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1、荆楚理工学院化工原理课程设计I荆楚理工学院 课程设计成果学院:_ 荆楚理工学院_班 级: 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位） 荆楚理工学院_设计题目: 苯氯苯混合液的板式精馏塔的设计 完成日期：2013 年 12 月 6 日 指导教师评语: _ _ _ _ 成绩(五级记分制):_ _ _ 教师签名:_ _荆楚理工学院化工原理课程设计II化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书设计题目：苯氯苯混合液的板式精馏塔的设计学生姓名课程名称化工原理课程设计专业班级地 点学生平时上课对应的教室起止时间设 计 内 容 及 要 求一、设计内容（一）工艺设计1、选择工艺流程2、精馏塔工艺计算（1）物料衡
2、算确定各物料流量和组成；（2）经济核算确定适宜的回流比；（3）精馏塔实际塔板数。（二）精馏塔设备设计1、塔和塔板主要工艺结构的设计计算；2、塔内流体力学性能的设计计算；3、绘制塔板负荷性能图。画出精馏段和提馏段某块的负荷性能图；说明：负责精馏段、负责提馏段4、附属设备设计和选用；说明：负责冷凝器的设计、负责再沸器的设计；其他附属设备共同完成。5、绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔的工艺条件图；说明：负责绘制带控制点的工艺流程图；负责绘制精馏塔的工艺条件图。（三）编写设计说明书（1、目录2、设计题目3、流程示意图4、流程和方案的说明及论证5、设计结果概要（主要设备尺寸，各种物料量和操作状态，能耗指
3、标，设计时规定的主要操作参数及附属设备的规格型号及数量）6、设计计算与说明7、对设计的评述及有关问题的分析讨论8、参考文献目录二、设计要求1、写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源；2、每项设计结束后，列出计算结果明细表；荆楚理工学院化工原理课程设计III3、对图、表分别按顺序编号；4、选用的物性数据、引用的经验公式及图表应注明来历，符号和单位要统一；5、按规定的时间进行设计，并按时完成任务.设 计 参 数1、生产能力：年处理量 1 万吨（开工率 300 天/年）2、原 料：苯的含量为 45%（质量分数，下同）进料热状况由设计者自选3、分离要求：塔顶馏出液中苯含量不低于 99%塔底釜液中苯含量
4、不高于 2%4、操作压力：常压 101.325Kpa 操作 塔顶表压 4Kpa 单板压降0.7Kpa5、回流比： R=(1.12.0)Rmin ，由设计者自选6、塔顶采用全凝器，泡点回流7、塔釜采用间接水蒸气加热8、全塔效率为 0.6 9、公用工程自选进 度 要 求1、资料查阅、收集和整理、设计方案确定及设计计算参数的获取（2 天）2、工艺计算与设备主要工艺结构计算 （5 天）3、绘制设计图纸及编写设计说明书 （4 天）4、课程设计资料装订及答辩 （1 天）参 考 资 料1、马江权，冷一欣.化工原理课程设计（第二版） 【M】.北京.中国石化出版社.2011 年2、谭天恩等.化工原理（上、下）
5、（第四版） 【M】.北京化学工业出版社.2012 年。3、化工设计手册（见图书馆书库）其 它说明1.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一 份由负责教师留用。2.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设 计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任： 指导教师：荆楚理工学院化工原理课程设计IV2013 年11月荆楚理工学院化工原理课程设计目 录绪论绪论11设计方案的思考设计方案的思考12.设计方案的特点设计方案的特点.13工艺流程的确定工艺流程的确定1一设备工艺条件的计算一设备工艺条件的计算11.1设计方案的确定及工艺流程的说明设计方案的确定及工
6、艺流程的说明.21.2全塔的物料衡算全塔的物料衡算.21.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率21.2.2 平均摩尔质量31.2.3 料液及塔顶3底产品的摩尔流率 .31.3塔板数的确定塔板数的确定.31.3.1 理论塔板数的求取 3TN1.3.2 确定操作的回流比 R41.3.3 求理论塔板数 51.3.4 实际塔板数（近似取两段效率相同）7pN1.4操作工艺条件及相关物性数据的计算操作工艺条件及相关物性数据的计算.81.4.1 平均压强.8mp1.4.2 平均温度8mt1.4.3 平均分子量8mM1.4.4 平均密度9m1.4.4.1 液相平均密度.9mL,1.4.4.2 汽相平均密度1
7、0mV,1.4.5 液体的平均表面张力.10m1.4.6 液体的平均粘度.12mL,1.4.6.1 塔顶液相平均粘度.12荆楚理工学院化工原理课程设计I1.4.6.2 进料板液相平均粘度121.4.6.3 塔底液相平均粘度.131.4.7 气液相体积流量131.5 主要设备工艺尺寸设计主要设备工艺尺寸设计.141.5.1 塔径141.6 塔板工艺结构尺寸的设计与计算塔板工艺结构尺寸的设计与计算.151.6.1 溢流装置151.6.1.1 溢流堰长（出口堰长）.16wl1.6.1.2 出口堰高16wh1.6.1.3 降液管的宽度和降液管的面积.17dWfA1.6.1.4 降液管的底隙高度.18o
8、h1.6.2 塔板布置191.6.2.1 塔板的分块191.6.2.2 边缘区宽度确定191.6.2.3 开孔区面积计算191.6.2.4 浮阀数计算及其排列20二二 塔板的流体力学计算塔板的流体力学计算222.1 塔板压降塔板压降.222.2 液泛计算液泛计算.242.3 雾沫夹带的计算雾沫夹带的计算252.4 塔板负荷性能图塔板负荷性能图272.4.1 雾沫夹带上限线272.4.2 液泛线282.4.3 液相负荷上限线302.4.4 气体负荷下限线（漏液线）302.4.5 液相负荷下限线31三三 板式塔的结构与附属设备板式塔的结构与附属设备323.1 塔顶空间塔顶空间.333.2 塔底空间
9、塔底空间.333.3 人孔数目人孔数目.333.4 塔高塔高.333.5 接管接管343.5.1 进料管343.5.2 回流管35荆楚理工学院化工原理课程设计II3.5.3 塔顶蒸汽接管353.5.4 釜液排出管363.5.5 塔釜进气管363.6 法兰法兰373.7 筒体与封头筒体与封头.373.7.1 筒体373.7.2 封头373.7.3 裙座383.7.4 除沫器383.8 附属设备设计附属设备设计.393.8.1 泵的计算及选型393.8.2 冷凝器设计403.8.2.1 设计任务和条件403.8.3 再沸器453.8.4 预热器463.8.5 塔顶冷却器473.8.6 塔底冷却器4
10、8四四 计算结果总汇计算结果总汇50五五 结束语结束语51六六 符号说明：符号说明：52附录附录 1 浮阀精馏塔工艺条件图浮阀精馏塔工艺条件图53附录附录 2 带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图53参考文献：参考文献：53荆楚理工学院化工原理课程设计0绪论绪论1设计方案的思考设计方案的思考通体由不锈钢制造，塔节规格 25100mm、高度 0.51.5m，每段塔节可设置 12 个进料口/测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。整个精馏塔包括：塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷凝器、回流比控制器、产品储罐等。塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏
11、板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温300范围内任意设定。同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。2.设计方案的特点设计方案的特点浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小(因气体水平吹出之故)，塔板效率较高，生产能力较大。浮阀塔应用广泛，对液体负荷变化敏感，不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料，浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到，便于设计和对比，而且更可靠。
12、浮阀塔更适合，塔径不是很大，易气泡物系，腐蚀性物系，而且适合真空操作。3工艺流程工艺流程的确定的确定原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热后送入连续板式精馏塔 F1 型浮阀塔） ，塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。一设备工艺条件的计算一设备工艺条件的计算荆楚理工学院化工原理课程设计11.1设计方案的确定及工艺流程的说明设计方案的确定及工艺流程的说明本设计任务为分离苯-氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。设计中采用泡点进料（q=1） ，将原料液通过预热器加
13、热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 2 倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。由此，可以初步确定工艺流程的简图：图 1-1 苯氯苯分离的工艺流程简图1.2全塔的物料衡算全塔的物料衡算1.2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 78.11 kg/kmol 和 112.61kg/kmol。541. 061.112/55. 011.78/45. 011.78/45. 0Fx993.
14、061.112/01. 011.78/99. 011.78/99. 0Dx荆楚理工学院化工原理课程设计20286. 061.112/98. 011.78/02. 011.78/02. 0Wx1.2.2 平均摩尔质量平均摩尔质量kmol93.9455kg/压112.610.541)压(1压0.54178.11压 MFkmol78.3515kg/压112.610.993)压(1压0.99378.11压 MDkg/kmol6233.11161.1120286. 010286. 011.78WM1.2.3 料液及塔顶料液及塔顶底产品的摩尔流率底产品的摩尔流率依题给条件：一年以 300 天，一天以 24 小时计，,hkg/89.138824h)kg/(3001010000F*3全塔物料衡算：hkgFF/78.14946.93/*总物料衡算 WDF苯物料衡算 WDF0286. 0993. 0541. 0联立解得 ， 7.86kmol/h D kmol/h 6.92 W 1.3塔板数的确定塔板数的确定1.3.1 理论塔板
