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1、xx大学xx级本科生化工传质与分离过程课程设计报告化工传质与分离过程课程设计报告苯氯苯精馏过程板式塔设计学院xx大学化工学院专业过程装备与控制工程班级学号xx姓名xx指导教师xx设计任务书一、设计题目试设计一座苯氯苯连续精馏塔，要求年产纯度99.8%的氯苯25000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯45%（以上均为质量分数）。二、设计任务及操作条件1.设计任务：生产能力（氯苯） 25000吨/年塔顶馏出液含氯苯 98%产品纯度 99.8%进料组成 45%2.操作条件：塔顶压力 4kPa（表压）进料热状况 泡点回流比 1.8塔底加热蒸汽压力 0.5Mpa（表压）单板压降 0.7
2、kPa3.塔板类型 浮阀塔板（F1型）4.工作日 每年按300天工作计，每天连续24小时运行5.厂址 厂址为xx地区（101.08kPa）三、设计基础数据 表1.1苯和氯苯的物理性质项目分子式相对分子质量沸点临界温度/。c临界压力/kpa苯 （A）C6H678.1180.1288.56833.4氯苯（B）C6H5 CL112.55131.8359.24520.0表1.2苯氯苯的气液相平衡数据（101.08kPa）沸点温度t苯的组成沸点温度t苯的组成液相气相液相气相801.0001.0001200.1270.376900.6770.9131300.0190.0721000.4420.785131
3、.80.0000.0001100.2650.613表1.3苯氯苯的组成饱和蒸气压温度8090100110120130131.8mmhg苯760102513501760225028402900mmhg氯苯148205293400543719760表1.4苯氯苯的液相密度温度8090100110120130苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985表1.5苯氯苯液体粘度温度()8090100110120苯/mPas0.3080.2790.2550.2330.215氯苯/ mPas0.3110.2860.2640.2540.228表1.6苯氯苯液体表面张力
4、温度/8085110115120131dyn/cm苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.4四、设计内容1.设计方案2.精馏塔的物料衡算3.塔板数的确定4.精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算6.塔板主要工艺尺寸的计算7.塔体的流体力学验算8.塔板负荷性能图9.浮阀塔的结构与附属设备10.精馏塔接管尺寸计算11.绘制生产工艺流程图12.绘制精馏塔设计条件图13.对设计过程的评述和有关问题的讨论14.附表1 物料衡算计算结果15.附表2 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果16.附表3 浮阀塔板工艺设计结果17.
5、附表4 接管尺寸计算结果18.附图1 图解法求理论板层数（3050坐标纸）19.附图2 塔板布置及浮阀排列图（3050坐标纸）20.附图3 塔板负荷性能图（3550坐标纸）21.附图4 生产工艺流程图（2号图纸）22.附图5 精馏塔设计条件图（2号图纸）23.在精馏塔设计中，对你设计的方案的费用进行计算，主要有：设备费（塔径，塔高，冷凝器，再沸器的费用，包括加工费）；操作费（加热蒸汽，冷却水消耗量）；操作弹性，塔压降等方面讨论。再进一步可从热利用率，节能减排，环保方面讨论。目录第一章 设计方案简介11.装置流程的确定12.操作压力的选择13.进料热状况14.回流比的选择1第二章 主体设备的设计
6、2（一）精馏塔的物料衡算2（二）塔板数的确定2（三）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算6（四）精馏塔的工艺尺寸计算10（五）塔板主要工艺尺寸的计算12（六）浮阀的流体力学验算16（七）塔板负荷性能图20第三章 辅助设备的设计23（一）浮阀塔的结构与附属设备23（二）精馏塔接管尺寸计算26第四章 该方案所需费用27（一）操作费用27（二）操作费用28第五章 设计结果汇总281.各主要流股物性汇总282.浮阀塔设计参数汇总293.浮阀塔板工艺设计结果304.接管尺寸汇总30第六章 设计评述31符号说明32参考文献336xx大学xx级本科生化工传质与分离过程课程设计报告第一章 设计方案简介1.装置
7、流程的确定精馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器、产品冷却器、泵、贮罐和阀门等。按操作方式不同，可分为连续精馏和间歇精馏两种流程。本设计任务为分离苯氯苯混合物，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏方法，具有生产能力大，产品质量稳定等优点，用于大规模工业生产。塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用分凝器或全凝器。石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确地控制回流比。所以本次设计采用全凝器。塔底加热方式上，蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。便可以直接采用直接加热。本次设计中，塔釜部分采用间接蒸汽
8、加热，塔底产品经冷却后送入贮罐。2.操作压力的选择蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。例如对于热敏感物料，可采用减压操作。本次设计为一般物料,因此采用常压操作。3.进料热状况有五种进料状态，即时，为低于泡点温度的冷液进料；时，为泡点下的饱和液体；时，为露点下的饱和蒸汽；时，为介于泡点与露点间的气液混合物；时，为高于露点的过热蒸汽进料。进料热状况不同，影响塔内各层塔板的气液相负荷。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制，不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也较为方便。本
9、次设计采用泡点进料即。4.回流比的选择选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备费和操作费用之和最低。根据老师要求为。第二章 主体设备的设计（一）精馏塔的物料衡算1、 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量氯苯的摩尔质量2、 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量3、 物料衡算原料处理量 总物料衡算 （1）易挥发组分物料衡算 （2）联立上式（1）、（2）得： ，。（二）塔板数的确定1、理论板层数的求取苯氯苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数NT。依据，xx地区大气压为101.08kpa（约758mmHg），得表1.2苯氯苯的气液相平衡数据（101.08kPa）。（1）根据苯氯苯的气液平衡
10、数据作平衡曲线按，并作出对角线。泡点进料，,所以在x - y图上，做q线交平衡线于q点，读得。沸点温度t苯的组成沸点温度t苯的组成液相气相液相气相801.0001.0001200.1270.376900.6770.9131300.0190.0721000.4420.785131.80.0000.0001100.2650.613表1.2苯氯苯的气液相平衡数据（101.08kPa）计算得最小回流比： 取操作回流比为 所以得操作线方程精馏段：提馏段：（2）在对角线上定出点a（,）即（0.986，0.986）,在y轴上定出截距的点b（0，0.486），连接ab即得精馏段操作线。（3）ab交q线于点d（
11、0.6378，0.815），提馏段操作线方程过点c（,）即点（0.0029，0.0029）和点d，连接cd即得提馏段操作线。（4）自a点开始在精馏段操作线与平衡线之间作阶梯线，从第4个阶梯开始更换提馏段操作线，直至为止。如图1所示，图解结果为：总理论板层数：NT=10-1=9（不包括再沸器），精馏段3块，提馏段6块，第4块为进料板位置。 图1 图解法求理论塔板数2、全塔效率其中：为塔顶及塔底平均温度下进料液相平均黏度，mPas温度()8090100110120苯/mPas0.3080.2790.2550.2330.215氯苯/ mPas0.3110.2860.2640.2540.228表1.5
12、苯氯苯液体粘度6由图2苯-氯苯的气液平衡t-x-y图查得进料温度为91.67，在此平均温度下根据基础数据，用线性插值法查的该温度下组分黏度为：，。该温度下进料液相平均黏度为： 实际塔板效率：3、实际板层数的求取全塔效率为51.2%（近似取两操作段塔板效率相同）精馏段: ，取6块。 提馏段: ，取12块。总塔板数：（不包括再沸器） 全塔效率图2 苯-氯苯的气液平衡t-x-y图8xx大学xx级本科生化工传质与分离过程课程设计报告（三）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1、操作压力Pm计算取每层塔板压降： 塔顶操作压力： 进料板压力：塔底操作压力： 精馏段平均压力： 提馏段平均压力： 2、操作温度tm计算 =0.986, =0.0029, =0.6378查图2可得：塔顶温度 tD=81.20C进料板温度 tF=92.40C塔釜温度 tW=130.00C精馏段平均温度 提馏段平均温度 3、 平均摩尔质量Mm计算塔顶平均摩尔质量计算： 由，查平衡曲线图1得进料板平均摩尔质量计算：由图1解，理论板4查平衡曲线得（查相平衡图）塔釜平均摩尔质量计算： x10=0.021，y10=0.044由图1解，理论板得，查平衡曲线得 3.4精馏段平均摩尔质量3.5提馏段平均摩尔质量4. 平均密度的计算由苯-氯苯温度密度关系表1-4（如下），可做出其液相密度图。
