《化工原理》课程设计
设计题目：
苯—氯苯精馏过程板式塔设计
姓名：学号： 学院：
专业：应用化学
2012年9月10日
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目录
设计主要内容 ........................................................................... 1 一设计方案的确定及流程说明 .......................................... 1 二精馏塔的物料衡算 .......................................................... 4 三精馏塔板数的确定 .......................................................... 4 四精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 ........................... 7 五精馏塔主要工艺尺寸计算 ............................................ 11 六精馏塔塔板的工艺尺寸 ................................................ 12 七精馏塔塔板的流体力学验算 ........................................ 14 八精馏塔塔板的负荷性能图 ............................................ 17 九精馏塔辅助设备选型与计算 ........................................ 20 十、设计结果概要 ............................................................ 23 设计总结和评述 ..................................................................... 24 参考文献 ................................................................................. 25
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设计主要内容
一设计方案的确定及流程说明
1、操作压力
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。
2、进料状况
进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。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，在设计和制造上也叫方便。本次设计采用泡点进料即q=1。
3、加热方式
蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，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。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。但对有些物系。当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。
4、冷却方式
塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。只有要求的冷却温度较低，考虑使用冷却盐水来冷却。本实验用循环水。
因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常
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压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式。
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，设计中采用泡点进料，将混合料液经预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。其余部分作为塔顶产品经冷却后送入储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜部分采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送入储罐。工艺流程图见附图。查阅有关资料得知苯和氯苯的一些性质如下： 1.苯和氯苯的物理性质
表1.1苯和氯苯的物理性质
项目 苯（A） 氯苯（B） 分子式 C6H6 C6H5 Cl 相对分子质量 78.11 112.56 沸点 80.1 131.8 临界温度/c 288．5 359.2 。临界压力/kpa 6833．4 4520
2.苯－氯苯的气液相平衡数据
表1.2苯－氯苯的气液相平衡数据
沸点温度 t/℃ 80.02 90 100 110
苯的组成 液相xA 1 0.69 0.447 0.267 气相yA 1 0.916 0.785 0.61 沸点温度 t/℃ 120 130 131.8 苯的组成 液相xA 0.129 0.0195 0 气相yA 0.378 0.0723 0 3.组成饱和蒸气压p0
i表1.3苯－氯苯的组成饱和蒸气压
温度/℃ 80 760 90 1025 2
100 1350 110 1760 120 2250 130 2840 131.8 2900 p/mmhg(苯) 0i