吉林化工学院化工原理课程设计
目录
化工原理课程设计任务书 (1)
摘要 (2)
绪论 (3)
设计方案的选择 (4)
第一章工艺计算 (5)
1.1物料衡算 (5)
1.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (5)
1.2物性参数的计算 (5)
1.2.1 温度的计算 (5)
1.2.2密度的计算 (6)
1.2.4混合物的黏度 (10)
1.2.5 相对挥发度的计算 (11)
1.3.理论塔板数及实际塔板数的计算 (11)
1.3.1 最小回流比的计算 (11)
1.3.2 操作线方程的确定 (12)
1.3.3 精馏塔理论板数的计算 (12)
1.3.4全塔效率计算 (13)
第二章板式塔主要的工艺尺寸的设计 (14)
2.1.1操作压力计算 (14)
2.1.2热量衡算 (14)
①加热介质的选择 (14)
②比热容的计算 (14)
2.1.3气液相体积流量的计算 (17)
2.1.4精馏塔塔径的计算 (17)
（1）精馏段塔径 D 的计算 (17)
（2）提馏段塔径D 的计算： (18)
2.2塔体工艺尺寸的计算 (19)
2.2.1精馏塔塔径的计算 (19)
2.3塔板工艺尺寸的计算 (20)
2.3.1溢流装置的设计 (20)
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2.3.2浮阀布置设计 (21)
2.3.3浮阀板流体力学验算 (23)
2.4塔板负荷性能图 (25)
2.4.1液沫夹带线的绘制 (25)
2.4.2液泛线的绘制 (26)
2.4.3漏液线的绘制 (27)
2.4.4液相负荷的下限线的绘制 (27)
2.4.5液相负荷的上限线的绘制 (27)
2.4.6小结 (28)
第三章辅助设备及选型 (29)
3.1接管的计算与选择 (29)
3.1.1进料管的选择 (29)
3.1.2回流管的选择 (29)
3.1.3釜底出口管路的选择 (29)
3.1.4塔顶蒸汽管 (29)
3.1.5 加料蒸汽管的选择 (30)
3.1.6塔总体高度的计算 (30)
4) 3.1.7裙座的计算 (30)
3.1.8人孔的设计 (31)
第四章塔总体高度的计算 (31)
4.1塔的顶部空间高度 (31)
4.2塔的底部空间高度 (31)
第五章附属设备计算 (31)
5.1冷凝器的选择 (31)
5.2再沸器的选择 (32)
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化工原理课程设计任务书
题目：苯----甲苯二元物系浮阀式精馏塔的设计
设计条件：操作压力为常压
处理量：120kmol/h
进料组成x
=0.5
f
=0.98
馏出液组成x
D
=0.03
釜液组成x
w
加料状态为泡点进料
设计任务：
完成工艺设计与计算，画出塔板负荷性能图，有关附属设备的设计和选型，绘制工
艺流程图和塔的工艺条件图，编写设计说明书。
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摘要
本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，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。
本文设计了浮阀精馏塔及其附属元件的尺寸、管线路线的铺设，并对摩尔分数为0.5的苯—甲苯二元溶液进行精馏过程，其中塔顶使用全凝器，部分回流。按逐板计算理论板数为13块。由平均粘度得到全塔效率为52%，从而得到了塔的精馏段实际板数为25块，提馏段实际板数为13。实际加料位置在第13块板。确定了塔的主要工艺尺寸，塔板采用单溢流弓型降液管齿型堰如塔径1.6米、塔高19.78米等。且经过液泛线，漏液线，液相负荷上限，液相负荷下限的校核，确定了操作点符合操作要求。精馏段的操作弹性为3.67，提馏段的操作弹性为3.45，符合操作要求。
关键词：苯甲苯精馏塔浮阀操作弹性
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绪论
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，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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，实现原料混合物中各组分的分离。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。
浮阀塔是二十世纪五十年代初开发的一种新塔型，其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔处安置一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起、上升，孔速低时，阀片因自重而下降。阀片升降位置随气流量大小自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液沫夹带量，又延长气液接触时间，从而收到很好的传质效果。
浮阀有三条带钩的腿，将浮阀放进筛孔后，将其腿上的钩扳转，可防止操作时气速过大将浮阀吹脱。此外，浮阀边沿冲压出三块向下微弯的“脚”。当筛孔气速降低，浮阀降至塔板时，靠这三只“脚”使阀片与塔板间保持2.5mm左右的间隙；在浮阀再次升起时，浮阀不会被粘住，可平稳上升。浮阀塔的生产能力比泡罩塔约大20%～40%，操作弹性可达7～9，板效率比泡罩塔约高15%，制造费用为泡罩塔的60%～80%，为筛板塔的120%～130%。
浮阀一般都用不锈钢制成，国内常用的浮阀有三种，即V-4型、T型与F1型。V-4型的特点是阀孔被冲压成向下弯的喷嘴形，气体通过阀孔时因流道形状渐变可减小阻力。T型阀则借助固定于塔板的支架限制阀片移动范围。三类浮阀中，F1型浮阀最简单，该类型浮阀已被广泛使用。我国已有部颁标准（JB1118—68）。F1型阀又分重阀与轻阀两种，重阀用厚度2mm的钢板冲成，阀质量约33克，轻阀用厚度1.5mm的钢板冲成，质量约25克。阀重则阀的惯性大，操作稳定性好，但气体阻力大，一般采用重阀，只有要求压降很小的场合，如真空精馏时才使用轻阀。
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设计方案的选择
本设计任务是分离苯-甲苯混合物,对于二元混合物的分离,采用泡点进料,
凝,
小回流比的2
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第一章工艺计算
1.1物料衡算
1.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率
F
x=0.5
D
x=0.98
W
x=0.03
1.1.2 物料衡算
总的物料衡算：D + W =75
易挥发组分物料衡算：0.98D + 0.03W = 0.5*75
得： D=37.1053kmol/h W=37.8947kmol/h
1.2 物性参数的计算
1.2.1 温度的计算
由苯---甲苯的气液平衡关系表3-21可知：（101.3KPa）
温度t/℃苯的摩尔分数温度
t/℃
苯的摩尔分数液相
x/％
汽相
y/％
液相
x/％
汽相
y/％
110.56 0.00 0.00 90.11 55.0 75.5 109.91 1.00 2.50 80.80 60.0 79.1 108.79 3.00 7.11 87.63 65.0 82.5 107.61 5.00 11.2 86.52 70.0 85.7 105.05 10.0 20.8 85.44 75.0 88.5
温度的确定 由表3-21中数据利用插值法确定进料温度F t ,塔顶温度D t ，塔底温度W t 进料温度：55.045.011.9069.92--=92.69
0.50.45
F t --F t ?=91.40℃
塔顶温度：
99.097.021.8066.80--=97
.098.066
.80- t -D D t ?=80.435℃
塔底温度：W x =0.03 W t =108.79℃ 精馏段平均温度：1t =
2
D F t t +=244
.8040.91+=85.9175℃
提馏段平均温度：2t =2
W F t t +=279
.10840.91+=100.095℃
1.2.2 密度的计算
塔顶温度：D t 80.435=℃ 汽相组成D y :
80.6680.2180.4480.21
y 0.992198.899.61100y 99.61
D D --=?=--
进料温度：40.91t =F ℃ 汽相组成F y : 713.0y =F 塔釜温度：79.108t =W ℃ 汽相组成W y : 0711.0y =W 精馏段平均液相组成1x ：74.0x 25
.098.02x x x 11=?+=+=F D 精馏段平均汽相组成1y ：11y y 0.99210.713
y y 0.8525522
D F ++=
=?= 精馏段液相平均相对分子量1L M ：1L M 78.110.7492.1310.7481.7552/kg kmol =?+?
-=（） 精馏段汽相平均相对分子量1V M ：1V M 78.110.882592.13(10.8525)80.1772/kg kmol =?+?-=
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提馏段平均液相组成2x ：265.0x 2x x x 2w 2=?+=
F
提馏段平均汽相组成2y ：3921.0y 2
y y y 22=?+=
F
W 提馏段液相平均相对分子量2L M ：2L M 78.110.26592.13(10.265)88.4147/kg kmol =?+?-= 提馏段汽相平均相对分子量2V M ：2V M 78.110.392192.13(10.3921)86.6335/kg kmol =?+?-=
表3-23 苯和甲苯的液相密度
利用表3-23中的数据利用插值法确定进料温度F t ,塔顶温度D t ，塔底温度W t 下的A(苯)和B （甲苯）的密度 F t =91.40℃，
31009010091.40
802.304/(792.5803.9792.5AF AF
kg m ρρ--=?=--进料中苯的密度）
31009010091.40
798.814/(790.3800.2790.3BF BF
kg m ρρ--=?=--进料中甲苯的密度）
0.578.11
a 0.45880.578.110.592.13
A ?=
=?+?
31
0.458810.4588
800.4114/(802.3798.814
F F
kg m ρρ-=
+?=料液的密度） t 80.435D =℃,
390809080.435
810.077/(803.9815803.9AD AD
kg m ρρ--=?=--馏出液中苯的密度）
390809080.44
809.574/(800.2810800.2BD BD
kg m ρρ--=?=--馏出液中甲苯的密度）
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976.013
.9202.011.7898.011
.7898.0a =?+??=A 024.0a 1a =-=A B
310.9760.024
810.065/(810.077809.574
D D
kg m ρρ=
+?=馏出液的密度）
79.108t =W ℃，
3110100110108.79
781.7762/(780.3792.5780.3AW AW
kg m ρρ--=?=--残液中苯的密度）
)(/51.7813.78079
.1081103.7903.7801001103残液中甲苯的密度m kg BW BW
=?--=--ρρ
025.013
.9297.011.7803.011
.7803.0a =?+??=A 975
.0a 1a =-=A B 3
10.025
0.975
781.508/(
781.7878151
W W
k g m ρρ=
+
?=残液的密度） 所以：31800.411810.065
805.2382/22
F D
L kg m ρρρ++==
=
32
800.411781.51790.9597/22
F W L kg m ρρρ++===
D x 78.11(1)92.1378.3904/
L D D
M x k g k m o l =?+-?= k m o l kg x M F LF /12.8513.92)1(11.78x F =?-+?= W x 78.11(1)92.1391.7094/
L W W M x k g k m o l =?+-?= k m o l kg M M M LF
LD L /755.8121=+=
288.415/2
L W L F
L M M
M kg kmol +=
=
同理算得：78.22/VD M kg kmol = k m o l kg M VF /13.82= k m o l kg M VW /13.91= 3/75.2)
4.911
5.273(4.2215
.27313.82m kg VF =+??=
ρ 3
12.725/2V F
V D
V k g m ρρρ+==
378.21273.15
2.70/22.4(27
3.1580.44)
VD kg m ρ?=
=?+ 322.83/2V F
V W
V k g m ρρρ+==
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3/91.2)
79.10815.273(4.2215
.27313.91m kg VW =+??=
ρ
1.2.3 混合液体表面张力的计算
表3-24 苯和甲苯的表面张力
利用表 3-24 中数据计算进料温度F t ,塔顶温度D t 底温度W t 下的苯和甲苯的表面张力
苯的表面张力：
m mN AF AF
/89.1985.184
.9110006.2085.1890100=?--=--σσ
m mN AD AD
/22.2106.2044
.889027.2106.208090=?--=--σσ
m mN Aw Aw
/80.1766.1779
.10811085.1866.17100110=?--=--σσ
甲苯的表面张力：
m mN BF BF
/50.2094.194
.9110059.2094.1990100=?--=--σσ
m mN BD BD
/64.2159.2044
.889069.2159.208090=?--=--σσ
m mN Bw Bw
/60.1841.1879
.10811094.1941.18100110=?--=--σσ
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m mN m F /20.2050.205.089.195.0=?+?=σ m m N mD
mF /72.202
1=+=
σσσ
m mN m D /23.2164.2102.022.2198.0=?+?=σ 219.39/2
m F m W
m N m σσ
σ+=
=
m mN m w /58.1860.1897.080.1703.0=?+?=σ
1.2.4混合物的黏度
表 3-25 苯和甲苯的黏度
利用表 3-25 中数据计算进料温度F t ,塔顶温度D t ，塔底温度W t 下的苯和甲苯的黏度
苯的黏度：
s mPa F A L F A L ?=?--=--276.0255.04
.91100279.0255.090100)(,)
(,μμ
s mPa AD L D A L ?=?--=--307.0279.044
.8090308.0279.08090),)
(,μμ
s m P a W A L W A L ?=?--=--236.0233.079
.108110255.0233.0100110)(,)(,μμ
甲苯的黏度：
s mPa F B L F B L ?=?--=--283.0264.04
.91100286.0264.090100)(,)
(,μμ
s m P a D B L D B L ?=?--=--310.0286.044
.8690311.0286.08090)(,)
(,μμ
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s m P a W B L W B L ?=?--=--255.0254.079
.108110264.0254.0100110)(,)
(,μμ
s mPa LF ?=?+?=279.0283.05.0276.05.0μ s mPa L ?=+=
293.02307
.0279.01μ
s mPa LD ?=?+?=307.0310.002.0307.098.0μ s m P a L ?=+=
267.02
254
.0279.02μ
s mPa LW ?=?+?=254.0255.097.0236.003.0μ
1.2.5 相对挥发度的计算
由 713.0y 5.0x ==F F ， 得48.25.01713
.01/5.0713.0=--=
F α 由 ，98.0x D =992.0y =D 得53.298.01071
.01/98.0992.0=--=
D α 由 071.0y ,03.0x ==W W 得47.203
.01071
.01/03.0071.0=--=
W α 精馏段平均相对挥发度：51.22
1=+=
D
F ααα
提馏段平均相对挥发度：48.22
2=+=
D
F ααα
全塔平均相对挥发度： 495.22
2
1=+=
ααα
1.3.理论塔板数及实际塔板数的计算 1.3.1 最小回流比的计算 由泡点进料 q=1 q 线方程：1
q x x 1q q
y ---=F 得 ：5.0x x ==F q 由平衡线方程：x
1495.21x
495.2y ）（-+=
带入5.0x =q 得到 714.0y =q
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24.15
.0714.05
.098.0x y x x q =--=
--=
q
q D R
取操作回流比 48.22min ==R R 6 1.3.2 操作线方程的确定 精馏段操作线方程：n 1x 2.4860.98y x x 0.713x 0.28711 2.4861 2.4861
D n R R R +=
+=+=+++++ 提馏段操作线方程：1x y x W m m W L qF
L qF W L qF W
+?+=
-
+-+- 1m 2.48659.3712060.630.03
y x 1.293x 0.00892.48659.3712060.63 2.48659.3712060.63
m m +?+?=
-=-?+-?+-
1.3.3 精馏塔理论板数的计算 采用逐板计算法计算理论塔板 ①
2.51x
y 1 1.51x
=
+ （精馏段）
n 1y 0.713x 0.287n +=+
1234567y x 0.98y 0.7130.9510.02870.965y 0.941
y 0.903
y 0.849y 0.780y 0.704
D ===?+====== 1234567x 0.951
x 0.917
x 0.864x 0.788
x 0.691x 0.585x 0.487
======= 此时7x x 0.5F <= 精馏段理论板数为6层，第7层为进料板 ② 2.48x
y 1 1.48x
=
+ （提馏段）
1y 1.293x 0.0089m m +=-
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8910111213y 1.2930.48650.008790.621y 0.502
y 0.362
y 0.229
y 0.128
y 0.063
=?+======89101112130.6203
x 0.395
2.480.621 1.48
x 0.287
x 0.184x 0.106
x 0.055
x 0.026==-?=====
此时 13x x 0.03W <= 提馏段理论塔板数为7层（含塔釜） 理论板数为13层（包含塔釜） 1.3.4全塔效率计算
实际塔板数的计算以及全塔效率的计算 精馏段已知 2.51α= s P L ?=a m 293.01μ 110.2450.2450.49()0.49(2.510.293)53%T L E αμ--==??= 提馏段已知 2.48α= s P L ?=a m 267.01μ
220.2450.245
0.490.49 2.480.26754%T L E αμ--==??=（）（）
实际塔板数计算： 11p 6/0.5311.3212T T N N E =
==≈精层
22
p 7/0.5412.9613T T N N E =
==≈提层
实际塔板数为25层。
第二章 板式塔主要的工艺尺寸的设计计
2.1.1操作压力计算
塔顶压强 D P =101.325kPa ， 每层塔板压降 ΔP=0.7kPa ，
进料板压力 F P =101.325+13×0.7=111.425kPa ， 塔底压力 W P =101.325+24×0.7=118.125kPa
精馏段平均操作压强 P m =(101.325+111.425)/2=106.375kPa
提馏段平均操作压强 p m ’111.425118.125
114.7752
KPa +=
=
2.1.2 热量衡算 ① 加热介质的选择
常用的加热剂有饱和水蒸气和烟道气，本设计选用温度140℃的饱和水蒸气作加热介质。 原因：水蒸气清洁易得，不易结垢，不腐蚀管道。饱和水蒸气压力越高冷凝温差越大，管程数相应减，小，但蒸气压力不宜太高。 ② 比热容的计算 由理想气体定压比热容
32DT CT BT A C O
P +++=
式中 O
P C —理想气体定压比热容，)/(K mol J ?；
T — 计算比热容所取的温度，K ；
D C B A ,,,— 理想气体比热容方程系数，见下表。
塔顶温度D t 下的比热容
(1)0.9899.260.02114.799.57/()PD D D p P C x C x C kJ kmol K =?+-?=?+?=?苯甲苯 进料温度F t 下的比热容
0.5101.950.5127.60114.78/()PF C kJ kmol K =?+?=? 塔底温度W t 下的比热容
0.03106.170.97132.97131.91/()PW C kJ kmol K =?+?=? ③塔顶温度D t 下的汽化潜热
表 3-26 苯和甲苯的汽化潜热
44.80t =D ℃下，利用表3-26 数据利用插值法计算
)/(78.3939.38644
.80901.3949.3868090K kmol kJ A A
?=?--=--γγ
)/(6.3798.37344
.80909.3798.3738090K kmol kJ B B
?=?--=--γγ
)/(49.39302.06.37998.078.393)1(x K kmol kJ x D B D A ?=?+?=-+=γγγ
塔顶：kmol kg x x M D D D /39.7813.921(11.78=?-+=?）
0℃时候塔顶气体上升的焓V Q
129.3499.5780.435129.34393.578.45026063.537/V PD D D Q V C t V M kJ h γ=??+??=??+??= 回流液的焓R Q 回流液组成与塔顶组成相同
92.24499.5780734778.8064/R PD D Q L C t kJ h =??=??= 离开系统的热量： 塔顶馏出液的焓D Q
t 37.105399.5780.435297173.1177/D PD D Q D C kJ h =??=??= 冷凝器消耗的焓C Q
3994111.613/C V R D Q Q Q Q kJ h =--= 进料口的焓F Q
114.78/()F PF t C kJ kmol K =?温度下
t 75114.7891.40786816.9/F PF F Q F C kJ h =??=??= 塔底残液的焓W Q
t 37.8947131.91108.79786816.9/W PW W Q W C kJ h =??=??= 再沸器热负荷计算B Q
塔釜热量损失为10%，则9.0=η 设再沸器损失：B Q Q 1.0=损 因为 损Q Q Q Q Q Q D W C F B +++=+
0.9B C W D F Q Q Q Q Q =++- 0.94048275.302/B Q KJ h == 得 ：4498083.669/B Q kJ h = 2.1.3 气液相体积流量的计算 精馏段
2.48637.105392.244/(1)(2.4861)37.1053129.349/L RD Kmol h
V R D Kmol h
==?==+=+?=
液相质量流量1181.7692.2447541.423/L L M L kg h ==?=
气相质量流量1180.17129.34910370.119/V V M V kg h ==?= 液相体积流量331
11
7541.423
2.60210/805.243600
S L L L m s ρ-=
=
=??
汽相体积流量31
11
10370.119
1.057/3600
2.725
S V V V m s ρ=
=
=?
提馏段 饱和液进料 q=1
92.24475167.244/L L qF Kmol h '=+=+= (1)129.349/V V q F Kmol h '=+-=
液相质量流量2288.41167.22414785.059/L L M L kg h '==?= 汽相质量流量2286.63129.34911205.957/V V M V kg h '==?= 液相体积流量332
22
14785.05
5.210/3600790.96
S L L L m s ρ-=
=
=??
汽相体积流量32
22
11205.957
1.10/
2.83
S V V V m s ρ=
=
=
2.1.4 精馏塔塔径的计算 （1）精馏段塔径 D 的计算
选板间距T H =0.45m ，取板上液层高度 l h =0.07m ，故T H －l h =0.38m
1
2()0.042L V
Ls Vs ρρ=
查史密斯关联图得 ，C 20=0.076
依式2.020)20
(σ
C C =校正到物系张力为20.715mN/m 时的C ：
0.20.2
20max 20.715()0.076(
)0.07720
20
1.32/L
C C U m s σ==?====
取安全系数为0.80 u =max u ?0.80=1.32?0.80=1.056m/s 则精馏段塔径
D=
1.13m ==
按标准塔经圆整为D=1.4m
则精馏段塔截面积为A T =222(1.4) 1.538644D m ππ
=?=
实际空塔气速为U=
1.0570.687/1.5386
s T V m s A == （2）提馏段塔径D 的计算：
选板间距T H =0.50m ，取板上液层高度 l h =0.07m ，故T H －l h =0.38m
12()0.079S L V
L Vs ρρ'=' 查史密斯关联图得 ，C 20=0.084
依式2.020)20
(σ
C C =校正到物系张力为19.388mN/m 时的C ：
0.20.2
20max
19.388()0.084()0.08362020
1.393/L
C C U m s
σ==?===
取安全系数为0.80 u =max u ?0.80=1.393?0.80=1.114m/s 提馏段塔径
1.12m ==
按标准塔经圆整为D=1.4m
提馏段塔截面积为At=222(1.4) 1.538644
D m ππ
=?=
实际空塔气速为
U=
1.10
0.7149/1.5386
m s =
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：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﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔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（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 化工原理课程设计乙醇-水连续精馏塔的设计 姓名 学号 年级 专业化学工程与工艺 系（院）化学化工学院 指导教师张杰 2013年 6月 目录 第一章绪论 (1) 第二章塔板的工艺设计 (3) 2.1 精馏塔全塔物料衡算 (3) 2.2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (3) 2.3 理论塔板的计算 (8) 2．4 塔径的初步计算 (10) 2.5 溢流装置 (11) 2.6 塔板布置及浮阀数目与排列 (12) 第三章塔板的流体力学计算 (14) 3.1 气相通过浮阀塔板的压降 (14) 3.2 淹塔 (15) 3.3 液沫夹带 (15) 3.4 塔板负荷性能图 (16) 第四章附件设计 (20) 4.1 接管 (21) 4.2 筒体与封头 (22) 4.3 除沫器 (22) 4.4 裙座 (22) 4.5 吊柱 (22) 4.6 人孔 (23) 第五章塔总体高度的设计 (23) 第六章塔附属设备设计 (23) Q (23) 6.1确定冷凝器的热负荷 c 6.2 冷凝器的选择 (24) 参考书目 (24) 主要符号说明 (25) 结束语 (26) （一）设计题目 乙醇-水连续精馏塔的设计 （二）设计任务及操作条件 1) 进精馏塔的料液含乙醇30%（质量分数，下同），其余为水； 2) 产品的乙醇含量不得低于93%； 3) 残液中乙醇含量不得高于0.5%； 4) 每年实际生产时间：7200小时/年，处理量：80000吨/年； 5) 操作条件 a) 塔顶压力：常压 b) 进料热状态：饱和液体进料 (或自选) c) 回流比： R=1.55Rmin d) 加热方式：直接蒸汽 e) 单板压降：≤0.7kPa （三）板类型 浮阀塔 （四）厂址 临沂地区 （五）设计内容 1、设计说明书的内容 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）设计结果汇总 10) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求 绘制生产工艺流程图（选作）； 注:常压下乙醇-水气液平衡组成与温度的关系见课程设计教材附录(105页) 化学工程与工艺专业 《化工原理》课程设计说明书 题目：浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计姓名： 班级学号： 指导老师： 同组学生姓名： 完成时间： 《化工原理》课程设计评分细则 说明：评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(<60) 评审 单元 评审要素 评审内涵 评审等级 检查 方法 指导 老师 评分 检阅 老师 评分 设计 说明书 35% 格式规范 是否符合规定的格式要求 5-4 4-3 3-2 2-1 格式 标准 内容完整 设计任务书、评分标准、 主要设备计算、作图、后记、参考文献、小组成员及 承担任务 10-8 8-6 6-4 4-1 设计 任务书 设计方案 方案是否合理及 是否有创新 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 工艺计算 过 程 计算过程是否正确、 完整和规范 10-8 8-6 6-4 4-1 计算 记录 设计 图纸 30% 图面布置 图纸幅面、比例、标题栏、明细栏是否规范 10-8 8-6 6-4 4-1 图面布 置标准 标注 文字、符号、代号标注 是否清晰、正确 10-8 8-6 6-4 4-1 标注 标准 与设计 吻合 图纸设备规格 与计算结果是否吻合 10-8 8-6 6-4 4-1 比较图纸与说明书 平时 成绩 20% 出勤 计算、上机、手工制图 10-8 8-6 6-4 4-1 现场 考察 卫生 与纪律 设计室是否整洁、 卫生、文明 10-8 8-6 6-4 4-1 答辩 成绩 15% 内容表述 答辩表述是否清楚 5-4 4-3 3-2 2-1 现场 考察 内容是否全面 5-4 4-3 3-2 2-1 回答问题 回答问题是否正确 5-4 4-3 3-2 2-1 总 分 综合成绩 成绩等级 指导老师 评阅老师 （签名） （签名） 年 月 日 年 月 日 设计任务书 设计题目： 苯－甲苯连续精馏浮阀塔设计 设计条件： 常压： 1p atm = 处理量： 100Kmol h 进料组成： 0.45f x = 馏出液组成： 98.0=d x 釜液组成： 02.0=w x （以上均为摩尔分率） 塔顶全凝器： 泡点回流 回流比： min (1.1 2.0)R R =- 加料状态： 0.96q = 单板压降： 0.7a kp ≤ 设 计 要 求 ： (1) 完成该精馏塔的工艺设计（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计算）。 (2) 画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。 (3) 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。 目录 摘要 (1) 绪论 (2) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (4) 1.1基础物性数据 (4) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (4) 1.2.1已知条件 (4) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (5) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (6) 1.2.5操作线方程 (6) 1.2.6用逐板法算理论板数 (6) 1.2.7实际板数的求取 (7) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 1.3.1进料温度的计算 (8) 1.3.2操作压力的计算 (8) 1.3.3平均摩尔质量的计算 (8) 1.3.4平均密度计算 (9) 1.3.5液体平均表面张力计算 (10) 1.3.6液体平均粘度计算 (10) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (10) 1.4.1塔径的计算 (10) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (11) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (12) 1.5.1溢流装置计算 (12) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (13) 1.7塔板流体力学验算 (14) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (14) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (15) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (15) 1.8塔板负荷性能图 (16) 1.8.1雾沫夹带线 (16) 1.8.2液泛线 (17) 1.8.3 液相负荷上限线 (18) 1.8.4漏液线 (18) 1.8.5液相负荷下限线 (18) 1.9小结 (19) 第二章热量衡算 (20) 2.1相关介质的选择 (20) 2.1.1加热介质的选择 (20) 2.1.2冷凝剂 (20) 2.2热量衡算 (20) 第三章辅助设备 (23) 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： 方案选择和流程设计； 工艺计算（物料、热量衡算，操作方式和条件确定等），主要设备的工艺尺寸计算（塔高、塔径）； 主体设备设计，塔板选型和布置，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；引用数据和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 化工生产和现在生活密切相关，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和工艺，另一方面也要结合计算机等辅助设备和机械制图等软件对数据和图形进行处理。 本次设计旨在分离苯和甲苯混合物，苯和甲苯化学性质相同，可按理想物系处理。通过所学的化工原理理论知识，根据物系物理化学特性及热力学参数，对精馏装置进行选型和优化，对于设备的直径，高度，操作条件（温度、压力、流量、组成等）对其生产效果，如产量、质量、消耗、操作费用 化工原理课程设计任务书 姓名：熊茂专业：生物工程班级：生物 2010 一、设计题目：正庚烷-正辛烷连续精馏浮阀塔设计 二、设计任务及操作条件 设计任务： （1）原料液中含正辛烷 %(质量) （2）塔顶馏出液中含正辛烷不得高于2%(质量) （3）年产纯度为%的正辛烷3万吨 操作条件 （1）塔顶压力：4kPa（表压） （2）进料热状态：泡点进料 （3）回流比：R= （4）塔底加热蒸汽压力：（表压） （5）单板压降：≤ （6）全塔效率：ET=59% 三、塔板类型 F1型浮阀塔 四、工作日 每年运行300天，每天工作24小时 五、公司厂址 厂址：重庆市长寿区新工业园区胜利路128号 六、具体设计内容 设计说明书的内容 （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 设计图纸要求 （1）绘制生产工艺流程图 （2）精馏塔的工艺条件图（双溢流浮阀塔） （3）设计基础数据表 目录 一、绪论................................................. 错误!未定义书签。 1．设计方案的思考.................................... 错误!未定义书签。 2.设计方案的特点..................................... 错误!未定义书签。 3．工艺流程的确定.................................... 错误!未定义书签。 二、设备工艺条件的计算................................... 错误!未定义书签。 1．设计方案的确定及工艺流程的说明.................... 错误!未定义书签。 2．全塔的物料衡算.................................... 错误!未定义书签。 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率.................. 错误!未定义书签。 平均摩尔质量.................................... 错误!未定义书签。 料液及塔顶底产品的摩尔流率...................... 错误!未定义书签。 3．塔板数的确定...................................... 错误!未定义书签。 相对挥发度的计算................................. 错误!未定义书签。 平衡线方程求算................................... 错误!未定义书签。 精馏塔的气、液相负荷............................. 错误!未定义书签。 精馏段、提馏段操作线方程......................... 错误!未定义书签。 4．精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算.......... 错误!未定义书签。 操作压力的计算.................................. 错误!未定义书签。 操作温度的计算................................... 错误!未定义书签。 平均摩尔质量的计算.............................. 错误!未定义书签。 平均密度的计算.................................. 错误!未定义书签。 平均粘度的计算.................................. 错误!未定义书签。 平均表面张力的计算.............................. 错误!未定义书签。 5．精馏塔的塔体工艺尺寸计算.......................... 错误!未定义书签。 精馏段塔径的计算................................. 错误!未定义书签。 提馏段塔径的计算............................... 错误!未定义书签。 精馏塔有效高度的计算............................ 错误!未定义书签。 6、塔板主要工艺尺寸的计算............................ 错误!未定义书签。 精馏段.......................................... 错误!未定义书签。 提馏段........................................... 错误!未定义书签。 7．浮阀的流体力学验算................................ 错误!未定义书签。 精馏段.......................................... 错误!未定义书签。 提馏段........................................... 错误!未定义书签。 8、塔板负荷性能图.................................... 错误!未定义书签。 精馏段负荷性能图................................. 错误!未定义书签。 提馏段负荷性能图................................ 错误!未定义书签。 三、计算结果总汇........................................ 错误!未定义书签。 四、结束语.............................................. 错误!未定义书签。 五、符号说明：........................................... 错误!未定义书签。 六、参考文献............................................. 错误!未定义书签。 精馏塔设计 苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 1．课程设计的目的 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先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练 1．查阅资料选用公式和搜集数据的能力 2．树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。3．迅速准确的进行工程计算（包括电算）的能力。 4．用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。 2 课程设计题目描述和要求 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，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。 本设计的题目是苯-甲苯连续精馏浮阀塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下： 原料苯含量：质量分率= (30+0.5*学号)% 原料处理量：质量流量=（10-0.1*学号）t/h [单号] （10+0.1*学号）t/h [双号] 产品要求：质量分率：xd=98%，xw=2% [单号] xd=96%，xw=1% [双号] 2 工艺操作条件如下： 常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R=（1.2～2）Rmin。 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 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→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器 BeiJing JiaoTong University HaiBin College 化工原理课程设计 说明书 题目：年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续 精馏塔的设计 院（系、部）：化学工程系 姓名： 班级： 学号： 指导教师签名： 2015 年4 月12 日 摘要 目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。 关键词：气液传质分离；精馏；浮阀塔 ABSTRACT Currently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process. The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air. The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray. And then draw the dray load map. Key words：gas-liquid mass transfer；rectification；valve tower 乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。 对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力 比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许 的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹 带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 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→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 浮阀板式精馏塔设计方案 第1章设计条件与任务 1.1设计条件 在常压操作的连续板式精馏塔分离乙醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加热，生产能力和产品的质量要求如下： 生产能力：年处理乙醇-水混合液35 000吨(300天/年） 原料：乙醇含40%(质量分数，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量为93% 塔底乙醇含量为0.35% 操作条件：①塔顶压力：4kPa(表压)；②进料热状态：自选；③回流比：自选；④单板压降≤0.7kPa。 建厂地址： 1.2设计任务 1 全塔物料衡算、操作回流比和理论塔板数的确定。 2 计算冷凝器和再沸器热负荷。 3 计算精馏段、提馏段的塔板效率，确定实际塔板数。 4 估算塔径。 5 板式塔的工艺尺寸计算，包括溢流装置与塔板的设计计算。 6 塔板的流体力学性能校核，包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液及液泛的校核。 7 绘制塔板的负荷性能图。塔板的负荷性能图由液相负荷下限线、液相负荷上限线、漏液线、液沫夹带线和溢流液泛线确定。 8 塔的结构确定，包括塔体结构与塔板结构。 塔体结构：塔顶空间，塔底空间，人孔(手孔），支座，封头，塔高等。 塔板结构：采用分块式塔板还是整块式塔板。 9 塔的附属设备选型,包括塔顶冷凝器、塔底(蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型(视情况而定）。 10 精馏塔各接管尺寸的确定。 11 绘制精馏塔系统工艺流程图。 12 绘制精馏塔装配图。 13 编写设计说明书。 14计算机要求：编写程序、CAD绘图等。 15 英语要求：撰写英文摘要。 16 设计说明书要求：逻辑清楚，层次分明，书写工整，独立完成。 第2章设计方案的确定图2.1 板式精馏塔的工艺流程简图 化工原理课程设计 院系：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 班级： 11级化工2班 姓名：李钊 学号：2011321216 指导教师：武芸 2013年12月15日——2014年01月3日 课程设计任务书 一、设计题目 苯-甲苯分离过程浮阀板精馏塔设计 二、设计任务 1.原料名称:苯-甲苯二元均相混合物； 2.原料组成：含苯42%（质量百分比）； 3.产品要求：塔顶产品中苯含量不低于97%，塔釜中苯含量小于1.0%； 4.生产能力：年产量5万吨/年； 5.设备形式：浮阀塔； 6.生产时间：300天/年，每天24h运行； 7.进料状况：泡点进料； 8.操作压力：常压； 9.加热蒸汽压力：270kPa 10.冷却水温度：进口20℃，出口45℃； 三、设计内容 1.设计方案的选定及流程说明 2.精馏塔的物料衡算 3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度） 4.塔板数的确定 5.精馏塔塔体工艺尺寸的计算 6.塔板主要工艺尺寸的计算 7.塔板的流体力学验算 8.塔板负荷性能图 9.换热器设计 10.馏塔接管尺寸计算 11.绘制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸） 12.绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件，A1图纸） 13.撰写课程设计说明书一份 四、设计要求 1.工艺设计说明书一份 2.工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AutoCAD绘制） 五、设计完成时间 2013年12月16日～2014年01月01日 目录 概述 (6) 第一章塔板的工艺设计 (7) 第一节精馏塔全塔物料衡算 (7) 第二节基本数据 (8) 第三节实际塔板数计算 (15) 第四节塔径的初步计算 (16) 第五节溢流装置 (17) 第六节塔板布置及浮阀数目与排列 (19) 第二章塔板的流体力学计算 (21) 第一节气体通过浮阀塔的压降 (21) 第二节液泛 (21) 第三节雾沫夹带 (22) 第四节塔的负荷性能图 (23) 第三章塔附件设计 (28) 第一节接管 (28) 第二节筒体与封头 (30) 第三节塔的总体高度 (31) 第四章附属设备设计 (33) 第一节原料预热器 (33) 第二节塔顶冷凝器 (34) 西北师大学 化工原理课程设计 学院: 化学化工学院 专业: 化学工程与工艺年级:2011 题目: 苯—甲苯精馏塔设计 前言 课程设计是化工原理课程的一个重要的实践教学容，是在学习过基础课程和化工原理理论与实践后，进一步学习化工设计的基础知识、培养化工设计能力的重要环节。通过该设计可初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法、得到化工设计能力的基本锻炼，更能从实践中培养工程意识、健全合理的知识结构。 此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备，它是利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离。在精馏塔中，料液自塔的中部某适当位置连续的加入塔，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分（称回流液）回入塔顶，其余作为塔顶产品（称馏出液）连续排出。塔釜产生的蒸汽沿塔板上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔实现多次接触，进行传质传热过程，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。 课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节，是对我们进行的一次综合性设计训练。通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识，还能培养我们独立分析和解决实际问题的能力。更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。当代大学生应具有较高的综合能力，特别是作为一名工科学生，还应当具备解决实际生产问题的能力。课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为毕业论文等奠定基础。更为将来打下一个稳固的基础。 虽然为此付出了很多，但在平常的化工原理课程学习中总是只针对局部进行计算，而对参数之间的相互关联缺乏认识，所以难免有不妥之处，望垂阅者提出意见，在此表示深切的意。 作者 2013年12月 第一篇化工原理课程设计任务书 1.1设计题目 苯-甲苯连续精馏（浮阀）塔的设计 1.2设计任务 1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算 （1）流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算； （2）塔板数的计算； （3）塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）； （4）塔体各接管尺寸的确定； （5）冷却剂与加热剂消耗量的估算。 2.设计说明及讨论 3.绘制设计图 （1）流程图（A4纸）； （2）塔盘布置图（8开坐标纸）； （3）工艺条件图（1号绘图纸）。 1.3原始设计数据 1、原料液：苯-甲苯，其中苯含量为35 %（质量），常温； 2、馏出液含苯：99.2 %（质量）； 3、残液含苯： 0.5 %（质量）； 4、生产能力：4000 (kg/h). 第二篇流程及流程说明 为了能使生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔，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（具体流程见附图）。 在流程确定方案选择上，本设计尽可能的减少固定投资，降低操作费用，以期提高经济效益。 1、加料方式的选择： 设计任务年产量虽小，但每小时4000Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。 2、回流方式的选择： 塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。 3、再沸器的选择： 塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。 课程设计 题目：浮阀式连续精馏 塔的设计 教学院：化学与材料工程学院专业：07级精细化工 学号：200740810113 学生：哈哈 指导教师：屈媛夏贤友 2010年 5 月20 日 课程设计任务书 2009 ～ 2010学年第 2 学期 学生：专业班级：07化学工程与工艺（精细化工向） 指导教师：屈媛夏贤友工作部门：化学与材料学院 一、课程设计题目 浮阀式连续精馏塔设计 二、课程设计容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 原料液量1500kg/h，含苯42%（质量分数，下同），乙苯58%；馏出液含苯98%，残液含苯2%；泡点进料；料液可视为理想溶液。 2. 操作条件 常压操作；回流液温度为塔顶蒸汽的露点；间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝对压力）；冷却水进口温度30℃，出口温度为45℃；设备热损失为加热蒸汽供热量的5% 。 3. 设计容 ①物料衡算、热量衡算； ②塔板数、塔径计算； ③溢流装置、塔盘设计； ④流体力学计算、负荷性能图。 三、进度安排 1．5月6日：分配任务； 2．5月6日-5月14日：查询资料、初步设计； 3．5月15日-5月21日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。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的工艺流程图，塔结构简图。 设计说明书具体包括以下容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。 化工原理课程设计 设计题目：苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人： 班级： 学号： 指导老师： 设计时间： 目录 设计任务书 (3) 前言 (4) 第一章工艺流程设计 (5) 第二章塔设备的工艺计算 (6) 第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15) 第四章塔板的流体力学验算 (18) 第五章塔板负荷性能图 (21) 第六章换热器的设计计算与选型 (25) 第七章主要工艺管道的计算与选择 (28) 结束语 (30) 参考文献 (32) 附录 (33) 化工原理课程设计任务书 设计题目：苯—甲苯连续精馏塔（浮阀塔）的设计 一、工艺设计部分 （一）任务及操作条件 1. 基本条件：含苯25％(质量分数，下同)的原料液以泡点状态进入塔内，回流比为最小回流比的 1.25倍。 2. 分离要求：塔顶产品中苯含量不低于95％，塔底甲苯中苯含量不高于2％。 3. 生产能力：每小时处理9.4吨。 4. 操作条件：顶压强为4 KPa (表压)，单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。（二）塔设备类型浮阀塔。 （三）厂址：湘潭地区（年平均气温为17.4℃） （四）设计内容 1. 设计方案的确定、流程选择及说明。 2. 塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；塔板流体力学验算；塔板的负荷性能图；设计结果概要或设计一览表。 3. 辅助设备计算及选型（注意：结果要汇总）。 4. 自控系统设计（针对关键参数）。 5. 图纸：工艺管道及控制流程图；塔板布置图；精馏塔的工艺条件图。 6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、按要求编制相应的设计说明书 设计说明书的装订顺序及要求如下： 1. 封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等） 2. 目录 3. 设计任务书 4. 前言（课程设计的目的及意义） 5. 工艺流程设计 6. 塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表） 7. 换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表） 8. 主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表） 8. 结束语（主要是对自己设计结果的简单评价） 9. 参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注） 10. 设计图纸 三、主要参考资料 [1] 化工原理；[2] 化工设备机械基础；[3] 化工原理课程设计；[4] 化工工艺设计手册 四、指导教师安排杨明平；胡忠于；陈东初；黄念东 五、时间安排第17周～第18周 化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏板式塔的设计专业年级：11级化工本2 姓名：申涛 指导老师：代宏哲 2014年7月 目录 一序言 (3) 二板式精馏塔设计任务书 (4) 三设计计算 (5) 1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 (5) 1.2 精馏塔的物料衡算 (8) 1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (12) 1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (17) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18) 1.6 筛板的流体力学验算 (21) 1.7 塔板负荷性能图 (24) 四设计结果一览表 (30) 五板式塔得结构与附属设备 (31) 5.1附件的计算 (31) 5.1.1接管 (31) 5.1.2冷凝器 (33) 5.1.3 再沸器 (33) 5.2 板式塔结构 (34) 六参考书目 (36) 七设计心得体会 (36) 八附录......................................................................................... 错误!未定义书签。 一序言 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，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 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，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。化工原理课程设计 乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计解析
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