-甲苯精馏塔的设计学生指导教师讲师年级专业系部课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）1、设计方案的选定原料：苯、甲苯原料苯含量：质量分率= 45.5%原料处理量：质量流量=20.5t/h产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=1%2、操作条件常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。
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TN 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T E 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)4.2安托尼方程计算 (10)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)9.1塔顶全凝器的计算与选型 (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)d (32)10.3塔顶蒸汽管p10.4回流管R d (32)10.5再沸返塔蒸汽管v d (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20.5t/h，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%。
苯-甲苯板式塔设计
11 以下 110 以下 110～200 200～300
4000
11 以下 110 以下 110～230 230～350
5000
11 以下 110 以下 110～250 250～400
6000
11 以下
110～250 250～450
应用 用于较低 一般应用 高 液 气 比 极高 液 气 极
场合
液气比
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HD
4． 塔高 H(不包括封头、裙坐)
H=(n-nF-np-1)HT+nFHF+nPHp+HD+HB n——实际塔板数；
nF——进料板数 HF——进料板处板间距，m nP——人孔数 Hp——设人孔处的板间距，m HD——塔顶空间，m（不包括头盖部分） HB——塔底空间，m（不包括底盖部分）
1、板间距 H T 的初估
板间距的大小与液泛和雾沫夹带有密切的关系。板距取大些，塔 可允许气流以较高的速度通过，对完成一定生产任务，塔径可较小； 反之，所需塔径就要增大些。板间距取得大，还对塔板效率、操作弹 性及安装检修有利。但板间距增大以后，会增加塔身总高度，增加金 属耗量，增加塔基、支座等的负荷，从而又会增加全塔的造价。初选 板间距时可参考下表所列的推荐值。
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4.编写设计说明书 设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设
计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和 经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结 果；对所选用的物性数据和使用的经验公式图表应注明来 历。
设计说明书应附有带控制点工艺流程图，塔板结构简图 和计算机程序框图和原程序。
设计题目：苯－甲苯连续精馏塔的设计
1、操作条件 进料热状态：自选 塔顶压强：4.0kPa 单板压降：不大于0.7KPa 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 冷却水温度：自选 饱和水蒸汽压力（温度）：自选
板式塔课程设计苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计
板式塔课程设计任务书一、课程名称苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计二、设计条件年处理量：年处理量：4160041600吨/年 料液浓度：料液浓度：45.0% 45.0% （苯的质量分数，下同）（苯的质量分数，下同） 塔顶产品浓度：塔顶产品浓度：96.64% 96.64% 塔底釜液组成：塔底釜液组成：1.58 % 1.58 %每年实际生产天数：每年实际生产天数：330330天 （每天24小时运行）小时运行） 精馏塔塔顶压强：精馏塔塔顶压强：4 kPa 4 kPa （表压）（表压）（表压） 料液初温：料液初温：35 35 ℃ 冷却水温：冷却水温：30 30℃ 饱和水蒸气压力：饱和水蒸气压力：2.5 kgf/cm 2.5 kgf/cm 22（表压）（表压）设备形式：筛板（浮阀）塔设备形式：筛板（浮阀）塔 进料热状况：泡点进料进料热状况：泡点进料 回流比：自选回流比：自选单板压降：≤单板压降：≤ 0.7 kPa 0.7 kPa 全塔效率：全塔效率：E E T= 54.2 % 产 址：海南地区址：海南地区三、设计内容：1、精馏塔的物料衡算；、精馏塔的物料衡算；2、塔板数的确定；、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；、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；、精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5、塔板主要工艺尺寸的计算；、塔板主要工艺尺寸的计算；6、塔板的流体力学验算；、塔板的流体力学验算；7、塔板负荷性能图；、塔板负荷性能图； 四、设计基础数据其他物性数据查有关手册其他物性数据查有关手册（1） 苯和甲苯的物理性质苯和甲苯的物理性质 表1 项目项目 分子式分子式 分子量分子量//℃ 沸点沸点//℃ 临界温度t c/℃ 临界压强Pc/kPa 苯 C 6H 6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯甲苯 C 7H 8 92.13 110.6 318.57 4107.7（2）饱和蒸汽压：苯和甲苯的饱和蒸汽压可由Antoine 方程式求算。
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。
苯甲苯连续精馏筛板塔的设计
------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计一、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
二、设计任务(1)原料液中苯含量：质量分率＝50％(质量)，其余为甲苯。
(2)塔顶产品中苯含量不得低于95％(质量)。
(3)残液中苯含量不得高于5％(质量)。
(4)生产能力：43000/y苯产品，年开工300天。
三、操作条件(1)精馏塔顶压强：4.0kPa(表压) (2)进料热状态：泡点进料(3)回流比：自选 (4)单板压降压：≯0.7kPa四、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)五、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。
一、设计方案与工艺流程图1、设计方案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人精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点温度下一部分回流至塔内，其余部分产品经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（1.1~2.0）倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计
《苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计》一、前言在化工工艺中，精馏是一个常见的分离技术，而塔式精馏又是精馏技术中应用广泛的一种。
本文将围绕苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计展开讨论，以期为相关领域的研究和工程实践提供有价值的参考。
二、苯-甲苯连续精馏筛板塔概述苯-甲苯连续精馏筛板塔是一种常用的分离设备，适用于苯-甲苯混合物的连续精馏过程。
在塔式精馏中，筛板塔是一种重要的结构形式，它通过将混合物引入并进行挥发蒸馏，从而实现组分的分离和提纯。
三、课程设计要点在设计苯-甲苯连续精馏筛板塔的课程时，需要重点考虑以下几个方面：1. 塔板结构设计：合理的塔板结构对于精馏过程的效率和产品质量至关重要。
在设计中需要考虑塔板的布置形式、开孔面积、塔板间距等参数。
2. 精馏塔操作条件：包括进料温度、进料流量、塔底温度和顶部温度等操作条件的选择和控制。
3. 传热与质量传递：在连续精馏过程中，传热和质量传递是影响分离效果的关键因素，需要合理设计和优化。
4. 能耗与环保：考虑设备的能耗和对环境的影响，在设计中尽量实现能耗的降低和废气的净化处理。
四、个人观点和理解苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计是一个复杂而又具有挑战性的工作。
在设计过程中，需要综合考虑流体力学、传热传质、化工原理等多个学科知识，同时结合工程实践进行现场验证和调整。
我认为，这是一个需要综合能力和实践经验的课程设计，也是对工程师综合素质的一种全面考察。
对于这个课程设计，我希望能够通过实际案例和数据分析，更加深入地理解塔式精馏的原理和应用，为将来的工程实践做好充分的准备。
五、总结通过对苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计的讨论，我们对这一领域的工程实践和研究有了更深入的了解。
在课程设计中，需要关注塔板结构设计、操作条件选择、传热传质优化以及能耗与环保等方面，以期实现高效、低能耗的连续精馏过程。
课程设计也需要结合实际案例和数据分析，为工程实践做好充分的准备。
希望通过本文的共享，能够为相关领域的工程师和研究人员提供有益的参考和启发。
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。
苯甲苯分离过程筛板精馏塔的设计
化工原理课程设计说明书苯-甲苯分离过程筛板精馏塔设计院系：化学与化工学院专业班级：化工09本（2）姓名：李春红学号：0906210248指导老师：李梅设计时间：2012年5月25日—2012年6月8日目录第一部分课程设计任务书.............................................. ... ... . (1)一、设计名称 (4)二、设计条件 (4)三、设计说明书内容 (3)第二部分设计内容 (5)一、设计任务 (5)二、精馏塔的物料衡算 (6)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔质量 (6)2.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数和平均摩尔质量 (6)3.物料衡算原料处理量 (6)三、塔板数的确定 (7)1.理论板层数T N的求取 (7)2.全塔效率T E..................................................... 错误!未定义书签。
3.实际板层数的求取 (9)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)1.操作压强、温度的计算 (9)2.平均摩尔质量计算 (10)3.平均密度计算 (10)4.液相平均表面张力计算 (11)5.液相平均粘度计算 (12)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)1.塔径的计算 (13)2.精馏塔的有效高度的计算 (14)六、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 (16)3.筛孔数n与开孔率 ......................................... 错误!未定义书签。
七、筛板的流体力学验算 (17)1.气体通过筛板压降相当的液柱高度P h .............. 错误!未定义书签。
2.雾沫夹带量V e的验算 (18)3.漏液的验算 (19)4.液泛验算 (19)八、塔板负荷性能图 (20)1.漏液线 (20)2.雾沫夹带线 (21)3.液相负荷下限线 (22)4.液相负荷上限线 (22)5.液泛线 (23)6. 操作线 (25)九、设计结果一览表 (26)十、操作方案的说明： (28)附表 (30)参考文献 (32)第一部分课程设计任务书一、设计名称苯—甲苯分离过程筛板精馏塔设计二、设计条件1、设计产量：2.9万吨/年（苯），进料状态：气-液共存。
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。
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淮阴工学院
课程设计说明书
作者:学号：
系
(院):
专业:
题目:苯-甲苯筛板精馏塔的设计
指导者：
2010年6月
化工原理课程设计说明书中文摘要
精馏是利用混合液中组分挥发度的差异，实现组分高纯度分离的多级蒸馏操作，即同时实现多次部分汽化和部分冷凝的过程。
实现精馏操作的主体设备是精馏塔。
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。
我国石油工业具有一定的水平，但还是一个发展中的国家,摆在我们石油工作者面前的任务是繁重的。
因此必须坚持独立自主、自力更生，革新挖潜，全面提高，综合利用，大搞化工原料，赶超世界先进水平。
关键词：精馏塔塔板苯—甲苯塔板负荷
淮阴工学院
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：胡涛
2010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。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射的方式穿过板上的液层，进行传质于传热。
在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属于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，气体逆流向上(有时也采用并流向下)流动，气体两相密切接触进行传热与传质。
在正常操作过程中，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属于微分接触逆流操作过程。
1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
在化工生产中，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个方面，都有非常重大的影响。
1.3 设计条件
进料量每小时160千摩尔，原料中含苯55%（摩尔分率），以沸点状态送入塔内。
要求塔顶馏出物含苯96%（摩尔分率），塔釜残液中含苯不大于4%，操作回流比取最小回流比的2.5倍。
1.4 问题研究
本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。
根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。
之后，计算塔板数、塔径等。
根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。
计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。
2．板式塔的设计
2.1 工业生产对塔板的要求：
①通过能力要大，即单位塔截面能处理的气液流量大。
②塔板效率要高。
③塔板压力降要低。
④操作弹性要大。
⑤结构简单，易于制造。
在这些要求中，对于要求产品纯度高的分离操
作，首先应考虑高效率；对于处理量大的一般性分离（如原油蒸馏等），主要是考虑通过能力大。
2．2设计方案的确定
2．2.1装置流程的确定
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却器等设备。
蒸馏过程按操作方式不同，可分为连续精馏和间歇精馏两种流程。
在本次的设计中，是为分离苯—甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，应该采用连续精馏流程。
2.2.2操作压力的选择
蒸馏过程按操作压力不同，可分为常压蒸馏，减压蒸馏和加压蒸馏。
一般除热敏性物系外，凡通过常压分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压精馏。
根据本次任务的生产要求，应采用常压精馏操作。
2.2．3进料热状况的选择
蒸馏操作有五种进料热状况，它的不同将影响塔内各层塔板的汽、液相负荷。
工业上多采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料，通常用釜残液预热原料。
所以这次采用的是泡点进料。
2.2.4加热方式的选择
由于采用泡点进料，将原料液加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。
2.2.5回流比的选择
回流比是精馏操作的重要工艺条件，其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。
苯—甲苯混合液是属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2.0倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
3工艺流程图
板式塔主要由筒体、封头、塔内构件（包括塔板、降液管和受液盘）、人孔、进出口管和群座等组成。
按照塔内气、液流动的方式，可将塔板分为错流与逆流塔板两类。
工业应用以错流式塔板为主，常用的由泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。
此次设计按照要求选用筛板塔来分离苯-甲苯系。
4．工艺计算及主体设备的计算
4.1 精馏塔的物料衡算
苯的摩尔质量=78.11 kg/kmol
甲苯的摩尔质量=93.13 kg/kmol
原料处理量F=160 kmol/h
进料苯的摩尔分率F x =0.55
塔顶苯的摩尔分率D x =0.96
塔顶易挥发组分的回收率η=94%
总物料衡算：
F = D + W
易挥发（苯）组分衡算：
W F D W F x D x x ⨯=⨯+⨯。