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1、武汉工程大学化工原理课程设计课 程 设 计 说 明 书 武 汉 工 程 大 学- 1 -化工与制药学院课程设计说明书课题名称 苯-乙苯精馏装置工艺设计 专业班级 12级化学工程与工艺01班 学生学号 1206211931 学生姓名 朱思盟 学生成绩 指导教师 孙 炜 课题工作时间 2014-12-22至1月5日 武汉工程大学化工与制药学院化工与制药学院课程设计任务书专业 化学工程与工艺 班级 12级01班 学生姓名 朱思盟 发题时间： 2014 年 12 月 20 日一、 课题名称苯-乙苯精馏装置工艺设计二、 课题条件（文献资料、仪器设备、指导力量）文献资料：1 陈敏恒. 化工原理M. 北京：
2、化学工业出版社，2002.2 王志魁. 化工原理第三版M. 北京：化学工业出版社，2005.3 王国胜. 化工原理课程设计M. 大连：大连理工大学出版社，2005.4 路秀林. 塔设备设计M. 北京：化学工业出版社，2004.5 汪镇安. 化工工艺设计手册M. 北京：化学工业出版社，2003.6 王松汉. 石油化工设计手册(第3卷) M. 北京：化学工业出版社，2002.7 周大军. 化工工艺制图M. 北京：化学工业出版社，2005.8 匡国柱，史启才. 化工单元过程及设备课程设计M. 北京：化学工业出版社，2002.9 汤善甫，朱思明. 化工设备机械基础M. 上海：华东理工大学出版社，200
3、4.10 朱有庭, 曲文海, 于浦义. 化工设备设计手册上下卷M. 北京：化学工业出版社, 2004.11. 贾绍义, 柴诚敬.化工原理课程设计M. 大连：天津大学出版社，2005.三、 设计任务某厂以苯和乙烯为原料，通过液相烷基化反应生成含苯和乙苯的混合物。经水解、水洗等工序获得烃化液。烃化液经过精馏分离出的苯循环使用，而从脱除苯的烃化液中分离出乙苯用作生成苯乙烯的原料。现要求设计一采用常规精馏方法从烃化液分离出苯的精馏装置。1. 确定设计方案 根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有生产的现场调查或对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，确定工艺流程。对选定的工艺流程、主要
4、设备的型式进行简要的论述。2. 主要设备的工艺设计计算 包括工艺参数的选定、模拟设计计算、设备的工艺尺寸计算及结构工艺设计。3. 典型辅助设备的选型和计算 包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。4. 绘制带控制点的工艺流程图 A2号图纸，以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量和主要化工参数测量点。5. 绘制主体设备工艺条件图 A1号图纸，图面上应包括设备的主要工艺尺寸、技术特性表和管口表。四、 设计所需技术参数进料量9200kg/h的物料由20预热至压力为0.14Mpa下泡点状态下进料，进料组成（质量分数）：苯0.516、乙苯0.484。要求塔顶馏出苯液
5、中，苯含量不低于98.5%（质量分数，下同），釜液中苯含量低于1.5%。塔顶馏出液和釜液要求降至40。塔顶全凝器压力为常压0.1013MPa。全班以花名册序号顺序两人一组。第一组进料组成（质量分数）：苯0.596、乙苯0.404，组数增加1则苯的质量分数增加0.002、乙苯的质量分数减小0.002。第一组进料量为9250kg/h，组数增加1则流量增加50kg/h，以此类推，其它条件不变。五、 设计说明书内容1. 封面2. 任务书3. 成绩评定表4. 目录5. 概述（精馏操作对塔设备的要求、设计原则与步骤、精馏过程模拟计算方法）6. 工艺流程方案的说明和论证7. 精馏塔模拟设计计算及操作条件的选
6、择（塔板数、进料位置、操作压力、回流比）8. 精馏塔主体工艺尺寸的计算及结构设计（塔高、塔径、降液管及溢流堰尺寸、浮阀数或筛孔数及排列方式、塔板流动性能的校核及负荷性能图）9. 辅助设备的选型及计算(管路设计及泵、贮罐、再沸器、冷凝器选型)10. 设计结果概要(主要设备的特性数据，设计时规定的主要操作参数，各种物料的量和状态，能耗指标以及附属设备的规格、型号及数量)11. 对设计过程的评述和有关问题的讨论12. 主要符号说明13. 参考文献六、 进度计划1. 查阅文献资料，初步确定设计方案及设计内容，3天2. 根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天3. 撰写设计说明书，2天4. 绘
7、制工艺流程图及总装图、答辩，2-3天指导教师： 孙炜 2014 年 12 月 20 日 学科部（教研室）主任： 杜治平 2014 年 12 月 20 日 化工与制药学院课程设计综合成绩评定表学生姓名学生班级设计题目 朱思盟化工01班苯-乙苯精馏装置工艺设计指导教师评语指导教师：孙炜 2014年12月20 日答辩记录答辩组成员签字： 记录人：年 月 日成绩综合评定栏设计情况答辩情况项 目权重分值项 目权重分值1、计算和绘图能力351、回答问题能力202、综合运用专业知识能力102、表述能力（逻辑性、条理性）103、运用计算机能力和外语能力104、查阅资料、运用工具书的能力55、独立完成设计能力5
8、6、书写情况（文字能力、整洁度）5综合成绩指导教师：孙炜 学科部主任：杜治平 2014年12月20日 2014年12 月20日目 录摘 要1Abstract2一、概述41.1精馏操作对塔设备的要求41.2板式塔的类型41.2.1泡罩塔41.2.2筛板塔51.2.3浮阀塔51.3精馏过程模拟计算方法6二、工艺流程方案的说明和论证72.1 设计方案72.2 设计方案的确定及流程说明72.2.1选塔依据72.2.2加热方式72.2.3选择适宜回流比72.2.4回流方式72.3操作流程说明8三、精馏塔模拟设计计算及操作条件的选择93.1 精馏塔全塔物料衡算93.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数9
9、3.1.2物料衡算进料流量103.1.3馏出液流量103.1.4回流比的确定103.2 主要数据参数的计算113.2.1苯-乙苯系统t-x-y数据113.2.2 温度的计算123.2.3 相对挥发度的计算133.2.4 粘度的计算133.3理论塔的计算143.4 塔径的初步设计143.4.1表面张力的计算143.4.2 密度的计算143.4.3塔径的计算15四、精馏塔主体工艺尺寸的计算及结构设计174.1溢流装置计算174.1.1堰长的计算174.1.2堰高的计算174.1.3弓降液管的宽度和横截面积184.1.4降液管底隙高度194.2塔板的结构尺寸、浮阀数目及排列194.2.1塔板的结构尺
10、寸194.2.2 浮阀数目及排列204.2.3浮阀数目及排列204.3塔板的流体力学验算214.3.1气相通过浮阀塔板的压降214.3.2液泛224.3.3 雾沫夹带234.3.4 漏液234.4塔板负荷性能图244.4.1雾沫夹带线244.4.2液泛线244.4.3液相负荷上限线244.4.4漏液线244.4.5液相负荷下限线254.4.6 塔板负荷性能图254.5操作弹性264.6塔高264.5.1塔顶空间274.5.2人孔数目274.5.3塔底空间27五、辅助设备的选型及计算285.1 管路尺寸设计285.2泵的选择315.3预热器计算315.4全凝器计算325.5再沸器的计算335.6
11、法兰345.7裙座34六、设计结果概要356.1主要设备的特性数据356.2附属设备的规格、型号366.3设计时规定的主要操作参数36七、对本设计的评述和有关问题的讨论377.1对本设计的评述377.2有关问题的讨论38八、主要符号说明39参考文献40- 1 -摘 要化工原理本次课程设计任务为：苯-乙苯连续分离过程浮阀板精馏塔设计。进料量9800kg/h的物料由20预热至压力为0.14Mpa下泡点状态下进料，进料组成（质量分数）：苯0.618、乙苯0.382。要求塔顶馏出苯液中，苯含量不低于98.5%（质量分数，下同），釜液中苯含量低于1.5%。塔顶馏出液和釜液要求降至40。塔顶全凝器压力为常
12、压0.1013MPa。此次设计过程的主要设计内容为：确定设计方案、全塔物料衡算、最小回流比以及实际回流比的确定、理论塔板数以及实际塔板数求取、塔径以及塔板工艺尺寸计算、流体力学性能校核以及负荷性能图、塔结构及其他附属设备的设计等。以上设计内容的主要设计结果为R/Rmin=1.5、实际塔板数20块、全塔效率46.1%、塔径1.2m；塔板堰长0.84米、堰高0.0587米、塔板实际筛孔数117个、操作弹性3.24等。 关键词：苯乙苯；全塔效率；浮阀数；操作弹性AbstractChemical Engineering principles , this course is designed for
13、the following task: the design of float valve plate distillation column in the process of Benzene - ethylbenzene continuous separation. inlet amount that is 9800kg/h should be in the bubble point status with the press of 0.14Mpa and temperature of 20 and the input material consist of ( mass fraction): Benzene is 0.618, Ethylbenzene i
