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1、 东南大学成贤学院课 程 设 计 报 告题 目 分离苯甲苯连续精馏筛板塔的设计课 程 名 称 化工原理课程设计 专 业 化工学工程与工艺 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师 设计起止时间：2011 年 8 月 15 日至 2011 年 9 月 9 日成绩2前言课程设计是“化工原理”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来解决某一设计任务的一次训练，在整个教学计划中它起着培养学生独立工作能力的重要作用。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，精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物
2、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。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。在计算设计过程中参考了有关化工原理 、 化学工程手册 、 冷换设备工艺计算手册等方面的资料，为精馏塔的设计计算提供了技术支持和保证。通过对精馏塔
3、进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深了对化工原理的理解深度，开阔了视野，提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力，为今后在工作中进一步发挥作用打下了良好的基础。3目 录一、化工原理设计任务及操作条件 .1二、设计方法和步骤 .11.设计方案设计方案简介 .1 2.主要设备工艺尺寸设计计算.1三、基础数据.2四、物料衡算.3五、确定回流比.4六、计算理论板数.4七 确定操作条件.58、全塔效率及实际塔板数的计算.7九、塔径及塔板间距的确定.8十、堰及降液管的设计.14十一、塔板布置及筛板塔的主要结构参数.16十二、水力学计算.17十三、负荷性能图.22十四、筛板塔的辅助设备.27十
4、五、塔体结构. 29十六、计算结果汇总列表 .31 十七、参考文献 .32十八、附图.32十九、附件表.4.34一、设计任务及操作条件1、 设计任务：物料处理量： 2.9 万吨年进料组成 ： 50 苯，50甲苯 （质量分率，下同）分离要求：塔顶产品组成苯 95 塔底产品组成苯 5% 2、 操作条件连续进料塔顶常压；0 （表压）回流比：R 自 选 （1.1-2） q=1; 单板压降： 0.7 kPa工时： 7200h 二、设计方法和步骤：1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。对选定的工艺流程，主要设备的形式进行
5、简要的论述。2、主要设备工艺尺寸设计计算（1）收集基础数据（2）工艺流程的选择（3）做全塔的物料衡算（4）确定回流比（5）理论板数与实际板数5（6）确定操作条件（7）塔径计算及板间距确定（8）堰及降液管的设计（9）塔板布置及筛板塔的主要结构参数（10）塔的水力学计算（11）塔板的负荷性能图（12）确定冷凝器与再沸器的热负荷（13）计算冷凝器与再沸器的传热面积（14）计算实际塔高三、基础数据进料流量及组成（1） 、将进料组成由质量分数转化为摩尔分数苯的摩尔质量 M A=78kg/mol;甲苯的摩尔质量 MB=92kg/molXA= = 0.541;925.078XB=1-0.541 = 0.45
6、9.（2） 、进料流量平均分子量=780.541920.459 = 84.426kg/kmolMF= mol/h708.4246.8197k（3） 、分离要求塔顶 X A 0.957; 塔底 XA 0.0584。6四、物料衡算由题目条件可有：WDFX将已知数据 XF =0.541,XD =0.957,XW =0.0584 代入上式有：0584.97.541.078.解之得 hkmolW/6.2物料衡算列表有：项 目 塔顶/D 进口/F 塔底/W/kg/kmolM78.60 84.43 91.18流量/kmol/h 47.708 25.622 22.086摩尔质量分数 X 0.957 0.541
7、 0.0584五、确定回流比由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据，绘出 x y 图，7又由上面结论可知：X F =0.541;对其放大有下面的局部放大图(q=1);可得 Xq=XF =0.541;yq=0.7433 8所以最小回流比 Rmin= = 1.056;qX-yD541.073.9取 R=1.5Rmin=1.584对于饱和液体进料有（q=1）： 代入相关1)(minFDFDXR数据得： m= 2.457六、计算理论板数采用逐板法由题有：精馏段操作方程: = ;11RXYDnn 3704.6.0n提溜段操作方程： 195.W-qFL1m mXqFLWm变形平衡方程有： )1(457.2)
8、(XYY9对精馏段：Y1=XD =0.957 ， X 1= =0.901）（ 957.014.2957.0Y2=0.613 0.901+0.37014=0.922 ，X 2= =0.828 ）（ 92.014. .Y6=0.584 0.613+0.3704 =0.728; X6= =0.521 )728.01(45.278.0因为 X6hw ；所以 =h0+0.006=0.0540m；十一、塔板布置及筛板塔的主要结构参数1、筛板布置Ws=0.06m ；W C =0.06m ；2、筛孔直径 d0 , 孔中心距 t,板厚 22d0=5mm；t=3 5=15mm； =3.5mm （钢板） 3、开孔率10.)5/(97./0.220）（ dtAa；sinrrxx其中 x= =0.291m； r= =0.44m；)(2sdWDCWD2所以 Aa=0.472m2 则 A 0= =0.0476m2；a4、孔数2429 at231058n十二、水力学计算1、塔板阻力 phhp=hc+hLhc= ；)(u051.2vC）（(1)、精馏段 ph hc u0= 11.21m/s；AV0476.35192由 =1.43 查干板孔的流量系数得 C0=
