课程设计说明书设计题目：化工原理课程设计双组分连续精馏筛板塔的设计学院：化学工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：成绩：2014年7月7日0 序言 ........................................... 错误！未定义书签。

1 概述 ........................................... 错误！未定义书签。

1.1 设计说明 .......................................................................... 错误！未定义书签。

1.2 原始数据 .......................................................................... 错误！未定义书签。

1.3 设计任务 .......................................................................... 错误！未定义书签。

2 物料衡算 ....................................... 错误！未定义书签。

3 塔顶、塔底的温度及最小回流比 .................... 错误！未定义书签。

3.1 确定操作压力 .................................................................. 错误！未定义书签。

3.2 计算塔顶温度（露点温度） .......................................... 错误！未定义书签。

3.3 计算塔底温度（泡点温度） .......................................... 错误！未定义书签。

3.4 最小回流比R MIN ............................................................... 错误！未定义书签。

4 确定最佳操作回流比和塔板层数 .................... 错误！未定义书签。

5 塔板结构计算（设计塔顶第一块板） ................................ 12 5.1 塔径计算 .......................................................................... 错误！未定义书签。

5.2 确定溢流堰高度w h 和堰上液层高度ow h ....................... 错误！未定义书签。

5.3 板面筛孔位置 .................................................................. 错误！未定义书签。

6 水力学性能参数的计算与校核 ...................... 错误！未定义书签。

6.1 液沫夹带分率的检验 ...................................................... 错误！未定义书签。

6.2 塔板压降 .......................................................................... 错误！未定义书签。

6.3 液面落差校核 .................................................................................................. 19 6.4 塔板漏液状况校核 .......................................................... 错误！未定义书签。

6.5 降液管下液泛情况的校核 .............................................. 错误！未定义书签。

7 筛板塔主要设计参数、工艺参数汇总 ................ 错误！未定义书签。

8 工艺流程图 ..................................... 错误！未定义书签。

9 结束语 ......................................... 错误！未定义书签。

序言化工生产常需要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。

精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。

为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。

本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。

此设计苯—甲苯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。

精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，工艺流程图、主要设备的工艺条件图等内容。

通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。

Ⅰ.原始数据1. 设计题目：双组分连续精馏筛板塔的设计2. 原料处理量：1.35×104kg/h3. 原料组成：4.分离要求：（1）：馏出液中低沸点组分的含量不低于0.980（质量分率）。

（2）：馏出液中低沸点组分的收率不低于0.970（质量分率）5. 操作条件：（1）：操作压力：常压。

（2）：进料及回流状态：泡点液体。

Ⅱ.设计计算一、 物料衡算：苯的摩尔质量：M A =78kg/kmol 甲苯的摩尔质量：M B =92kg/kmol原料液摩尔分率：()5904.09245.017855.07855.0=-+=F x 塔顶产品摩尔分率：()9830.092980.0178980.078980.0=-+=D x 原料液的平均摩尔质量：M =0.5904×78＋(1－0.5904)×92＝83.7344 kg/kmol物料衡算原料处理量：7344.831035.14⨯=F =161.22kmol/h塔顶易挥发组分回收率：970.0=⋅⋅FDx F x D970.05904.02241.1619830.0=⨯⨯D ∴93.93=D kmol/h总物料衡算：F D W =+ ∴W F D =-＝161.2241－93.9279＝67.29KMOL/HF D W Fx Dx Wx =+ 161.2241×0.5904＝93.9279×0.9830＋67.2962×W x∴W x =0.04237 组分名称苯 甲苯 组成（质量分率）0.550.45二、 塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算： （1）确定操作压力：塔顶压力：760mmHg塔底压力：760mmHg +25×1002mmH O =943.82mmHg（2）计算塔顶温度（露点温度）根据塔顶压力及塔顶汽相组成用试差法计算塔顶温度。

其中苯、 甲苯的饱和蒸气压由安托因方程计算。

● 设顶t =80.93℃ 由8.2201211906.6lg 0+-=顶t P A 得A P ο=780.6889mmHg由4.2191344953.6lg 0+-=顶t P B 得B P ο=300.5541mmHg0272.17606889.7800===P P k A A 3955.07605541.3000===P P k B B9570.00272.19830.0===A A A k y x ()0430.03955.09830.01=-==B B B k y x ε<=-+=-∑010430.09570.01ix =0.0004∴底t =80.93℃ 假设正确∴ 2.5975300.5541780.6889P P 0BA ===顶α（3）计算塔底温度（泡点温度）根据塔底压力及塔底残液组成用试差法计算塔底温度。

其中苯、甲 苯的饱和蒸气压由安托因方程计算。

● 设底t =116.47℃ 由8.2201211906.6lg 0+-=底t P A 得A P ο=2067.3068mmHg由4.2191344953.6lg 0+-=底t P B 得B P ο=894.2352mmHg1904.282.9433068.20670===P P k A A 9475.082.9432352.8940===P P k B B0928.01904.204237.0=⨯=⋅=A A A k x y()9074.09475.004237.01=⨯-=⋅=B B B k x y ε<=-+=-∑0002.019070.00928.01iy=0.0004∴底t =116.46℃， 假设正确。

∴3119.29900.8932066.8001P P 0BA ===顶α∴平均相对挥发度：45.22.3119×5975.2===⋅=底顶ααα （4）计算最小回流比Rmin ：1q = ==F e x x 0.5904 ()7794.00.5904×14505.210.5904×4505.211=-+=-+=）（e e e x x y αα 08.15904.07794.07794.09830.0min =--=--=e e e D x y y x R 三、确定最佳操作回流比与塔板层数：1. 列相平衡关系式：()nnn n n y y y y x 45.145.21-=--=αα nnn n n x x x x y 45.1145.2)1(1+=-+=αα 2. 列操作线方程：精馏段：111D n n x Ry x R R +=+++ 提馏段：1m m w L F Wy x x L F W L F W++=-+-+- 3. 由塔顶向下逐板计算精馏段的汽、液相组成，即由y 1=x D ，根据平衡关系计算x 1，由操作关系计算y 2，由平衡关系计算 x 2,…由平衡关系计算x n ，当x n ≤x F 时，则n-1即为精馏段的理论板数。

4. 由进料口向下逐板计算提馏段的汽、液相组成，即由x 1=x n ，根据操作关系计算y 2，由平衡关系计算x 2，由操作关系计算 y 3,…由平衡关系计算x m ，当x m ≤x w 时，则m 即为提馏段的理论板数。