分离苯甲苯混合液的筛板精馏塔化工原理课程设计设计题目：分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔学院：化学化工学院专业班级：工艺104设计者：冀东瑛（1004500446）指导老师：葛元元设计时间：2013年7月12日-16日仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢54前言不知不觉大三最后一个学期即将结束。
经过三年的学习，我们已经系统掌握了关于化工专业各方面的基础知识及专业知识；其中包括有机、无机、分析、物理化学四大化学、CAD机械工程绘图、化工仪表、化工设备基础、化工热力学、化工原理等课程。
可以说知识越学越系统，越来越接近实际工程应用。
如今，在老师的指导下，我们进行了关于化工原理的课程设计。
本次设计的目的是为了把我们大学里所学过的理论知识连串起来，并将它们运用到实际应用中，加深对知识的理解及应用能力。
本次设计的任务是设计用于分离苯-甲苯混合液的筛板式精馏塔。
设计过程中，我们认真分析研究，考虑到实际生产中的经济效益问题及绿色环保问题，经过大量的工艺计算及理论确定，最终选用了筛板式精馏塔，并于常压下用直接蒸汽加热法进行分离操作；设计出了一套比较接近实际的精馏塔装置。
在设计过程中，由于我们所掌握的知识比较有限，且时间比较紧迫，所以设计方案及方法难免有些缺陷，在此我们恳请老师给予理解及指导，以使我们更早更快掌握解决实际工程问题的捷径！仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢54目录第一章设计任务 (4)1.1.2 设计条件 (4)1.1.3 设计任务 (5)1.2 设计方案的确定 (6)1.2.1 选择塔型 (6)1.2.2 精馏方式 (6)1.2.3 操作压力 (6)1.2.4 加热方式 (6)1.2.5 工艺流程 (7)第二章筛板式精馏塔的工艺设计 (8)2.1 精馏塔的工艺计算 (8)2.1.1 苯和甲苯的汽液平衡组成 (8)2.1.2.精馏塔的物料衡算 (9)2.2回流比及理论塔板的确定 (9)2.3板效率及实际塔板数的确定 (12)2.4操作方程的确定 (12)2.5 精馏段物性数据计算 (13)2.5.1.定性组成 (15)2.5.2.平均分子量 (16)2.5.3.平均密度 (16)2.5.4. 精馏段液体表面张力 (17)2.5.5. 液体平均粘度 (17)2.5.6. 气液体积流率的计算 (18)2.6 提留段物性数据计算 (18)2.6.1.定性组成 (18)2.6.2.平均分子量 (18)2.6.3.平均密度 (19)2.6.4.提馏段液体表面张力 (20)2.6.5.液体平均粘度 (20)2.6.6. 气液体积流率的计算 (21)第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (21)3.1 塔板横截面的布置计算 (21)仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢543.1.1精馏段 (21)3.2 塔板负荷性能图 (26)3.2.1 过量液沫夹带线 (26)3.2.2溢流液泛线 (27)3.2.3液相下限线 (28)3.2.4漏液线（气相负荷下限线） (28)3.2.5液相下限线 (29)3.2.6操作线 (29)3.3提馏段 (30)3.2.1过量液沫夹带线 (35)3.2.2溢流液泛线 (36)3.2.3液相上限线 (37)3.2.4漏液线（气相负荷下限线） (37)3.2.5液相下限线 (38)3.2.6操作线 (38)第四章精馏塔的附属设备及选型 (39)4.1．辅助设备 (39)4.2．辅助设备的选型 (39)4.2.1塔顶冷凝器的选型 (39)4.2.2塔底冷却器的选择 (41)4.2.3再沸器的选型 (42)4.3管路计算 (43)4.3.1塔顶蒸气管路 (43)4.3.2塔顶冷凝水管路 (43)4.3.3塔顶液相回流管路 (44)4.3.4加料管路 (44)4.3.5塔釜残液流出管 (45)4.3.6塔顶馏出液管路 (46)4.4输送泵的选取 (46)4.4.1泵的分类 (46)4.4.2选泵原则 (46)第五章塔高的设计计算 (47)5.1塔高的确定 (47)5.2塔顶空间的确定 (47)5.3塔底空间的确定 (47)5.4有效塔高的确定 (48)5.5塔顶封头的确定 (48)5.6裙座高度的确定 (48)5.7人孔 (48)第六章筛板塔的主要设计参数工艺参数汇总 (48)仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢546.1全塔工艺设计结果总汇 (48)参考文献 (53)第一章设计任务1.1任务苯-甲苯精馏塔设计仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢541.1.2 设计条件处理量 4000kg/h原料中苯的质量分率 0.41塔顶产品中苯的质量分率 0.96塔釜产品中苯的质量分率 0.01单板压降小于等于0.7kpa进料状态泡点进料回流比 R=1.7Rmin塔型筛板塔塔操作压力 4 kPa年生产天数 300 天年产量 2800 吨/年全塔效率 Et=62%加热类型间接蒸汽加热精馏类型连续型1.1.3 设计任务单元设备设计的内容和过程•过程方案设计•工艺流程设计仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢54•单元过程模拟计算•单元设备的工艺设计•工艺设计的技术文件•详细设计课程设计的基本要求•设计方案简介•主要设备的工艺设计计算•主要设备的结构设计和机械设计•典型辅助设备的选型•工艺流程图•主要设备的工艺条件图•主要设备的总装配图•编写设计说明书1.2 设计方案的确定1.2.1 选择塔型精馏塔属气—液传质设备。
气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。
筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高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，也便于清洗检修[2]。
因此，本设计采用筛板塔比较合适。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢541.2.2 精馏方式根据实际生产情况，本精馏塔采用连续精馏方式。
1.2.3 操作压力常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。
1.2.4 加热方式在本物系中，水不是难挥发液体，选用间接蒸汽加热。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢541.2.5 工艺流程原料经预热器预热达到泡点温度，经管道直接送入下游精馏塔，即我们所设计的塔。
精馏塔塔顶蒸汽经全凝器全部冷凝，然后经过分配器（属于冷凝器的部分），一部分馏出液在泡点状态下作为回流液回到精馏塔，一部分作为产品流出。
由于塔顶产品仍比较热，所以经过冷却器冷却。
在塔釜，釜液经再沸器间接蒸汽加热，为精馏段提供物料。
塔釜出来的产品经水泵全部送出。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢54第二章筛板式精馏塔的工艺设计2.1 精馏塔的工艺计算2.1.1 苯和甲苯的汽液平衡组成表 2-1 苯和甲苯的汽液平衡组成2.1.2.精馏塔的物料衡算（1）、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率设苯以A 表示，甲苯以B 表示 苯的摩尔质量： Kmol Kg M A /11.78= 甲苯的摩尔质量： mol /14.92K Kg M B =由41.0=F ω 96.0=D ω 01.0=w ω以Kg 1为基准，则：4505.014.92/)41.01(11.78/41.011.78/41.0=-+=+=B A A F n n n x9659.014.92/)96.01(11.78/96.011.78/96.0=-+=D x0118.014.92/)01.01(11.78/01.011.78/01.0=-+=w x（2）、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量Kmol Kg M x M x M B F A F F /82.8514.924505.0111.784505.0)1(=⨯-+⨯=⋅-+⋅=）（ Kmol Kg M x M x M B D A D D /59.7814.929659.0111.789659.0)1(=⨯-+⨯=-+⋅=）（ Kmol Kg M x M x M B w A w w /97.9114.92)0118.01(11.780118.0)1(=⨯-+⨯=⋅-+⋅=（3）、物料衡算由题意可知 h Kmol F /61.4682.854000==总物料守恒 W D F += ①苯物料守恒 W D F 0118.09659.04505.0+= ②由 ①、② 得： h Kmol D /43.21= h Kmol W /18.25=2.2回流比及理论塔板的确定相平衡方程为：nnn n n n n x x x x x x y 6439.116439.2)16439.2(16439.2)1(1+=-+=-+=αα求q 线方程 冷夜进料，取q=1.2则：q 线方程为2525.2612.14505.012.12.111-=---=---=q q F q q x x q x x q q y 由相平衡方程和q 线方程交点（e e y x ,）求最小回流比7211.0,4956.0==e e y x回流比的确定0856.14956.07211.07211.09659.0min =--=--=e e e D x y y x R取R=1.7*R min =1.7*1.0856=1.8455最小理论板数的确定9933.76439.2lg )]0118.00118.0-1)9659.019659.0lg[(lg )]-1)1lg[(min=-=-=（（αW W D D x x x x N 理论板数的捷算法2670.018455.10856.18455.11min =+-=+-R R R由吉利兰关联图读出:min 1N N N -+= 0.4407 又 min N =7.9933代入上试得N=15.0796所以理论塔板数N T =16块精馏段理论板数的确定6435.36439.2lg )]4505.04505.0-1)9659.019659.0lg[(lg )]-1)1lg[(min =-=-=（（αF F D D R x x x x N由吉利兰关联图读出 由吉利兰关联图读出4407.01N N -N R RminR =+又6435.3min =R N 代入上试得N R =7.0006=8（块）所以精馏段理论塔板数N R =8（块）提馏段理论板数的确定3469.46439.2lg )]0118.00118.0-1)4505.014505.0lg[(lg )]-1)1lg[(min=-=-=（（αW W F F S x x x x N 由吉利兰关联图读出4407.01N N -N S SminS =+又 3469.4min =S N 代入上试得N S =8.2188=9块所以提馏段理论塔板数N S =9（块）最终以精馏段与提馏段理论板数的总和为全塔总理论板数，即为17块。