化工原理课程设计--苯—氯苯精馏过程板式塔设计

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计设计者：班级11制药日期：2014年6月25号设计成绩：日期：36目录设计任务书…………………………………………3设计计算书…………………………………………4Ø设计方案的确定……………………………………4Ø精馏塔物料衡算……………………………………4Ø塔板数的确定………………………………………5Ø精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算………8Ø塔体工艺尺寸计算…………………………………13Ø塔板主要工艺尺寸…………………………………15Ø塔板流体力学验算…………………………………17Ø浮阀塔的结构…………

2、……………………………20Ø精馏塔接管尺寸……………………………………23Ø产品冷却器选型……………………………………25Ø对设计过程的评述和有关问题的讨论……………25附图：生产工艺流程图精馏塔设计流程图36设计任务书（一）题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度99.5%的氯苯58000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于5%，原料液中含氯苯40%（以上均为质量分数）。（二）操作条件（1）塔顶压力101.3kPa（表压）；（2）进料热状况泡点；（3）回流比自选；（4）塔底加热蒸汽压力0.49Mpa（表压）；（5）单板压降≤0.7kPa；（三）塔板类型浮阀塔

3、板（四）工作日每年按300天工作计，每天连续24小时运行（五）厂址厂址为岳阳地区36设计计算书一、设计方案的确定本任务是分离苯—氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，本设计采用板式塔连续精馏。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送进精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分冷却后送至储物罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，经计算操作回流比取最小回流比的1.5倍，且在常压下操作。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。二、精馏塔物料衡算（以轻组分计算）1．原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔

4、分率苯的摩尔质量氯苯的摩尔质量2．原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量3．物料衡算原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立解得36三、塔板数的确定，1．理论板数NT的求取（1）由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据，绘出x—y图，见图1。8090100110120131.8760102513501760225029001482052934005437601.0000.6770.4420.1270.0190.0001.0000.9130.7850.3760.0710.000图1图解法求最小回流比（2）由于泡点进料q=1，在图上作直线x=0.986交对角线于a点，作直线x

5、=0.638交平衡线于q点，连接a、q两点，过q点作横轴的平行线交纵轴于一点，读得36图1x—y图yq=0.9136，则最小回流比如下：取操作回流比为（3）求精馏塔的气、液相负荷（4）求操作线方程精馏段操作线方程36提馏段操作线方程（5）逐板计算法求NT由平衡数据90℃时，130℃时，故：则平衡方程为：逐板计算：因为<0.6839，故换用提馏段操作线方程36则：因为<0.0072故总理论板层数进料板位置2．实际板层数的求解总板效率实际精馏段塔板数实际提馏段塔板数四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1．操作压力的计算塔顶操作压力每层塔板压降进料板压力精馏段平

6、均压力塔底操作压力2．操作温度的计算表1苯、氯苯Antoine常数数据表36ABC温度范围（K）苯6.019071204.682-53.072279-3776.068321236.034-48.99353-4226.36071466.083-15.44420-521氯苯6.104161431.83-55.515335-4056.629881897.415.21405-597假设塔顶的温度为，则纯组分的饱和蒸气压为对苯对氯苯代入泡点方程，得故假设正确，塔顶温度为同理故3．平均摩尔质量的计算（1）塔顶：由，查平衡曲线得36（2）进料板：由，查平衡曲线得（3）精馏段

7、平均摩尔质量4．平均密度的计算（1）气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，得（2）液相平均密度计算查手册绘图，如下苯的密度365．液相平均表面张力的计算查手册绘图如下：3636塔顶时，进料板时，6.液体平均粘度计算查手册，绘图如下36塔顶：时，进料板：时，精馏段液相平均粘度为五、精馏塔塔体工艺尺寸计算1．塔径的计算36利用史密斯关联图横坐标为取板间距，板上液层高度，则由史密斯关系图得取安全系数为0.7，则统一按照《塔板结构参数系列化标准（单溢流型）》将塔径圆整后取D=2.0m。塔截面积实际空塔气速2．塔高的计算（1）精馏塔的有效高度精馏段提馏段36在进料板上

8、方开一人孔，其高度为0.8m；提馏段中