苯-氯苯板式精馏塔设计

新疆工业高等专科学校

课程设计说明书

题目名称：年产15000吨苯-氯苯板式精馏塔课

格式及要求

1、摘 要

1)摘要正文

(小四，宋体)

摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。 2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3—8个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式

目 录(三号，黑体，居中)

1 XXXXX（小四，黑体） ……………………………………………1 1.l XXXXX(小四，宋体) ……………………………………………2 1.1.1 XXXXX(同上) …………………………………………………3

3、说明书正文格式：

1. XXXXX (三号，黑体) 1．1 XXXXX(四号，黑体) 1.1.1 XXXXX(小四，黑体) 正文：XXXXX(小四，宋体) （页码居中）

4、 参考文献格式：

列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。

参考文献内容(五号，宋体) 示例如下：

期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。

图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。 5、.纸型、页码及版心要求： 纸 型： A4，双面打印 页 码： 居中，小五

版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm 相当于A4纸每页40行，每行38个字。 6、量和单位的使用：

必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定

符号表示。s

课程设计任务书

12学年 下学期 12 年 6 月17日

专业 设计题目 起止时间 应用化工生产技术 班级 10-5（2)班 课程名称 指导教师 周数 1周 设计地点 化工原理 杨智勇 化工系机房 苯与氯苯精馏塔设计 12.6.17-12.6.24 设计目的： 作为本专业的专业基础课，化工原理是设备专业学生对专业课综合学习与运用的基础，为学生今后进行毕业设计工作奠定基础，是设备专业技术人员必要的基础训练。 设计任务或主要技术指标： 1.已知条件 （1）处理能力：15000吨的笨与氯苯分离 （2）塔顶：馏出液中含氯苯不得高于2% （3）要求：年产纯度为99.8%，年工作日300天，每天24小时连续运行 (4) 已知：原料液中含氯苯38%（均为质量分数） 2.合理的参数选择和结构设计 3.传热计算和压降计算：设计计算和校核计算 设计进度与要求： 1.查阅资料1天，计算2天，说明书撰写1天，整理半天，课程设计答辩半天 2.本课程设计一律要求用A4稿 主要参考书及参考资料： 化工原理第二版 化学工业出版社 张浩勤 主编 化工原理 高等教育出版社 杨祖荣 主编 化工原理课程设计 天津大学出版社 贾绍义 柴诚敬 主编

教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日

摘 要

化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。

塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。

关键词：分离；苯__氯苯； 精馏；筛板塔。

目录

1.苯-氯苯分离过程筛板板式精馏塔设计任务 ...................................................................... - 4 -

1.1设计题目 ...................................................................................................................... - 4 - 1.2操作条件 ...................................................................................................................... - 4 - 1.3设计内容 ...................................................................................................................... - 5 - 2.基础数据 ................................................................................................................................ - 5 - 3.设计方案的确定及工艺流程的说明 .................................................................................... - 6 -

3.1工艺草图 ...................................................................................................................... - 6 - 3.2工艺流程说明 .............................................................................................................. - 7 - 4.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 .......................................................................... - 7 - 4.2平均摩尔质量 .............................................................................................................. - 7 - 4.3料液及塔顶底产品的摩尔流率 .................................................................................. - 7 - 5.塔板数的确定 ........................................................................................................................ - 8 -

5.1理论塔板数的求取 ...................................................................................................... - 8 - 5.2实际塔板数 .................................................................................................................. - 9 -

5.2.1全塔效率 ........................................................................................................... - 9 - 5.2.2实际塔板数 ..................................................................................................... - 10 -

6.塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 ...................................................................... - 10 -

6.1平均压强 .................................................................................................................... - 10 - 6.2平均温度 .................................................................................................................... - 10 - 6.3平均分子量 ................................................................................................................ - 10 - 6.4平均密度 .................................................................................................................... - 11 - 6.5液体的平均表面张力 ................................................................................................ - 11 - 6.6液体的平均粘度 ........................................................................................................ - 12 - 7.精馏段的汽液负荷计算 ...................................................................................................... - 12 - 8.塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .................................................................................. - 13 -

8.1塔径 ............................................................................................................................ - 13 - 8.2溢流装置 .................................................................................................................... - 14 - 8.3塔板布置 .................................................................................................................... - 15 - 8.4开孔数和开孔率 ........................................................................................................ - 15 - 9.塔板上的流体力学验算 ...................................................................................................... - 16 -

9.1气体通过筛板压降的验算 ........................................................................................ - 16 -

9.1.1气体通过干板的压降hc................................................................................. - 16 -

9.1.2.气体通过板上液层的压降 ............................................................................ - 16 -

9.1.3.气体克服液体表面张力产生的压降hσ ....................................................... - 16 - 9.1.4.气体通过筛板的压降（单板压降）hp和Δpp ............................................ - 16 -

9.2雾沫夹带量的验算 .................................................................................................... - 17 - 9.3漏液的验算 ................................................................................................................ - 18 - 9.4液泛的验算 ................................................................................................................ - 18 - 10.塔板负荷性能图 ................................................................................................................ - 18 -

10.1雾沫夹带线 .............................................................................................................. - 18 - 10.2液泛线 ...................................................................................................................... - 19 - 10.3液相负荷上限线 ...................................................................................................... - 19 - 10.4漏液线 ...................................................................................................................... - 19 - 10.5液相负荷下限线 ...................................................................................................... - 20 - 11.提馏段的汽液负荷计算 .................................................................................................... - 21 - 12.塔的附属设备选型 ............................................................................................................ - 21 -

12.1接管 .......................................................................................................................... - 21 -

12.1.1进料管 ........................................................................................................... - 21 - 12.1.2回流管 ........................................................................................................... - 21 - 12.1.3塔釜出料管 ................................................................................................... - 22 - 12.1.4塔顶蒸汽出料管 ........................................................................................... - 22 - 12.1.5塔釜进气管 ................................................................................................... - 22 - 12.2塔总体高度的计算 .................................................................................................. - 22 -

12.2.1塔的顶部空间高度 ....................................................................................... - 22 - 12.2.2塔的底部空间高度 ....................................................................................... - 22 - 12.2.3塔总体高度 ................................................................................................... - 22 -

13.设计结果概要及汇总 ........................................................................................................ - 23 - 14.绘制生产工艺流程图 ........................................................................................................ - 24 - 15.绘制精馏塔设计条件图 .................................................................................................... - 25 - 16.主要符号说明 .................................................................................................................... - 26 - 17.结束语 ................................................................................................................................ - 26 - 主要参考文献 .......................................................................................................................... - 27 -

1.苯-氯苯分离过程筛板板式精馏塔设计任务

1.1设计题目

设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯15000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。

1.2操作条件

1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选；

4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)；

5.冷却水温度35度； 6.单板压降不大于0.7kPa；

7.塔板类型筛板或浮阀塔板（F1型）； 8.工作日每年300天，每天24小时连续运行。

1.3设计内容

1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定；

3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板主要工艺尺寸的计算； 6.塔板的流体力学验算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图；

11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。

2.基础数据

1.组分的饱和蒸汽压pi?（mmHg）

温度，（℃） p ?i80 760 148 90 1025 205 100 1350 293 110 1760 400 120 2250 543 130 2840 719 131.8 2900 760 苯 氯苯 2.组分的液相密度ρ（kg/m3） 温度，（℃） 80 817 1039 90 805 1028 100 793 1018 110 782 1008 120 770 997 130 757 985 ρ 苯 氯苯 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 ρA?912?1.187t 推荐：ρA?912.13?1.1886t

71.11t1 推荐：ρB?1124.4?1.0657t 氯苯 ρB?112?