化工原理课程设计

《化工原理》课程设计报告

精馏塔设计

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指导教师

目 录

苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 ................................................................. 3 一．设计题目......................................................................................................... 3 二．操作条件......................................................................................................... 3 三．塔设备型式..................................................................................................... 3 四．工作日............................................................................................................. 3 五．厂址................................................................................................................. 3 六．设计内容......................................................................................................... 3

设计方案 ................................................................................................. 4

一．工艺流程......................................................................................................... 4 二．操作压力......................................................................................................... 4 三．进料热状态...................................................4 四．加热方式.....................................................4

精馏塔工艺计算书 ................................................................................. 5

一．全塔的物料衡算............................................................................................. 5 二．理论塔板数的确定......................................................................................... 5 三．实际塔板数的确定......................................................................................... 7 四．精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算..................................................... 8 五．塔体工艺尺寸设计....................................................................................... 10 六．塔板工艺尺寸设计....................................................................................... 12 七．塔板流体力学检验....................................................................................... 14 八．塔板负荷性能图........................................................................................... 17 九．接管尺寸计算............................................... 19

十．附属设备计算............................................................................................... 21

设计结果一览表 ................................................................................... 24 设计总结 ............................................................................................... 26 参考文献 ............................................................................................... 26

苯-氯苯精馏塔的工艺设计

苯-氯苯分离过程精馏塔设计任务

一．设计题目

设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为%的氯苯140000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于%。原料液中含氯苯为22%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强 自选； 2.进料热状况自选； 3.回流比自选；

4.塔底加热蒸汽压强 自选； 5.单板压降不大于； 三．塔板类型

板式塔或填料塔。 四．工作日

每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容

1.设计方案的确定及流程说明 2. 精馏塔的物料衡算； 3.塔板数的确定；

4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 5.精馏塔主要工艺尺寸；

6.精馏塔塔板的流体力学验算； 7.精馏塔塔板负荷性能图； 8.精馏塔辅助设备选型与计算； 9.设计结果概要或设计一览表；

10.带控制点的生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图； 11.设计总结和评述；

设计方案的确定

一、工艺流程

苯和氯苯原料液经换热器由塔釜液预热至泡点连续进入精馏塔内，塔顶蒸气经塔顶冷凝器冷凝后，一部分馏分回流，一部分馏分作为产物连续采出；塔底液的一部分经塔釜再沸器气化后回到塔底，另一部分连续采出。塔顶设置全凝器，塔釜设置再沸器，进料及回流液的输送采用离心泵。本设计采用筛板塔，因其结构简单、易于加工、造价低廉，且具有处理能力大、塔板效率高、压降较低、适用于黏度不大的物系的分离等优点。

二、操作压力

精馏过程按操作压力可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性的综合考虑。一般优先使用常压精馏，对热敏性物料或混合物泡点过高的物系，宜采用减压精馏。对于沸点低、在常压下为气态的物料，应在加压下进行精馏在本方案所涉及的浓度范围内，苯和氯苯的相对挥发度相差较大，易于分离，而且苯和氯苯在操作条件下均非热敏性物质，因此选用普通的常压精馏，并采取连续操作的方式。

三、进料热状态

进料热状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的关系。q值增加，则冷凝器负荷降低，再沸器负荷增加。对于低温精馏，采用较高q值更经济；对于高温精馏，当D/F值较大时，宜采用较小的q值；当D/F值较大时，宜采用q值较大的气液混合物。本方案采用泡点进料。

四、加热方式

塔釜的加热方式通常分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。当塔底产物近于纯水且在浓度很低时溶液的相对挥发度仍较大时，可采用直接蒸汽加热。本方案采用间接蒸汽加热，塔釜设置再沸器。饱和水蒸汽的冷凝潜热较大，价格较低廉，因此本方案采用饱和水蒸气作为加热剂。

精馏塔工艺计算书

一、全塔的物料衡算

苯的摩尔质量

氯苯的摩尔质量

进料及塔顶、塔底产品中苯的摩尔分数

进料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

塔底产品量

根据总物料衡算式

及苯的物料衡算式

联立求得

二、理论塔板数的确定

苯-氯苯属理想体系，采用图解法求理论板数。

由手册查得不同温度下苯和氯苯的饱和蒸气压数据，根据

查阅气象资料可知天津地区年平均气压为。