【正文】 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目： 苯 甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì) 原始數(shù)據(jù)： 年處理量 ： 35000 進(jìn)料組成 ： 45%（ 苯 質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 塔頂產(chǎn)品濃度： 98%（苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 塔底釜液含甲苯量不低于 98%（以質(zhì)量計(jì)） 每年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)： 330 天（ 24小時(shí) /天） 冷卻水溫度： 30℃ 飽和水蒸氣壓力： （表壓） 泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂壓強(qiáng)為 4kPa(表壓 )，單板壓降 ，塔頂全凝，泡點(diǎn)回流 。 R /Rmin = 。 設(shè)計(jì)內(nèi)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(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 1） 物料衡算確定理論板數(shù)和實(shí)際板數(shù)；（可采用計(jì)算機(jī)編程） 2） 按精餾段首、末板計(jì)算塔徑并圓整； 3） 確定塔板和降液管結(jié)構(gòu)； 4） 按精餾段的首、末板進(jìn)行流體力學(xué)校核； 5）繪制精餾段塔板的負(fù)荷性能圖 ； 6）進(jìn)行全塔優(yōu)化，要求操作彈性大于 2。 3. 計(jì)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(hào) ； 估算塔頂回流泵流量 、 揚(yáng)程 ， 初選泵型號(hào) 。 5. 繪制精餾塔裝配圖、塔板結(jié)構(gòu)布置圖； 6. 設(shè)計(jì)結(jié)果概要或 塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總 ； 7. 設(shè)計(jì)小結(jié)和參考文獻(xiàn)。 2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 分子量 沸點(diǎn) /℃ 臨界溫度tc/℃ 臨界壓力pc/kPa 苯 C6H6 甲苯 C7H8 表 2 氣液相平衡數(shù)據(jù) 苯 甲苯溶液， p= , （ p82，表 321數(shù)據(jù)更多些） 沸點(diǎn) /℃ x%（液相中苯的摩爾分?jǐn)?shù)） y%（液相中苯的摩爾分?jǐn)?shù)） 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(shù)。 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(shù)。 組分 A B C D Cp 苯 *106 0 甲苯 *105 *109 4 目錄 一 序 言 ............................................................ 二 流程 說(shuō)明 、工藝流程圖繪制 ......................................... 三 設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................... 精餾塔的物料衡算 ............................................. 塔板數(shù)的確定 ................................................. 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ......................... 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 ..................................... 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 ....................................... 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ........................................... 塔板負(fù)荷性能圖 ............................................... 四 板式塔得結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 ........................................... 附件的計(jì)算 .................................................... 接管 ..................................................... 冷凝器 ................................................... 再沸器 .................................................. 泵的選型 ................................................ 板式塔結(jié)構(gòu) .................................................. 五 設(shè)計(jì)心得體會(huì) ..................................................... 六 參考 文獻(xiàn) ......................................................... 七 評(píng)分表 ........................................................... 八 附錄 （板式塔工藝條件圖、 塔板結(jié)構(gòu)布置圖 ） ......................... 5 一 序 言 化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化工原理》課程和有關(guān)先修課程（《物理化學(xué)》，《化工制圖》等）所學(xué)知識(shí)，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和技能的能力，問(wèn)題分析能力，思考問(wèn)題能力，計(jì)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(yīng)用。精餾過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下 （有時(shí)加質(zhì)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(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)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(jìn)行分離。本設(shè)計(jì)的題目是苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來(lái)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(shè)計(jì)一板式塔將其分離。 二 流程 說(shuō)明 、工藝流程圖繪制 流程說(shuō)明 : 精餾是通過(guò)多級(jí)蒸餾，使混合氣液兩相經(jīng) 多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而得到高純度的產(chǎn)品。流程如下： 原料（丙稀和丙烷的混合液體）經(jīng)進(jìn)料管由精餾塔中的某一位置（進(jìn)料板處）流入塔內(nèi)，開(kāi)始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時(shí)，再沸器進(jìn)行加熱，使之部分汽化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進(jìn)行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂?；亓饕簭乃斞厮飨拢谙陆颠^(guò)程中與來(lái)自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和