广东石油化工 学院 学 院
化工原理课程设计
题目:7万吨/年苯—氯苯连续精馏塔浮阀塔的设计指导教师 ：李 燕
成绩 评阅教师 姓名 梁 海 滨 班级 化 工 10-7 班 学号 10014020720 完成时间 2013-1-13
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目录
化工原理课程设计任务书。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 设计计算书。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 一、设计方案的确定及流程说明.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 1.1设计方案的思考。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 1.2设计方案的特点。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 1.3工艺流程的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 1.4设计方案的确定及工艺流程的说明。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 1.5符号说明。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 二、塔的工艺计算.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.1物料衡算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.1.1全塔的物料衡算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.1.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.2理论塔板数NT的求取。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.2.1梯级图解法（M·T法）求取NT。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.2.2 确定操作的回流比R。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 2.2.3求精馏塔的汽、液相负荷。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 2.3实际塔板数
Np。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12
2.3.1全塔效率ET。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 2.4精馏塔主要物性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 2.4.1平均压强
pm
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13
2.4.2 平均温度tm。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 2.4.3平均分子量 2.4.4平均密度
Mm。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14
ρm。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14
2.4.4.1液相平均密度ρL,m。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 2.4.4.2汽相平均密度ρV,m。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2.4.5 液体的平均表面张力2.4.6 液体的平均粘度
σm。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16
μL,m。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。16
2.4.6.1 塔顶液相平均粘度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17
2
2.4.6.2 进料板液相平均粘度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 2.4.6.3 塔底液相平均粘度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 2.4.7 气液相体积流量。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 三、塔和塔板的工艺尺寸设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 3.1塔高，塔高及塔径的确定并圆整。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 3.2塔板结构尺寸的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 3.2.1 溢流装置.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20
3.2.2溢流堰长（出口堰长）lw。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 3.2.3出口堰高hw。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 3.2.4 降液管的宽度Wd和降液管的面积Af。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 3.2.5 降液管的底隙高度ho。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 3.2.6 塔板的分块。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 3.2.7边缘区宽度确定.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 3.2.8开孔区面积计算.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 3.2.9 浮阀数计算及其排列。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 3.3塔板的流体力学验算；绘出塔板的负荷性能图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。25 3.3.1塔板压降。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。25 3.3.2 液泛计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27 3.3.3雾沫夹带的计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。29 3.3.4 雾沫夹带上限线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 3.3.5液泛线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。32 3.3.6 液相负荷上限线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。34 3.3.7气体负荷下限线（漏液线）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。34 3.3.8 液相负荷下限线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。34四、辅助设备选型与计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。36 4.1塔顶冷凝器.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。36 4.2塔底再沸器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。37 4.3塔顶空间。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 4.4塔底空间。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 4.5人孔数目。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 4.6 塔高。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。38 五、接管尺寸计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。40 5.1 进料管.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。40 5.2 回流管。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。40 5.3 塔顶蒸汽接管。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 5.4 釜液排出管。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 5.5 塔釜进气管。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42七、设计结果汇总表。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42 八、对本设计的评述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。43
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参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。44
化工原理课程设计任务书
(一)设计题目 ：苯—氯苯连续精馏塔浮阀塔的设计
(二)设计任务及操作条件
工艺参数：原料含苯48％ (质量分数，下同)
塔顶产品中苯含量为：不小于99％，塔底残液中含苯为：不高于2％。
该塔的生产能力为： 质量流量=7万吨/年，每年按300天计算,每天24小时连续运转。 基本条件：顶压强为4kPa(表压)，单板压降≯0.7kPa，进料状态：自选，再沸器采用低压蒸汽加热0.5MPa，R=（1.2~2）Rmin。 二、设计内容：
1、设计方案的确定及流程说：
确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制的主要仪表，并对操作条件和主要设备做简要说明。
2、塔的工艺计算：物料衡算、理论板数、实际板数、热量衡算、精馏塔主要物性。 3、塔和塔板的工艺尺寸设计： 1）塔高、塔高及塔径的确定并圆整； 2）塔板结构尺寸的确定；
3）塔板的流体力学验算；绘出塔板的负荷性能图。 4、辅助设备选型与计算：
1）塔顶冷凝器的热负荷和冷却水用量； 2）塔底再沸器的热负荷和水蒸汽用量； 5、接管尺寸计算；
6、绘制塔板结构图（大号坐标纸）、绘制装置工艺流程图、塔设备结构简图； 7、设计结果概要或设计一览表；
8、对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 三、设计要求：
1、设计完成后，设计说明书一份。设计说明书包括：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、塔板的负荷性能图、塔板结构图、装置工艺流程图、塔设备结构简图、参考文献及设计自评表等。
2、设计计算书主要包括：设计内容
四、参考文献格式：
作者 题名 书刊名 出版地 出版者 出版日期 参考章节
五、参考书目:
1、 姚玉英 . 化工原理 ,上册,1版.天津:天津大学出版社,1999 2、 柴诚敬.化工原理课程设计. 1版.天津:天津大学出版社,1994
3、 匡国柱.化工单元过程及设备课程设计. 1版.北京:化学工业出版社,2002 4、 李功祥.常用化工单元设备设计.1版.广州:华南理工大学出版社,2003
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设计计算书
一、设计方案的确定及流程说明: 1.1设计方案的思考
通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25～100mm、高度0.5～1.5m，每段塔节可设置1～2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 1.2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。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。 1.3工艺流程的确定
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。
以下是浮阀精馏塔工艺简图：
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