苯_氯苯板式精馏塔冷凝器工艺的设计说明

苯-氯苯板式精馏塔冷凝器工艺设计

工艺说明书

上海工程技术大学

化学化工学院

专业：制药工程

学号：0414101**

姓名：XXX

目录

一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书————————————————3 （一）设计题目———————————————————————————3 （二）操作条件———————————————————————————3 （三）设计内容———————————————————————————3 （四）基础数据———————————————————————————3 二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）—————————— 4 （一）设计方案的确定及工艺流程的说明————————————————5 （二）全塔的物料衡算————————————————————————5 （三）塔板数的确定—————————————————————————5 （四）塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算——————————10 （五）精馏段的汽液负荷计算—————————————————————10

三、标准系列化管式壳换热器的设计计算步骤——————————————10

四、非标准系列化管式壳换热器的设计计算步骤—————————————10

五、苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列）——————————————12

六、苯立式管壳式冷凝器的设计—工艺计算书（标准系列）————————13 （一）确定流体流动空间———————————————————————13 （二）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据————————————13 （三）计算热负荷——————————————————————————13 （四）计算有效平均温度差——————————————————————14 （五）选取经验传热系数K值—————————————————————14 （六）估算换热面积—————————————————————————14 （七）初选换热器规格————————————————————————14 （八）核算总传热系数K0———————————————————————14 （九）计算压强降——————————————————————————16 七、板式精馏塔工艺设计感想--------------------—————————----17

化工原理课程设计任务书

课程设计题目——苯-氯苯板式精馏塔冷凝器的设计一、设计题目

设计一苯-氯苯连续精馏塔冷凝器。工艺要求：年产纯度为99.3%的氯苯44500t/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，料液温度为50℃t；

3.塔釜加热蒸汽压力506kPa；

4.单板压降不大于0.7kPa；

5.回流液和馏出液温度均为饱和温度；

3.冷却水进出口温度分别为25℃和30℃；

4.年工作日330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.塔的工艺计算；

3.冷凝器的热负荷；

4.冷凝器的选型及核算；

5.冷凝器结构详图的绘制；

9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。

四、基础数据

p（mmHg）

1.组分的饱和蒸汽压ο

i

2.组分的液相密度ρ（kg/m3）

纯组分在任何温度下的密度可由下式计算

苯 t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：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可按下式计算：

A

B B A B

A 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35.3×103

kJ/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 2.359︒=c t ）

苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）

一、设计方案的确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连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余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。流程图如下

二、全塔的物料衡算

（一）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率

苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.61kg/kmol 。

728.061

.112/3511.78/6511

.78/65=+=

F x

986.061

.112/211.78/9811

.78/98=+=D x

=x w 61.112/3.9911.78/7.011

.78/7.0+=0.01006 （二）平均摩尔质量

()kg/km ol 49.8761.112728.01728.011.78=⨯-+⨯=F M ()kg/km ol 59.7861.112986.01986.011.78=⨯-+⨯=D M

3.11261.112)00601.01(00601.011.78=⨯-+⨯=M

w

kmol kg /

（三）料液及塔顶底产品的摩尔流率

依题给条件：一年以330天，一天以24小时计，有：5618kg/h t/a 45004=='W ， 全塔物料衡算：

W

D F W D F '+'=''

+'='399.002..035.0 ⇒

5618kg/h 0947kg/h 116565kg/h

='='='W D F h

50.07kmol/5618/112.2h 39.29kmol/159.78/09471/h 189.34kmol 49.87/16565======W D F

三、塔板数的确定

（一）理论塔板数T N 的求取