【正文】 1 設計任務書 題目： 苯 甲苯混合液篩板精餾塔設計 原始數據： 年處理量 ： 35000 進料組成 ： 45%（ 苯 質量分數） 塔頂產品濃度： 98%（苯質量分數） 塔底釜液含甲苯量不低于 98%（以質量計） 每年實際生產天數： 330 天（ 24小時 /天） 冷卻水溫度： 30℃ 飽和水蒸氣壓力： （表壓） 泡點進料，塔頂壓強為 4kPa(表壓 )，單板壓降 ，塔頂全凝，泡點回流 。 R /Rmin = 。 設計內容： 1. 確定全套精餾裝置的流程，繪出工藝流程示意圖； 2. 精餾塔的工藝計算與結構設計： 1） 物料衡算確定理論板數和實際板數；（可采用計算機編程） 2） 按精餾段首、末板計算塔徑并圓整； 3） 確定塔板和降液管結構； 4） 按精餾段的首、末板進行流體力學校核； 5）繪制精餾段塔板的負荷性能圖 ； 6）進行全塔優(yōu)化，要求操作彈性大于 2。 3. 計算塔高； 4. 估算冷卻水用量和冷凝器的換熱面積、 選出 冷凝器型號 ； 估算塔頂回流泵流量 、 揚程 ， 初選泵型號 。 5. 繪制精餾塔裝配圖、塔板結構布置圖； 6. 設計結果概要或 塔設計計算結果匯總 ； 7. 設計小結和參考文獻。 2 設計基礎數據 表 1 苯和甲苯的物理性質 項目 分子式 分子量 沸點 /℃ 臨界溫度tc/℃ 臨界壓力pc/kPa 苯 C6H6 甲苯 C7H8 表 2 氣液相平衡數據 苯 甲苯溶液， p= , （ p82，表 321數據更多些） 沸點 /℃ x%（液相中苯的摩爾分數） y%（液相中苯的摩爾分數） 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 81 ：苯和甲苯的飽和蒸汽壓可由 Antoine 方程式求算。 Logp0=AB/(t+C) 3 式中 t—— 物系溫度， ℃ P0—— 飽和蒸汽壓， kPa； 表 3 A、 B、 C—— Antoine 常數。 組分 A B C 苯 甲苯 表 4 苯和甲苯的液相密度 ρ （ kg/m3） 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ρ 苯 815 甲苯 800 表 5 液體表面張力 σ （ mN/m） 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 σ 苯 甲苯 表 6 液體粘度 μ （ mPa*s） 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 μ 苯 甲苯 表 7 液體汽化熱 r（ kJ/kg） 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 r 苯 甲苯 表 8 液體熱容 Cp（ kJ/kgK ） Cp=A+BT+CT2+DT3， 式中 T—— 物系溫度， K； A、 B、 C、 D—— 常數。 組分 A B C D Cp 苯 *106 0 甲苯 *105 *109 4 目錄 一 序 言 ............................................................ 二 流程 說明 、工藝流程圖繪制 ......................................... 三 設計計算 ......................................................... 精餾塔的物料衡算 ............................................. 塔板數的確定 ................................................. 精餾塔的工藝條件及有關物性數據的計算 ......................... 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 ..................................... 塔板主要工藝尺寸的計算 ....................................... 篩板的流體力學驗算 ........................................... 塔板負荷性能圖 ............................................... 四 板式塔得結構與附屬設備 ........................................... 附件的計算 .................................................... 接管 ..................................................... 冷凝器 ................................................... 再沸器 .................................................. 泵的選型 ................................................ 板式塔結構 .................................................. 五 設計心得體會 ..................................................... 六 參考 文獻 ......................................................... 七 評分表 ........................................................... 八 附錄 （板式塔工藝條件圖、 塔板結構布置圖 ） ......................... 5 一 序 言 化工原理課程設計是綜合運用《化工原理》課程和有關先修課程（《物理化學》，《化工制圖》等）所學知識，完成一個單元設備設計為主的一次性實踐教學，是理論聯系實際的橋梁，在整個教學中起著培養(yǎng)學生能力的重要作用。通過課程設計，要求更加熟悉工程設計的基本內容，掌握化工單元操作設計的主要程序及方法，鍛煉和提高學生綜合運用理論知識和技能的能力，問題分析能力，思考問題能力，計算能力等。 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應用。精餾過程在能量劑驅動下 （有時加質量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉移，實現原料混合液中各組分的分離。根據生產上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進行分離。本設計的題目是苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設計，即需設計一個精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設計一板式塔將其分離。 二 流程 說明 、工藝流程圖繪制 流程說明 : 精餾是通過多級蒸餾，使混合氣液兩相經 多次混合接觸和分離，并進行質量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達到高程度的分離，進而得到高純度的產品。流程如下： 原料（丙稀和丙烷的混合液體）經進料管由精餾塔中的某一位置（進料板處）流入塔內，開始精餾操作；當釜中的料液建立起適當液位時，再沸器進行加熱，使之部分汽化返回塔內。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產品取出，稱為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂。回流液從塔頂沿塔流下，在下降過程中與來自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和