苯—氯苯精馏塔课程设计

苯—氯苯精馏塔课程设计
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:周念

学生学号:2008402010123

指导教师:许维秀

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:

min 1.2R 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------------------------------------------------------------ ---12

1. q值-------------------------------------------------------------------------------------12

2. 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

w l --------------------------------------------------------------------------------21

1.1.2溢流堰高度

w h ----------------------------------------------------------------------21

1.1.3弓形降液管宽度

d

W 和截面和

f

A ----------------------------------------------22

1.1.4降液管底隙高度

0h ----------------------------------------------------------------22

1.1.5 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

c h 的计算------------------------------------------------------------------23

1.2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------------------- -------------------------------23

2、液面落差-------------------------------------------------------------------------------24

3、液沫夹带-------------------------------------------------------------------------------24

4、漏液--------------------------------------------------------------------------------------24

5、液泛--------------------------------------------------------------------------------------24

6、塔板负荷--------------------------------------------------------------------------------25 6.1漏液线-----------------------------------------------------------------------------------25

6.2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-------------------------------------------------------------------------30 3.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m2

A f -降液管面积m2

A T -塔截面积m2

b -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/h

D -塔径m

d0 -阀孔直径m

E 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

v

F -进料流量kmol/h

F0 -阀孔动能因子m/s

g -重力加速度m/s2

H T -板间距m

H -塔高m

H d -清液高度m

h c -与平板压强相当的液柱高度m

h d -与液体流径降液管的压降相当液柱高度m

h r -与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度m

h f -板上鼓泡高度m

h L -板上液层高度m

h0 -降液管底隙高度m

h02v-堰上液层高度m

h p -与板上压强相当的液层高度m

hσ-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m

K -物性系数(无因次)

L s -塔内下降液体的流量m3/s

L w -溢流堰长度m

M -分子量kg/kmol

N -塔板数

N p -实际塔板数

N T -理论塔板数

P -操作压强Pa

ΔP-压强降Pa

q -进料状态参数

R -回流比

R min-最小回流比

u -空塔气速m/s

w -釜残液流量kmol/h

w c -边缘区宽度m

w d -弓形降液管的宽度m

w s -脱气区宽度m

x -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Cp

ρ-密度kg/m3

σ-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。塔设备按其结构形式基本可分为两类:板式塔和填料塔。其中,浮阀塔是内置一定数量的阀,浮阀可根据气体的流量自行调节开度,可以避免漏夜降低气速。浮阀塔保留了泡罩塔的操作弹性大的优点并且浮阀塔板的生产能力大于泡罩塔板。因此发展很快。所以做分离苯-氯苯的课程选择了筛板塔。

1.1设计方案简介

本设计任务为分离苯-氯苯混合物连续精馏。设计中采用饱和液体进料,将原料通过预热器加热至精馏塔内.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,其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。塔釜用再沸器加热水至饱和过热水蒸气状态,送至塔内,塔釜塔底产品经冷却后送至储罐。

1.2设计方案的确定和说明

1.2.1装置流程的确定

精馏装置包括精馏塔、原料预热器,精馏釜(再沸器)、冷凝器等设备。精馏过程按操作方式的不同,分为连续精馏和间接精馏两种流程。连续精馏具有生产能力大,产品质量稳定等优点,工业生产中以连续精馏为主。

精馏是通过物料在塔内的多次部分气化与多系部分冷凝实现分离的,热量自塔釜输入,由冷凝器将余热带走。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采用高位槽送料,以免受泵操作波动的影响。

塔顶冷凝装置可采用全凝器、分凝器——全凝器两种不同的设置。工业上以采用全凝器为主,以便于准确地控制回流比。塔顶分凝器对上升蒸汽有一定的增浓作用,若后继装置使用气态物料,则宜用分凝器。

总之,确定流程时要较全面、合理地兼顾设备、操作费用、操作控制及安全诸因素。

1.2.2操作压力的选择

精馏过程按操作压力不同,分为常压精馏、减压精馏和加压精馏。本实验采

用的是常压精馏。 1.2.3进料热状况的选择

精馏操作有五种进料热状况,进料热状况不同,影响塔内各层塔板的气、液相负荷。工业上多采用接近泡点液体进料和饱和液体(泡点)进料,通常用釜残液预热原料。若工艺要求减少釜塔的加热量,以避免釜温过高,料液产生聚合或结焦,则应采用气态进料。 1.2.4加热方式的选择

精馏大多采用间接蒸汽加热,设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽加热,例如精馏釜残液中的主要组分是水,且在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时宜用直接整齐加热,其优点是可以利用压力较低的加热蒸汽以节省操作费用,并省掉间接加热设备。但由于直接蒸汽的加入,对釜内溶液起一定稀释作用,在进料条件和产品纯度、轻组分收率一定的前提下,釜液浓度相应降低,故需要在提馏段增加塔板以达到生产要求。 1.2.5回流比的选择

回流比是精馏操作的重要工艺条件,其选择的原因是使设备费和操作费用之和最低。设计时,应根据实际需要选定回流比,也可参考同类生产的经验值选定。必要时可选用若干个R 值,利用吉利兰图(简捷法)求出对应理论板数N ,作出N ——R 曲线,从中找出适宜操作回流比R ,也可作出R 对精馏操作费用的关系线,从中确定适宜回流比R 。

第二节 精馏塔的物料衡算

1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 M A =78.11

氯苯的摩尔质量 M B =112.61 kg/kmol

4900.061

.112/60.011.78/40.011

.78/40.0=+=F x

1-0.4900=0.5100

986.061

.112/02.011.78/98.011

.78/98.0=+=D x 10.98605

0.013

D x '=-=

0286.061

.112/98.011.78/02.011

.78/02.0=+=

W x

1-0.0286=0.9714

2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

0.4900×78.11+0.5100×112.56=95.6795 kg/kmol 0.98605×78.11+0.01395×112.56=78.5810 kg/kmol

0.0286×78.11+0.9714×112.56=111.5747 kg/kmol

3. 物料衡算

进料F=5000?1000÷(300?24?95.6795)=7.2580kmol/h 总物料衡算:F D W =+

氯苯物料衡算:F

D W Fx Dx Wx '''=+ F =7.2580kmol/h

D=3.4977kmol/h W=3.7603 kmol/h

第三节 塔板数的确定

1. q 值:泡点进料,故q=1

组成为X F = 0.4900时泡点温度为98

2. 理论板数的确定 2.1最小回流比的求取:

2.1.1.根据苯-氯苯的相平衡数据,利用泡点方程和露点方程求取y x ~

依据()()

B A B t p p p p x --=/,t A p x p y /

=,将所得计算结果列1.表如下:

苯-氯苯物系的温度组成图

本题中,塔内压力接近常压(实际上略高于常压),而表中所给为常压下的相平衡数据,因为操作压力偏离常压很小,所以其对y x ~平衡关系的影响完全可以忽略。

2.1.2确定操作的回流比R

将1.表中数据作图得y x ~曲线及y x t ~-曲线。在y x ~图上,因1=q

,查得

0.8111 0.4900 0.9860 。故有:

5447.0490

.0811.0811

.0986.0=--=--=

e e e D m x y y x R

6536.05447.02.12.1=?==m R R

2.1.3精馏塔的气液相负荷

0.6536×3.4977=2.2861kmol/h

1.6536×3.4977=5.7838kmol/h 提馏段液体流量 =

2.2861+7.2580=9.5441 kmol/h

=5.7838 kmol/h

2.1.4求操作线方程:

精馏段操作线:5963.0395.01

1+=+++=

x R x x R R

y D

提馏段操作线方程:

又 当X=1时

/A B p p α'''==760/148=5.1351

4.4266

故有 : 相平衡方程:/1(1)y x x αα=+- =4.4266x/(1+3.4266x )

2.1.5求理论板数:逐板法(塔顶全凝器) 由表格知:

精馏段理论塔板数:6(第1块板至第6块板) 提留段理论塔板数:6(第7块板至第12块板)

2.1.6板效率 E=0.6

2.1.7实际板数的求取

精馏段实际板数:6/0.610D N == 提馏段实际板数:6/0.610D N ==

第二章 精馏塔工艺计算

第一节 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算

1操作压力计算

塔顶操作压力:P D =101.3+4=105.3Kpa 每层塔板压降:0.7P ?=Kpa

进料板压力:P F =105.3+0.7×10=112.3Kpa 精馏段平均压力:P M =(105.3+112.3)/2=108.8Kpa 塔底操作压力:P W =112.3+0.7×20=127.7 Kpa

塔板数 y x Xf=0.4900 Xd=0.986 Xw=0.0286

1 0.986 0.940864

2 0.967941 0.872136

3 0.94079

4 0.78212 4 0.905237 0.683346

5 0.866222 0.593951

6 0.830911 0.526092

7 0.804106 0.481141 加料板

8 0.775331 0.438077

9 0.70427 0.349801 10 0.558606 0.222333 11 0.348271 0.107717 12 0.159143 0.041003 理论塔板数(不含再沸器) 13 0.049059 0.01152 再沸器

提馏段平均压力:P M `=(127.7+112.3)/2=120 Kpa 2 操作温度计算

苯-氯苯物系的温度组成图

依据操作力,由泡点方程结合图形通过试差法计算出泡点温度,其中苯,氯苯的饱和蒸气压由安托因方程计算。计算结果如下:

塔顶因是泡点温度:D t =81.7C ? 进料板温度:F t =98C ? 塔底温度:t W =130C ?

精馏段平均温度:M t =(81.7+98)/2=90C ? 提馏段平均温度:T m `= (98+130)/2=114C ? 3平均摩尔质量计算 塔顶平均摩尔质量计算 x D =y 1=0.986,查平衡曲线

1x =0.941

VDM M =0.986?78.11+(1-0.986)?112.5=78.591kg/koml

LDM M =0.941?78.11+(1-0.941)?112.5=80.139 kg/koml

进料板平均摩尔质量计算 查 X F =0.490 Y F =0.812

M VFM =0.812?78.11+(1-0.812)?112.5=84.575 kg/koml M LFM =0.49?78.11+(1-0.49)? 112.5=95.649 kg/koml

塔底平均摩尔质量计算 X W =0.0286 Yw=0.112

M LWM =0.0286?78.11+(1-0.0286) ?112.5=111.516 kg/koml M VWM =0.112?78.11+(1-0.112) ?112.5=108.648 kg/koml 精馏段平均摩尔质量

M VM =(78.591+84.575)/2=81.583 kg/koml M LM =(80.139+95.649)/2=87.894kg/koml 提馏段平均摩尔质量

M VM =(84.575+108.648)/2=96.611 kg/koml M LM =(95.649+111.516)/2=103.582 kg/koml

4平均密度计算

4.1气相平均密度计算

由理想气体状态方程计算,则 精馏段:P M =108.8Kpa

故 m vm

vm M RT

ρρ=

=108.8×81.583/(8.314×(90+273.15))=2.9403

/kg m

提馏段:P M =120Kpa

故 m vm

vm M RT

ρρ=

=120×96.611/(8.314×(114+273.15))=3.6023

/kg m

4.2液相平均密度计算

1

i

LM

i

a ρρ∑=

塔顶液相平均密度的计算

故塔底130C ?时

A ρ=775.643/kg m

B ρ=775.5673/kg m

苯的质量分数为:

112.5

0.971478.110.028678.11

0.0286?+??=0.02

LDM ρ =

66

0.98/775.540.02/775.61+=775.61 3

/kg m 进料板液相平均密度的计算 t =98C ?

A ρ=794.6773/kg m

B ρ=792.1763/kg m

进料板液相质量分率

A a =

112.5

0.51+78.11 0.4978.11

0.49???=0.2689

LFM ρ=

.17

0.7311/792.670.2689/7941+=792.843

/kg m 塔顶81.7C ?时

A ρ=812.1253/kg m

B ρ=1039.1253/kg m

DM=

125

0.02/1039.250.98/812.11+=815.663

/kg m

精馏段液相平均密度

LM ρ=(815.66+792.84)/2=804.253/kg m

提馏段液相平均密度

`LM ρ=(775.61+792.84)/2=784.223/kg m

5、液体表面张力计算 液相平均张力计算

LM i i x σσ=∑

塔顶液相平均表面张力的计算

D t =81.7C ?查出

苯:

A σ=21.064/mN m

氯苯:

B σ=23.56/mN m

LDM σ=0.986?21.064+0.014?23.56=21.099/mN m

进料板液相平均表面张力的计算

F t =98C ?查得

A σ=29.92/mN m

B σ=28.16/mN m

LFM σ=0.49?28.16+0.51?29.92=29.058/mN m

塔底液相平均表面张力的计算 T W =130C ?查得

A σ=14.518/mN m

B σ=17.635/mN m

WM

=0.028?14.518+0.972?17.635=17.548/mN m

精馏段液相平均表面张力为

Lm σ=(21.099+29.058)/2=25.033/mN m

提馏段液相平均表面张力为

Lm σ=(29.058+17.548)/2=23.303/mN m

6、液体平均黏度计算 液相平均黏度依下式计算

lg lg LM i i x μμ=∑

塔顶液相平均黏度计算

D t =81.7C ?

0.3034

0.4224

A B μμ==

0.3048LDM a Mp s μ=?

进料板液相平均黏度计算 由F t =98C ?查手册得

A μ=0.5997a Mp s ?,

B μ=0.76175a Mp s ?

lg LFM μ=0.2882lg0.56+0.420lg0.44

LFM μ=0.6238a Mp s ?

同理塔底液相平均黏度为

WM=

0.279a Mp s ?

精馏段液相平均黏度为

LM μ=(0.3048+0.6238)/2=0.4643a Mp s ?

提馏段液相平均黏度

LM μ=(0.6238+0.279)/2=0.4514a Mp s ?

第三章 精馏塔设计计算

第一节 精馏塔的塔体的工艺尺寸计算

3.1.塔径的计算

精馏段的汽、液相体积流率为

/s m 0446.0940

.23600583

.817838.536003,,=??=

=

m V m V s VM V ρ

/s m 000069.025

.048360087.894

2.28636003,,=??=

=

m

L m L s LM L ρ

由max u =计算 0.220(

)20

L

c c δ=

12()h L h V

L V ρρ=

1

20.0014784.205

()0.474 3.23?=0.0685

取板间距T H =0.4m,板上液高度L h =0.08m

T H -L h =0.5-0.08=0.42

查图得

0.220(

)20L

c c δ==0.2

18.790.067()20

?=

0.0563 1.183.23

3 3.23

205.8470563

.0=-/m s

取安全系数为0.7,则空塔气速为

max 0.7u u ==0.8281/m s

D =

=0.261m 按标准塔径圆整为D =0.3m

提馏段的汽、液相体积流率为

/s m 043.0602

.33600611

.967838.536003,,_

=??=

=

m V m V s M V V ρ

/s m 00035.0784.22

3600103.582

9.54436003,,_

=??=

=

m

L m L s M L L ρ

由max u =计算 0.220(

)20

L

c c δ=

12

()h L h V

L V ρρ=

1

20.0014784.205()0.474 3.23?=0.0817 板间距T H =0. 45m,板上液高度L h =0.08m

T H -L h =0.5-0.08=0.42

查图得

0.220(

)20L

c c δ==0.218.790.067()20

?=

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苯-氯苯溶液连续精馏塔设计

苯-氯苯溶液连续精馏塔设计 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。本设计采用连续精馏分离苯-氯苯二元混合物的方法。连续精馏塔在常压下操作,被分离的苯-氯苯二元混合物连续精馏塔中部进入塔内,以一定得回流比连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯,塔底采出氯苯。氯苯纯度不低于%,塔顶产品苯纯度不低于98%。 二、摘要: 氯苯作为一种重要的基本有机合成原料,广泛用于生产,磷苯液相氯化法制中含有一定量的苯,用于分离挥发性

苯和氯苯连续精馏塔的设计是不容易的。设计选择良好的合成功能的集成产品和效率,经济,安全和其他方面。这将是选择精馏塔和筛板筛板塔更好。有很多优点是结构简单,价格低廉,而且液滴板表面的小。它有一个较低的压力,但一个更大的生产能力。最后,气体在塔内均匀分布,具有较高的传质效率。设计完成了塔径为1000mm和总高度为15m的工艺计算和设备设计,它定义了那个桶材料为16MnR,标称厚度为8毫米,根据钢制压力容器。设计选用标准椭圆封头的直径为1000mm,表面高度200mm,直边高度是根据工艺设备的设计和jb4737-95 25mm。进口和出口的液体和气体管道的法兰都是根据汞丝网除沫器选用SP滤网采用rfpf。设计无具体要求,选择圆柱裙,其直径1000mm ..最后的设计进行festigkeit和稳定性ueberpruefung等等,并对塔体的厚度和高度均符合要求的设计压力下。 Abstract: Chlorobenzene as an important basic organic synthesis raw material, widely used in production, the rule of law by a benzene liquid-phase chlorination of p contains a certain amount of benzene, the design for a continuous distillation column for separation volatile benzene and chlorobenzene is not easy. The design chooses the integrated product of good

苯-甲苯精馏塔课程设计报告书

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

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 1 2020年5月29日

苯-氯苯板式精馏塔工艺设计设计说明书

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.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 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

文档仅供参考 1 2020年5月29日 1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg) 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35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示: 38 .01238.01 2??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。

化工原理课程设计

《化工原理》课程设计报告精馏塔设计 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师

目录 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (3) 一.设计题目 (3) 二.操作条件 (3) 三.塔设备型式 (3) 四.工作日 (3) 五.厂址 (3) 六.设计内容 (3) 设计方案 (4) 一.工艺流程 (4) 二.操作压力 (4) 三.进料热状态 (4) 四.加热方式 (4) 精馏塔工艺计算书 (5) 一.全塔的物料衡算 (5) 二.理论塔板数的确定 (5) 三.实际塔板数的确定 (7) 四.精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算 (8) 五.塔体工艺尺寸设计 (10) 六.塔板工艺尺寸设计 (12) 七.塔板流体力学检验 (14) 八.塔板负荷性能图 (17) 九.接管尺寸计算 (19) 十.附属设备计算 (21) 设计结果一览表 (24) 设计总结 (26) 参考文献 (26)

苯-氯苯精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务 一.设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.6%的氯苯140000t,塔顶馏出液中含氯苯不高于0.1%。原料液中含氯苯为22%(以上均为质量%)。 二.操作条件 1.塔顶压强自选; 2.进料热状况自选; 3.回流比自选; 4.塔底加热蒸汽压强自选; 5.单板压降不大于0.9kPa; 三.塔板类型 板式塔或填料塔。 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.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算; 3.塔板数的确定; 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算; 5.精馏塔主要工艺尺寸;

年处理量18万吨苯—甲苯混合液的连续精馏塔的设计

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

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

苯氯苯板式精馏塔工艺设计方案

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

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。 七.设计基础数据 苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据 ×

符号说明: a ——填料的有效比表面积,㎡/m3——填料的总比表面积,㎡/m3 a t ——填料的润湿比表面积,㎡/m3 a w ——塔板开孔区面积,m2 A a ——降液管截面积,m2 A f ——筛孔总面积,m2 A ——塔截面积,m2 A t ——流量系数,无因次 c C——计算umax时的负荷系数,m/s d ——填料直径,m d ——筛孔直径,m 0 D ——塔径,m D ——液体扩散系数,m2/s L D ——气体扩散系数,m2/s V e ——液沫夹带量,kg(液>/kg(气> v E——液流收缩系数,无因次 ——总板效率,无因次 E T F——气相动能因子,kg1/2/(s.m1/2> ——筛孔气相动能因子, F g——重力加速度,9.81m/s2 h——填料层分段高度,m HETP关联式常数 ——进口堰与降液管间的水平距离,m h 1 h ——与干板压降相当的液柱高度,m液柱 c h ——与液体流过降液管的压降相当的液柱高度,m d h ——塔板上鼓泡层高度,m f ——与板上液层阻力相当的液柱高度,m液柱 h l h ——板上清液层高度,m L ——允许的最大填料层高度,m h max h ——降液管的低隙高度,m ——堰上液层高度,m h OW h ——出口堰高度,m W ——进口堰高度,m h’ W h δ——与克服表面张力的压降相当的液柱高度,m液柱

化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页

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。

苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计

- 专业课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 : 学号: 指导老师: 时间:

目录 设计任务书 (2) 一.设计题目 (2) 二.操作条件 (2) 三.塔板类型 (2) 四.工作日 (3) 五.厂址 (3) 六.设计容 (3) 七.设计基础数据 (3) 符号说明 (4) 设计方案 (8) 一.设计方案的确定 (8) 二.设计方案的特点 (9) 三.工艺流程 (9) 工艺计算书 (12) 一.设计方案的确定及工艺流程的说明 (12) 二.全塔的物料衡算 (12) 三.塔板数的确定 (13) 四.塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (16) 五.精馏段的汽液负荷计算 (19) 六.塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (20)

七.塔板负荷性能图 (25) 八.附属设备的的计算及选型 (28) 筛板塔设计计算结果 (38) 设计评述 (41) 一.设计原则的确定 (41) 二.操作条件的确定 (41) 参考文献 (44) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 设计任务书 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10000t,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%,原料液中含氯苯为35%(以上均为质量分数)。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:0.506MPa(表压); 5.单板压降:≤0.7kPa; 三.塔板类型 筛板或浮阀塔板(F1型)。

四.工作日 每年330天,每天24小时连续运行。 五.厂址 地区。 六.设计容 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。七.设计基础数据 苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据

苯与氯苯分离化工原理课程设计

(一)产品与设计方案简介 1.产品性质、质量指标和用途 产品性质:有杏仁味的无色透明、易挥发液体。密度1.105g/cm3。沸点131.6℃。凝固点-45℃。折射率1.5216(25℃)。闪点29.4℃。燃点637.8℃,折射率1.5246,粘度(20℃)0.799mPa·s,表面张力33.28×10-3N/m.溶解度参数δ=9.5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂,不溶于水。易燃,蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限 1. 3%-7.1%(vol)。溶于大多数有机溶剂,不溶于水。常温下不受空气、潮气及光的影响,长时间沸腾则脱氯。蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢,生成二苯基化合物。有毒.在体内有积累性,逐渐损害肝、 2910mg/kg,肾和其他器官。对皮肤和粘膜有刺激性.对神经系统有麻醉性,LD 50 空气中最高容许浓度50mg/m3。遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。与氯酸银反应剧烈 质量指标:氯苯纯度不低于99.8%,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) 产品用途:作为有机合成的重要原料 2.设计方案简介 (1)精馏方式:本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中,并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高,可控性好,产品质量稳定。由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大,因而无须采用特殊精馏。 (2)操作压力:本设计选择常压,常压操作对设备要求低,操作费用低,适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温(工业低温段)物系分离。 (3)塔板形式:F1型浮阀塔板,浮阀塔板的优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开口率大,生产能力大;由于阀片可随气量的变化自由升降,故操作弹性大;因上升气流水平吹入液层,气液接触时间较长,故塔板效率较高。(4)加料方式和加料热状态:设计采用泡点进料,将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。 (5)由于蒸汽质量不易保证,采用间接蒸汽加热。 (6)再沸器,冷凝器等附属设备的安排:塔底设置再沸器,塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔,其余部分经产品冷却器冷却后送至储灌。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。 3工艺流程草图及说明

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)

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(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 2004年5月27日

课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 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/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.塔和塔板主要工艺结构的设计计算; 4.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产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/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 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 ?=2.359c 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(精馏段部分)

苯与甲苯精馏塔课程设计

《化工原理课程设计》报告 年处理5.4万吨苯-甲苯精馏装置设计 学院:化学化工学院 班级:应用化学101班 姓名:董煌杰 学号:10114308(14) 指导教师:陈建辉 完成日期:2013年1月17日

序言 化工原理课程设计是化学工程与工艺类相关专业学生学习化工原理课程必 修的三大环节之一,起着培养学生运用综合基础知识解决工程问题和独立工作能力的重要作用。 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。

目录 一、化工原理课程设计任书 (1) 二、设计计算 (3) 1)设计方案的选定及基础数据的搜集 (3) 2) 精馏塔的物料衡算 (7) 3) 塔板数的确定 (9) 4) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15) 5) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (21) 6) 塔板主要工艺尺寸的计算 (23) 7) 塔板负荷性能图 (27) 三、个人总结 (36) 四、参考书目 (37)

苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计说明

课程设计说明书 题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 院(系): 化学化工学院 专业年级: 化学2012级 姓名: 王*** 学号: 121****** 指导教师: **副教授 2015年10月

目录 1绪论 (1) 2 设计方案确定与说明 (1) 2.1设计方案的选择 (1) 2.2工艺流程说明 (2) 3 精馏塔的工艺计算 (2) 3.2精馏塔的操作工艺条件和相关物性数据的计算 (3) 3.2.1精馏塔平均温度 (4) 3.2.2气、液相的密度的计算 (4) 3.2.3混合液体表面力 (6) 3.2.4混合物的黏度 (7) 3.2.5相对挥发度 (8) 3.2.6 气液相体积流量计算 (8) 3.3塔板的计算 (9) 3.3.1操作线方程的计算 (9) 3.3.2实际塔板的确定 (10) 3.4塔和塔板主要工艺结构尺寸计算 (11) 3.4.1塔径的计算 (11) 3.4.2溢流装置 (13) 3.4.3 塔板布置及浮阀数目与排列 (15) 3.5 精馏塔塔板的流体力学计算 (17) 3.5.1精馏塔塔板的压降计算 (17) 3.5.2淹塔 (18) 3.6 塔板负荷性能计算 (18) 3.6.1 雾沫夹带线 (18) 3.6.2 液泛线 (19) 3.6.3 液相负荷上限 (20) 3.6.4 漏液线 (20) 3.6.5 液相负荷下限 (21) 3.6.6塔板负荷性能图 (21) 4 设计结果汇总表 (23) 5工艺流程图及精馏塔工艺条件图 (24) 6设计评述 (25)

1绪论 精馏塔作为石油化工行业最常用的化工设备之一,在当今工业中发挥了极其重要的作用。精馏塔通过物质的传质传热,将塔的进料中的物质分离,从而在塔顶和塔底分别获得人们需要的高浓度物质。苯与氯苯的分离,必须经过各种加工过程,炼制成多种在质量上符合使用要求的产品工业上最早出现的板式塔是筛板塔和泡罩塔。筛板塔出现于1830年,很长一段时间被认为难以操作而未得到重视。泡罩塔结构复杂,但容易操作,自1854年应用于工业生产以后,很快得到推广,直到20世纪50年代初,它始终处于主导地位。第二次世界大战后,炼油和化学工业发展迅速,泡罩塔结构复杂、造价高的缺点日益突出,而结构简单的筛板塔重新受到重视。50年代起,筛板塔迅速发展成为工业上广泛应用的塔型。与此同时,还出现了浮阀塔,它操作容易,结构也比较简单,同样得到了广泛应用。而泡罩塔的应用则日益减少,除特殊场合外,已不再新建。60年代以后,石油化工的生产规模不断扩大,大型塔的直径已超过 10m。为满足设备大型化及有关分离操作所提出的各种要求,新型塔板不断出现,已有数十种。 工业生产对塔板的要求主要是: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。为了满足上述要求,近30年来,在塔板结构方面进行了大量研究,从而认识到雾沫夹带通常是限制气体通过能力的主要因素。在泡罩塔、筛板塔和浮阀塔中,气体垂直向上流动,雾沫夹带量较大,针对这种缺点,并为适应各种特殊要求,开发了多种新型塔板。 本文的主要设计容可以概括如下:1.设计方案的选择及流程;2.工艺计算; 3.浮阀塔工艺尺寸计算;4.设计结果汇总;5.工艺流程图及精馏塔工艺条件图 2 设计方案确定与说明 2.1设计方案的选择

苯-甲苯连续精馏浮阀塔课程设计

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 ........................................................................................................................................................................... I 绪论 (1) 设计方案的选择和论证 (3) 第一章塔板的工艺计算 (5) 1.1基础物性数据 (5) 1.2精馏塔全塔物料衡算 (5) 1.2.1已知条件 (5) 1.2.2物料衡算 (5) 1.2.3平衡线方程的确定 (6) 1.2.4求精馏塔的气液相负荷 (7) 1.2.5操作线方程 (7) 1.2.6用逐板法算理论板数 (7) 1.2.7实际板数的求取 (8) 1.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9) 1.3.1进料温度的计算 (9) 1.3.2操作压力的计算 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.3平均摩尔质量的计算 (9) 1.3.4平均密度计算 (10) 1.3.5液体平均表面张力计算 (11) 1.3.6液体平均粘度计算 (12) 1.4 精馏塔工艺尺寸的计算 (12) 1.4.1塔径的计算 (12) 1.4.2精馏塔有效高度的计算 (14) 1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (14) 1.5.1溢流装置计算 (14) 1.6浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (15) 1.7塔板流体力学验算 (16) 1.7.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降h f (16) 1.7.2计算降液管中清夜层高度Hd (17) 1.7.3计算雾沫夹带量e V (18) 1.8塔板负荷性能图 (19) 1.8.1雾沫夹带线 (19) 1.8.2液泛线 (19) 1.8.3 液相负荷上限线 (21) 1.8.4漏液线 (21) 1.8.5液相负荷下限线 (21) 1.9小结 (22) 第二章热量衡算 (23) 2.1相关介质的选择 (23) 2.1.1加热介质的选择 (23) 2.1.2冷凝剂 (23) 2.2热量衡算 (23) 第三章辅助设备 (28)

苯与氯苯精馏塔设计

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 一、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1.7%. 2、操作条件 操作压力4000Pa(表压)进料热状态q=0.7 单板压降:<或=0.7kPa 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 (4) 2.设计内容...................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.1.精馏塔的物料衡算.......................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.塔板数的确定 (10) 2.3.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (13)

苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书

苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1

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苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日

课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 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/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.塔和塔板主要工艺结构的设计计算; 4.塔内流体力学性能的设计计算; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日

2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产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问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg) 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)

3 2020年5月29日 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35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示: 38 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它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(精馏段部分) 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。流程图略。

化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计

资料 前言 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔,后者的代表则为填料塔。 筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点:生产能力大于%,板效率提高产量15%左右;而压降可降低30%左右;另外筛板塔结构简单,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右;安装容易,也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计,塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。 在设计过程中应考虑到设计的精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求,另外还要有一定的潜力。节省能源,综合利用余热。经济合理,冷却水进出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响,因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 |

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目录 第一章绪论 (1) 精馏条件的确定 (1) 精馏的加热方式 (1) 精馏的进料状态 (1) 精馏的操作压力 (1) 确定设计方案 (1) 工艺和操作的要求 (2) 满足经济上的要求 (2) 保证安全生产 (2) 第二章设计计算 (3) 设计方案的确定 (3) 精馏塔的物料衡算 (3) 原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (3) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 物料衡算 (3) 塔板计算 (4) 理论板数NT的求取 (4) 全塔效率的计算 (6) 求实际板数 (7) 有效塔高的计算 (7) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 操作压力的计算 (8) 操作温度的计算 (8) 平均摩尔质量的计算 (8) 平均密度的计算 (10) 液体平均表面张力的计算 (11) 液体平均黏度的计算 (12) 气液负荷计算 (13)

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