苯_甲苯浮阀式精馏塔的设计说明

化工原理课程设计任务书

一 设计题目：苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计 二 任务要求

设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯， 具体工艺参数如下：

原料加料量 F=75kmol/h 进料组成 xf=0.41 馏出液组成 965.0=D x 釜液组成 035.0=W x 塔顶压力 k P a P 325.101=

单板压降 0.7kPa ≤ 进料状态 965.0=q

2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点回流。 三 主要设计内容

1、设计方案的选择及流程说明

2、工艺计算

3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高

4、辅助设备选型与计算设计结果汇总

5、工艺流程图及精馏塔设备条件图

目录

任务书 (1)

目录 (Ⅱ)

摘要 (1)

第1 章绪论 (2)

1.1 设计流程 (2)

1.2 设计思路 (2)

第2 章精馏塔的工艺设计 (4)

2.1 产品浓度的计算 (4)

2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)

2.3 物料衡算 (6)

2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (7)

2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (7)

2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (8)

第3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)

3.1 物性数据计算 (8)

3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (11)

3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)

3.4 塔板流体力学校核 (17)

3.5 塔板符合性能图 (20)

第4 章热量衡算 (24)

4.1 热量衡算示意图 (24)

4.2 热量衡算 (24)

第5 章塔附属设备的计算 (29)

5.1 筒体与封头 (29)

5.2 除沫器 (29)

5.3 裙座 (29)

5.4 塔总体高度的设计 (30)

5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (30)

5.6 进料管的设计 (32)

5.7 泵的选型 (32)

5.8 贮罐的计算 (33)

第6 章结论 (35)

6.1 结论 (35)

6.2 主要数据结果总汇 (35)

结束语 (36)

参考文献 (31)

附录1主要符号说明 (38)

附录2 程序框图 (41)

附录3 精馏塔工艺条件图 (43)

附录4 生产工艺流程图 (44)

教师评语.................................................................................................................... 错误！未定义书签。

摘要

本次化工原理课程设计，设计出了苯—甲苯得分离设备—连续浮阀式精馏塔。进料摩尔分数为0.44，使塔顶产品苯的摩尔含量达到0.965，塔底釜液摩尔分数为0.035。

综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对苯—甲苯溶液进行分离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为16块，其中精馏段塔板数为7块，提馏段塔板数为9块。根据经验是算得全塔效率为0.535，塔顶使用全凝器，泡点回流。精馏段实际板数为13块，提馏段实际板数为15块，实际加料板位置在第14块板。由精馏段的工艺计算得到塔经1m，塔总高16.8m。通过流体力学验算表明此塔的工艺尺寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精馏塔有较好的操做性能，精馏段操作弹性为1.48。

塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。用133.3℃饱和水蒸气加热，饱和水蒸气走壳程，进料液走管程。

关键词：苯—甲苯浮阀精馏物料衡算

第 1 章绪论

1.1 设计流程

本设计任务为分离苯——甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

设计流程框图如下：

任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。

4

D

1-原料罐，2-进料罐，3-苯、甲苯精馏塔，4-塔顶全凝器，5-再沸器

1.2 设计思路

本次课程设计的任务是设计苯—甲苯精馏塔，塔型为浮阀式板塔，进料为两组份进料，且苯与甲苯的挥发度有明显差别，可用一个塔进行精馏分离。

要分离的组分在常压下均是液体，因此操作在常压下即可进行，进料为泡点进料，需预热

器。同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不许汽相出料，故采用全凝，又因所设计的塔较高，应用泵强制回流。

1.2.1加热方式

本设计的加热方式为塔底间接加热。

1.2.2回流比的选择

选择操作回流比为最小回流比的2倍。

1.2.3塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择

冷凝方式为全凝,冷却介质为冷水。

1.2.4设计流程图