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1、不问收获，但问耕耘，把最好的资料送给最好的自己！苯氯苯分离过程板式精馏塔设计姓名：XXX时间：20XX年X月X日化工原理课程设计 设计课题：苯氯苯分离过程板式精馏塔设计年级 20XX级 专业 化学工程与工艺 设计者姓名学号完成日期 20XX年X 月X日 指导老师目录 一 、设计概述 8 1塔设备在化工生产中的作用与地位 8 2塔设备的分类 8 3板式塔 8 3.1泡罩塔 8 3.2筛板塔 9 3.3浮阀塔 9 二、设计方案的确定及流程说明 9 三、塔的工艺计算 11 四、 精馏塔的物料衡算 12 1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 12 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 13 3.
2、物料衡算 13 五、 塔板数的确定 13 1.q值的计算 13 2.理论板数的确定 13 2.2精馏塔的气液相负荷 15 2.3求操作线方程 15 2.4求理论板数：逐板法（塔顶全凝器） 15 2.5板效率 16 六、 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 17 1操作压力计算 17 2 操作温度计算 17 3平均摩尔质量计算 17 4平均密度计算 18 4.1气相平均密度计算 18 4.2液相平均密度计算 19 4.3液体平均黏度计算 20 七、精馏塔的塔体的工艺尺寸计算 21 1塔径的计算 21 2.操作压力计算 22 3. 操作温度计算 22 4.平均摩尔质量计算 22 5.平均密度计算
3、 23 5.1气相平均密度计算 23 5.2液体表面张力计算 24 5.3液体平均黏度计算 24 八、提馏塔的塔体工艺尺寸的计算 25 1塔径的计算 25 2.提馏塔有效高度的计算 26 九、塔板主要工艺尺寸的计算 26 1.溢流装置计算 26 1.1堰长 27 1.2溢流堰高度 27 1.3弓形降液管宽度和截面和 27 1.4降液管底隙高度 28 2.塔板布置 28 2.1边缘区宽度确定 28 2.2开孔区面积按式计算，即 28 2.3筛孔计算及排列 29 十、流体力学验算 29 1、塔板压降 29 1.1干板阻力的计算 29 1.2气体通过液层的阻力的计算 30 2.液面落差 30 3.液
4、沫夹带 30 4.漏液 31 5.液泛 31 6.塔板负荷 32 6.1漏液线 32 6.2液沫夹带线 32 6.3液相负荷下限线 33 6.4液相负荷上限线 34 6.5液泛线 34 十一、 附属设备及主要附件的选型和计算 35 1.在沸气的热量衡算 35 2.全凝器热量衡算 36 十二、设计结果列表 37 十三、 设计结果与讨论和说明 39 1、设计结果自我评价 39 十四、 结束语 40 参考文献： 40 十五、思考题 41 符号说明 英文字母 A阀孔的鼓泡面积m2 Af 降液管面积 m2 AT 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
5、出液量 kmol/h D 塔径 m d0 阀孔直径 m ET 全塔效率（无因次） E 液体收缩系数（无因次）物沫夹带线 kg液/kg气 F 进料流量 kmol/h F0 阀孔动能因子 m/s g 重力加速度 m/s2 HT 板间距 m H 塔高 m Hd 清液高度 m hc 与平板压强相当的液柱高度 m hd 与液体流径降液管的压降相当液柱高度 m hr 与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度 m hf 板上鼓泡高度 m hL 板上液层高度 m h0 降液管底隙高度 m h02v堰上液层高度 m hp 与板上压强相当的液层高度 m h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
6、度 m K 物性系数（无因次） Ls 塔内下降液体的流量 m3/s Lw 溢流堰长度 m M 分子量 kg/kmol N 塔板数 Np 实际塔板数 NT 理论塔板数 P 操作压强 Pa P压强降 Pa q 进料状态参数 R 回流比 Rmin最小回流比 u 空塔气速 m/s w 釜残液流量 kmol/h wc 边缘区宽度 m wd 弓形降液管的宽度 m ws 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 相对挥发度 粘度 Cp 密度 kg/m3 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
7、A 易挥发组分 B 难挥发组分化工原理课程设计任务书一、设计题目 试设计一座苯一氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99%的氯苯10000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯38%(以上均为质量分数) 二、操作条件 (1) 塔顶压强:4KP (2)进料热状况:饱和蒸汽进料 (3)回流比:R=2R (4)单板压降不大于0.7KP 三、设备形式 1、筛板塔 四、设计工作日 每年330天,每天24小时连续运行 五、厂址 兰州地区 六、设计要求 1. 概述 2. 设计方案的确定及流程说明 3. 塔的工艺计算 4. 塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）.塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）.塔板
8、的流体力学验算 （3）.塔板的负荷性能图 5. 设计结果一览表 6. 对本设计的评述 一 、设计概述 1塔设备在化工生产中的作用与地位 塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。 在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。 2塔设备的分类 塔设备经过长期的发展，形成了形式
9、繁多的结构，以满足各方面的特殊需要，为研究和比较的方便，人们从不同的角度对塔设备进行分类，按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔，长期以来，人们最长用的分类按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两大类。 3板式塔 板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多，根据目前国内外的现状，注意到的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。 3.1泡罩塔 泡罩塔是历史悠久的板式塔，长期以来，在蒸馏、吸收等单元操作使用的设备中曾占有主要的地位，泡罩塔具有一下优点： （1）.操作弹性大 （2）.无泄漏
10、 （3）.液气比范围大 （4）.不易堵塞，能诗云女冠多种介质 泡罩他的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修方便以及气相压力降较大。 3.2筛板塔 筛板塔液是很早就出现的板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，形成了较完善的设计方法，与泡罩塔相比，具有以下的优点： （1）.生产能力大（2040） （2）.塔板效率高（1015） （3）.压力降低（3050）而且结构简单，塔盘造价减少40左右，安装维修都比较容易1。 3.3浮阀塔20世纪50年代起，浮阀塔板已大量的用于工业生产，以完成加压、常压、减压下的蒸馏、脱吸等传质过程。 浮阀式之所以广泛的应用，是由于它具有以下优点： （
11、1）.处理能力大 （2）.操作弹性大 （3）.塔板效率高 （4）.压力降小 其缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落。 浮阀的形式有很多，目前常用的浮阀形式有F1型和V-4型，F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好。F1型浮阀又分为轻阀和重阀两种。V-4型浮阀其特点是阀孔冲成向下弯曲的文丘里型，以减小气体通过塔板的压强降，阀片除腿部相应加长外，其余结构尺寸与F1型轻阀无异，V-4型阀适用于减压系统。 二、设计方案的确定及流程说明 精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却
12、介质将余热带走。 苯氯苯混合液原料经预热器加热到露点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续的从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分液体气化，产生上升蒸汽，一起通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液，其余部分经冷凝器冷凝后送出作为塔顶产品，经冷凝器冷却后送入贮槽。塔釜采用间接蒸汽和再沸器。 流程图如下图 高径比很大的设备称为塔器。用于蒸馏（精馏）和吸收的塔器分别称为蒸馏塔和吸收塔。塔器在石化工艺过程中的作用主要是分馏、吸收、汽提、
13、萃取、洗涤、回收、再生、脱水及气体净化和冷却等。常用的有板式塔和填料塔，国外塔器主要是在塔盘和填料技术上不断改进。我国近20年开发了许多性能优良的板式塔和填料塔，已在石化、炼油装置中得到了广泛应用，性能处于国际先进水平。其中具有代表性的主要有适宜于处理高液体通量的DT塔盘、适宜于处理高气体通量的旋流塔盘、具有高操作弹性及高效率的立体传质塔盘以及筛板一填料复合塔等。为洛阳和大庆500万吨年的润滑油型炼油厂分别配置的大型板式塔型和大型填料塔型的减压塔直径达p8400mm，由国内研制的p10000mm大型精馏塔即将投入使用。根据塔内气、液接触构件的结构形式，塔设备可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔大
14、致可分为两类：一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、舌形、S型、多降液管塔板等；另一类是无降液管的塔板，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，如筛板、浮阀、泡罩塔板等。三、塔的工艺计算 已知参数：苯、氯苯混合液处理量，F10000t/年； 回流比R（自选）；进料热状况: 泡点进料即q=1；塔顶压强，；单板压降不大于。由化学化工物性数据手册P174可知： 表1苯和氯苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点（K） 临界温度tC（） 临界压强PC（atm） 苯A 氯苯B78.11 112.6 353.3 404.9 562.1 632.4
15、 48.3 44.6 由石油化工基础数据手册P457及内插计算可知：表2苯和氯苯的饱和蒸汽压 温度 80.1 85 90 95 100 105 ,mmHg 757.62 889.26 1020.9 1185.65 1350.4 1831.7 ，mmHg 147.44 179.395 211.35 253.755 296.16 351.3551 0.818 0.678 0.543 0.440 0.276 y 1 0.957 0.911 0.847 0.782 0.665 温度 110 115 120 125 130 131.75 ,mmHg 2313 2638.5 2964 3355 3746 4210 ，mmHg 406.55 477.125 547.7 636.505 725.31 7600.185 0.131 0.0879 0.0454 0.0115 0 y 0.563 0.456 0.343 0.201 0.0566 0 由化学化工物性数据手册P305可知： 表3液体的表面张力 温度 60 80 100 120 140 苯，mN/m 23.74 21.27 18.85 16.49 14.17 氯苯，mN/m 25.96 23.75 21.57 19.42 17.32 由化学化工物性数据手册
