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1、 苯氯苯板式精馏塔的工艺设计及冷凝器的选型设计书 (一)设计题目 苯氯苯板式精馏塔的工艺设计及冷凝器的选型设计(二)设计内容某工厂拟采用一板式塔分离苯-氯苯混合液。已知：生产能力为年产65000吨99的氯苯产品；进精馏塔的料液含氯苯45（质量分数，下同），其余为苯；塔顶的氯苯含量不得高于2；残夜中氯苯含量不得低于99；塔顶冷凝器用流量为3000kg/h、温度为30的水冷却。试根据工艺要求进行：板式精馏塔的工艺设计；标准列管式塔顶冷凝器的选型设计。(三)操作条件1.塔顶压强4kPa（表压）；2.进料热状况，泡点进料；3.回流比，1.8Rmin；4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa（表压）；5.单板压
2、降不大于0.7kPa；6.年工作日300天，每天24小时连续运行。(四)设计要求1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.塔的工艺计算；3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；4.塔内流体力学性能的设计计算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.冷凝器的热负荷；8.冷凝器的选型及核算;9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。(五)基础数据1.组分的饱和蒸汽压（mmHg）温度，（）8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯1482052934005437197602.组分的液相密度（kg/m3）温度，（）80901
3、00110120130苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985纯组分在任何温度下的密度可由下式计算苯 推荐：氯苯 推荐：式中的t为温度，。3.组分的表面张力（mN/m）温度，（）8085110115120131苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.4双组分混合液体的表面张力可按下式计算：（为A、B组分的摩尔分率）4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3103kJ/kmol。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：（氯苯的临界温度：）5.其他物性数据可查化工原理附录。苯-氯苯分离
4、过程板式精馏塔设计及冷凝器的选型设计摘要：本设计对苯氯苯分离过程板式精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。2、对生产的主要设备筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括：精馏塔的物料衡算；塔板数的确定；精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；精馏塔的塔体工艺尺寸计算；精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算；冷凝器的选型。3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。关键词：苯氯苯；分离效率；精馏塔；冷凝器 The Design of sieve plate
5、-distillation Tower about the Separating Process of Benzene chlorobenzene Abstract: A suit of equipment of sieve distillation column devices which make Benzene separate from chlorobenzene has been designed. The main work comprising: 1. The main processes and programes of the production have been sel
6、ected and determined.2.The main container filler tower has been designed,including the balance reckon of the sieve plate tower the number of the tower plank has been determinated the calculation of properties of matter date the sizeof the Distillation tower has been computed The main tray sizeof the
7、 distillation tower has been reckoned.The selection and design of consendonser. Production craftwork flow chart and design condition chart of the distillation tower have been drawn. 4.The questions of the design process have been discussed and reviewed. The design is simple and reasonable, and can m
8、eet the needs of the initial production process, a certain role in guiding the practice.Keywords: Benzene separate from chlorobenzene; Sieve plate-distillation Tower; Consendonser.21流程的确定和说明1.1加料方式通过对物料流量和流速稳定性传质效率安装等方面综合考虑，本次设计采用泵进料，这样可以节省费用，稳定流量。1.2 加料状态进料状态一般有冷液进料，泡点进料。根据进料组成、流量、加热费用、环境影响等因素考虑，选用
9、泡点进料，并且泡点进料时精馏段与提馏段的塔径相同，上升蒸汽的摩尔流量相等，制造上较为方便。1.3 塔顶蒸汽冷凝方式塔顶采用全凝器冷凝。苯和氯苯不反应，且容易冷凝。塔顶出来的气体温度较高，冷凝后回流液和产品温度也高，需进一步冷却。此冷却是想得到温度较低的液体苯。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。1.4 塔釜加热方式加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。直接蒸汽加热是蒸汽直接由塔底进入塔内。在一定的回流比条件下，塔顶蒸汽对回流液有稀释作用，使理论塔板数增加，费用增加；间接加热是通过加热器使釜液部分汽化。上升蒸汽与回流下来的冷液进行传质，其优点是使釜液部分汽化，维
10、持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置，所以采用间接蒸汽加热。1.5 出料状态塔顶产品由产品冷却器冷却至常温。1.6 流程的确定 苯氯苯混合液经原料预热器加热至泡点后，进入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽再沸器加热，塔底产品冷却后送至储罐，其工艺流程：图1-12 精馏塔的设计计算 2.1 精馏塔的物料衡算2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.56kg/kmol2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2.1.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率依题给条件：
11、一年以300天，一天以24小时计，有 全塔物料衡算 2.1.4 物料衡算结果列表 表2-1单位进料F塔顶D塔底W物料kg/h19459.9210432.129027.8kmol/h219.46132.7480.52组成质量分率55%98%1%摩尔分率0.69380.98600.01432.2 塔板数的确定2.2.1 气液平衡相图根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取依据，将所得计算结果列表如下： 表2-2温度，（）8090100110120130131.8苯760102513501760225028402900氯苯148205293400543719760两相摩尔分率X10.67
12、70.4420.2650.1270.0190Y10.9130.7850.6140.3760.0710本题中，塔内压力接近常压（实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对平衡关系的影响完全可以忽略。2.2.2 确定操作的回流比R将表2-2中数据作图得曲线。 图2-1 苯氯苯混合液的xy图在图上，因，查得，而，。故有：由题可知，实际回流比为最小回流比的1.8倍，所以2.2.3求精馏塔的汽、液相负荷2.2.4确定理论板数精馏段操作线：提馏段操作线为过和两点的直线。图2-2 苯-氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解图解得块（不含釜）。其中，精馏段块，提馏段块，第
13、4块为加料板位置。2.2.5全塔效率选用公式计算。该式适用于液相粘度为mPas的烃类物系，式中的为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。塔的平均温度为（取塔顶底的算术平均值），在此平均温度下查化工原理附录得，。2.2.6实际塔板数（近似取两段效率相同）精馏段：块，取块提馏段：块，取块总塔板数块.3.塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算3.1平均压强取每层塔板压降为0.7kPa计算。塔顶： 加料板： 塔底： 精馏段平均压强：提馏段平均压强： 3.2平均温度依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度。计算结果如下：塔顶温度 进料板温度 精馏段平均温度 3.3平均分子量塔顶： ，（查相平衡图）加料板：，（查相平衡图）精馏段：3.4平均密度3.4.1.液相平均密度塔顶：进料板：精馏段：3.4.2汽相平均密度3.5液体的平均表面张力塔顶：；（80）进料板：；（89）精馏段：3.6液体的平均粘度塔顶：查化工原理附录，在80下有：加料板：精馏段：4塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算4.1塔径、空塔气速初选塔板间距及板上液层高度，则：按Smith法求取允许的空塔气速（即泛点气速）图4-1 负荷因子关联系数图查Smith通用关联图得负荷因子
