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1、化工原理课程设计1 化工原理课程设计说明书题目：苯和甲苯连续精馏塔的设计院 （系）：环境与化工学院班级：应化 14-1 班姓名：吴迪学号：2014021365 指导教师：孔小红江传力设计日期：2016 年 7 月 4 日7 月 15 日设计成绩：化工原理课程设计2 目录第一章 设计方案及流程的确定 . 3 1.1 设计方案的确定 . 3 1.2 工艺流程的确定 . 3 第二章 精馏塔的工艺计算 . 5 2.1 查阅文献，整理有关物性数据. 5 2.2 全塔物料衡算与操作方程 . 5 2.3 全塔效率的估算 . 6 2.4 实际塔板数 . 7 2.5 精馏塔内数据计算 . 82.5.1 压强计算
2、 . 82.5.2 操作温度计算 . 82.5.3 塔内气液密度流量计算 . 82.5.4 塔内气液表面张力计算 . 92.5.5 塔径的计算 . 10 2.5.6塔高的计算 . 11 2.5.7 塔板结构尺寸的确定 . 12 2.5.8 弓形降液管开孔区面积计算. 12 2.5.9 筛板的筛孔和开孔率 . 13 2.6 筛板的流体力学验算 . 14 2.6.1塔板压降 . 14 2.6.2液面落差 . 15 2.6.3漏液 . 15 2.6.4液泛 . 16 2.7 精馏段塔板负荷性能图. 16 2.7.1漏液线 . 16 2.7.2液沫夹带线 . 16 2.7.3液相负荷下限线 . 17
3、2.7.4液相负荷上限线 . 17 2.7.5液泛线 . 18 第三章 接管尺寸计算 . 19 3.1 加料管径 . 19 3.2 塔顶蒸汽管的管径. 20 3.3 料液排出管径 . 20 3.4 回流管径 . 20 第四章 辅助设备计算 . 20 设计一览表 . 22 设计总结 . 23 参考文献 . 24 化工原理课程设计3 第一章 设计方案及流程的确定1.1 设计方案的确定1. 设计方案的确定确定及工艺流程的说明。 2. 塔的工艺计算及塔和塔板的主要工艺尺寸的设计（塔径，塔高及塔板结构 尺寸确定。流体力学验算，负荷性能图，用坐标纸绘图）3. 设计结果概要或设计一览表。4. 塔的主要接管尺
4、寸。 5. 编写设计说明书。1.2 工艺流程的确定苯和甲苯溶液经预热至泡点后， 用泵送入精馏塔。 塔顶上升蒸气采用全冷凝 后，部分回流， 其余作为塔顶产品经冷凝器冷却后送至贮槽。塔釜采用低压饱和 蒸汽供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。 精馏装置有精馏塔、 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 却介质将余热带走。 苯和甲苯溶液原料经预热器加热到泡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。 流
5、程示意图如下图化工原理课程设计4 化工原理课程设计5 第二章 精馏塔的工艺计算2.1 查阅文献，整理有关物性数据1）苯和甲苯的性质表 2-1. 苯和甲苯 . 的粘度 温度80 90 100 110 120 苯粘度 mPa.s 0.308 0.279 0.255 0.233 0.215 甲苯粘 度 mPa.s 0.311 0.286 0.264 0.254 0.228 表 2-2. 苯和甲苯表面张力 温度80 90 100 110 120 苯表面 张力21.27 20.06 18.85 17.66 16.49 甲苯表 面张力21.69 20.59 19.94 18.41 17.31 表 2-3.
6、 苯和甲苯 . 密度 温度80 90 100 110 120 苯815 803.9 792.5 780.3 768.9 甲苯810 800.2 790.3 780.3 770.0 表 2-4. 苯和甲苯的物理性质 分子量沸点临界温度 K 临界压强 kPa 苯78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯92.13 110.6 318.57 4107.7 2.2 全塔物料衡算与操作方程（2）进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量AM =78.11kg/kmol 甲苯的摩尔质量BM =92.13kg/kmol 02.0 wx4 .0 Fx95.0 Dx平均摩尔质量MF=0.478.11
7、+（1-0.4 ）92.13=86.522kg/kmol 化工原理课程设计6 MD= 0.9578.11+ (1-0.95) 92.13=76.811 kg/kmol xW=0.0278.11+（1-0.02 ）92.13=91.85 kg/kmol M 设 F=7000kg/h D=2500kg/h L=6000kg/h (1)全塔物料衡算 WDFFDWFxDxWxD=31.725kmol/h W=49.183kmol/h F=80.908kmol/h (2) 理论板计算 两操作线交点横坐标4.0xq)1()1(RxqxRfDf分别应用相平衡方程和操作线方程，该部分以表2-5 形式展示： 表
8、 2-5 95.0DX0.88 02.0WX0.38 0.20 4.0FX0.90 0.79 0.28 0.14 0.84 0.68 0.19 0.09 0.76 0.56 0.12 0.05 0.67 0.46 0.06 0.03 0.60 0.38 0.03 0.01 第 7 块板为理论进料板，理论塔板数为12 块2.3 全塔效率的估算全塔效率：245.0)(49. 0oE表 2-6.苯和甲苯饱和蒸气压p 的安托因常数A B C 温度1 lgp* p* 苯（A）6.03 1211.03 220.79 110.6 2.38 237.76 甲苯(B）6.08 1344.80 219.48 11
9、0.6 2.01 101.25 BA PP 1=2.34 表 2-7. A B C 温度 2 lgp* p* 苯(A) 6.03 1211.03 220.79 80.1 2.01 101.32 甲苯(B) 6.08 1344.80 219.48 80.1 1.59 38.96 BA Pp 2=2.60 化工原理课程设计7 所以全塔的挥发度21=2.47 平均黏度公式：iimx lglg塔顶液体黏度：Ctb1.79,查表得：312.0a315.0b315. 0lg05.0312.0lg95.0lglgiimx得312. 0m进料板液体黏度：Ctf20, 查表得：651.0a655.0b精馏段平均
10、温度：CTTTFD2.6225.679.5621在塔顶的温度下查粘度表smP312.01sm P a3 1 5.02lg mD=0.95 lg0.312+（1-0.95） lg0.310 mD=0.312mP.s 在进料板温度下查粘度表：smP651.01smPa655.02lg mF=0.4 lg0.651+（1-0.4） lg0.655 mF=0.653mP.s 在塔底温度下查粘度表：smP230.01smPa250.02lg mW=0.02 lg0.230+（1-0.02） lg0.25 mW=0.25mP.s 精馏段液相平均粘度smPam482.02653.0312.0提馏段液相平均粘
11、度smPa0.45120.25653.0“m全塔液相平均粘度smPa281.0225.0312.0ET=0.49（2.47 0.281）-0.245=0.52 2.4 实际塔板数实际塔板数：TT PENN化工原理课程设计8 07.2352.012 pN，取整 24 块。取进料板为第 10 块，实际总板数为24 块。2.5 塔内五行数据计算2.5.1 压强计算塔顶压强为 4kPa 所以P顶=101.325+4=105.325kPa 进料板压强a2.3k11017.0PPPDF塔低压强a.1k122247 .0PPPD底平均操作压力71.113 222.11325.510 mPkPa 2.5.2 操作温度计算2
