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1、Department of Environmental Science and Engineering课程设计说明书课程名称课程名称 化工原理课程设计 姓姓 名名 苏柳珍 学学 号号2010032113 班班 级级 环工 101 指导教师指导教师 孙红杰 设计地点设计地点1-218 设计时间设计时间 2013 年 7 月 1 日-7 日 大连民族学院大连民族学院 环境与资源学院环境与资源学院化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书( (一一) )设计题目设计题目 苯-甲苯板式精馏塔的设计（3）( (二二) )设计任务及操作条件设计任务及操作条件进料：1、原料液中含苯 38%（质量分数） ；
2、2、塔顶馏出液中含甲苯不得高于 5%（质量分数） ；3、塔底釜液中含苯量不高于 6%（质量分数） ；4、混合液流量为 5t/h。5、操作条件：精馏塔顶压强：4kpa（表压）采取泡点进料R=(1.1-2.0) Rmin加热状态：低压蒸气单板压降0.7 kpa( (三三) )设备类型设备类型设备类型为筛板塔( (四四) )设计内容设计内容1、设计方案的确定及流程说明；2、塔的工艺计算；3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计；4、绘制 t-x-y 相平衡图、塔板负荷性能图、塔板结构示意图、工艺流程图；5、编写设计说明书，包括设计结果汇总、设计评价和致谢等。（五）（五） 、参考资料、参考资料 1.陈敏恒，丛德
3、兹等.化工原理(上、下册)(第二版).北京：化学工业出版社，2000 2.柴诚敬，刘国维，李阿娜.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，1995 （六）（六） 、格式基本要求、格式基本要求(1) 纸型：A4 纸，单面打印皆可； (2) 页边距：上 3.5cm，下 2.5cm，左 2.5cm、右 2.5cm； (3) 页眉：2.5cm，页脚：2cm，左侧装订； (4) 字体：正文全部宋体、小四； (5) 行距：多倍行距：1.25，段前、段后均为 0，取消网格对齐选项。 (6) 包括封面、任务书、目录等，内容大概 1520 页 ( (七七) )、主要基础数据、主要基础数据 1 1、苯和甲苯的
4、物理性质、苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量沸点，临界温度，临界压强，kPa苯C6H678.1180.1288.56833.4甲苯C6H5-CH392.13110.6318.574107.7 2 2、常压下苯、常压下苯甲苯的饱和蒸汽压数据甲苯的饱和蒸汽压数据温度，8018590951001051106苯PA，kPa10133116913551557179220422400甲苯PB，kPa40046054063374386010133以上为实验数据，也可用 Antoine 公式计算：CtBAP*)(log其中 t物系温度，；P*饱和蒸汽压，kPa/;A、B、CAntoine 常数，其值见下表：3
5、 3、常压下苯、常压下苯甲苯的气液平衡数据甲苯的气液平衡数据组分ABC苯6.0231206.35220.24甲苯6.0781343.94219.58温度 t/液相中苯的摩尔分数 x气相中苯的摩尔分数 y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.44 4、其他物性参数、其他物性参数 温度， 液相密度， kg/m3液体的表面张力， 10-3N/m液体粘度，10-3Pas液体汽化热苯甲苯苯甲苯苯甲苯苯甲苯8081581021.2721.690.3080.311394.1379.
6、9 90803.9800.220.0620.590.2790.286386.9378.8 100792.5790.318.8519.940.2550.264379.3367.6 110780.3780.317.6618.410.2330.245371.5361.2 120768.977016.4917.310.2150.228363.2354.6五、液体粘度计算公式：五、液体粘度计算公式： 苯：=0.017143*t2-5.7486*t+658.0 （10-6Pas，t：） 甲苯：=0.013571*t2-4.7843*t+606.8 （10-6Pas，t：）100.7520.037.298.
7、8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0目目 录录化工原理课程设计任务书 .I 第一章 设计方案的选择及流程说明 .1 概述.1 设计方案确定.2 第二章 工艺计算 .4
8、一、精馏塔物料衡算.4 二、理论塔板数的确定.4 三、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算.8 第三章 主要设备工艺尺寸设计 .12 3.1 精馏塔的塔体工艺尺寸及计算 .12 3.2 塔板的流体力学验算 .15 3.3 塔板的负荷性能图 .16 3.4 总塔高、总压降及接管尺寸的确定 .19 第四章 辅助设备选型与计算 .19 一、塔体总结构.19 二、冷凝器.19 三、再沸器.20 第五章 设计结果汇总 .21 第六章 工艺流程图及精馏塔工艺条件图 .23 第七章 设计评述及感想 .25 一、对本设计的评价.25 二、设计感想.25 参考文献 .26第一章第一章 设计方案的选择及流程说明设
9、计方案的选择及流程说明概述概述精馏的概念精馏的概念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。精馏的原理精馏的原理精馏利用从塔底部上升的含轻组分较少的蒸气，与从塔顶部回流的含重组分较 少的液体逆流接触，同时进行多次部分汽化和部分冷凝，使原料得到分离。 在精馏塔中可以同时进行多次部分汽化和部分冷凝。塔板上有一层液体，气流 经塔板
10、被分散于其中成为气泡。气、液两相在塔板上接触，液相吸收了气相带入的 热量，使液相中的易挥发组分汽化，由液相转移到气相；同时，气相放出了热量， 使气相中的难挥发组分冷凝，由气相转移到液相。部分汽化和部分冷凝的同时进行 是汽化、冷凝潜热相互补偿。精馏就是多次而且同时进行部分汽化和部分冷凝，使 混合液得到分离的过程。精馏塔设备的选择精馏塔设备的选择精馏塔是精馏装置的主题核心设备，气、液两相在塔内多级逆向接触进行传质、 传热、实现混合物的分离。为保证精馏过程能稳定、高效地操作，适宜的塔型及合 理的设计是十分关键的。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔两大类。下面对板式 塔和填料塔的性能
11、做简要比较。 塔型项目 板式塔填料塔 压力降压力降一般比填料塔大压力降小，较适于要压力降小的场 合 空塔气速 （生产能力）空塔气速小空塔气速大塔效率效率稳定，大塔效率比小塔有所 提高塔颈在 1400mm 以下效率较高，塔 径增大，效率常会下降 液气比适应范围较大对液体喷淋量有一定要求 持液量较大较小 材质要求一般用金属材料制作可用非金属耐腐蚀材料 安装维修较容易较困难 造价直径大时一般比填料塔造价低直径小于 800mm，一般比板式塔 便宜，直径增大，造价显著增加 重量较轻重不同类型的板式塔，例如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、喷射型塔、多降液管塔、 无溢流塔等，均有自身的特点，有其优点，也有其不足，各
12、有使用的场合。一般来 说，对于物系无特殊工艺特性要求，且生产能力不是过小的精馏操作，宜采用板式 塔。本次课程设计使用的是板式塔。 为使精馏塔具有优良的性能以满足生产的需要，通常考虑以下几方面因素： （1）生产能力大；（2）效率高；（3）流动阻力小：（4）有一定操作弹性； （5）结构简单，造价低，安装检修方便；（6）能满足物系某些工艺特性，如腐蚀 性、热敏性、起泡性等特殊要求。实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求， 因此，设计者应根据塔型特点、物系性质、生产工艺条件、操作方式、设备投资、 操作与维修费用等技术经济评价以及设计经验等因素,依矛盾的主次，综合考虑， 选择适宜的塔型。设计方案确定设计方案确定1 1精馏流程的确定精馏流程的确定 精馏装置包括精馏塔、原料预热塔、蒸馏釜（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
