化工原理设计（苯-氯苯浮阀塔设计）

安徽大学化学化工学院 课 程 设 计

课程设计名称 化工原理课程设计

课程设计题目 苯-氯苯混合液浮阀式精馏塔设计

姓 名 学 号 专 业 班 级 指导教师 提交日期

化工原理课程设计任务书

(一)设计题目 苯-氯苯连续精馏塔的设计

1

(二)设计任务及操作条件 设计任务

(1)原料液中含氯苯35% (质量)。

(2)塔顶馏出液中含氯苯不得高于2％(质量)。 (3)年产纯度为99.8％的氯苯吨41000吨 操作条件

(1)塔顶压强4KPa(表压)，单板压降小于0.7KPa。 (2)进料热状态 自选。 (3)回流比R=（1.1-3）Rmin。

(4)塔底加热蒸汽压强506 KPa(表压) 设备型式 F1型浮阀塔

设备工作日：每年330天，每天24小时连续运行。厂址：惠州 （三）设计内容

1）．设计说明书的内容 1) 精馏塔的物料衡算； 2) 塔板数的确定；

3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图；

8) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 9) 辅助设备的设计与选型 2．设计图纸要求： 1) 绘制工艺流程图 2) 绘制精馏塔装置图 （四）参考资料

2

1．物性数据的计算与图表 2．化工工艺设计手册 3．化工过程及设备设计 4．化学工程手册 5．化工原理

苯、氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据

其他物性数据可查有关手册。

目录

前 言 ........................................................................................................................................................ 5 1．设计方案的思考 ............................................................................................................................ 5

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2.设计方案的特点 .............................................................................................................................. 6 3．工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 6 一．设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 8 1．设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 8 2．全塔的物料衡算 ............................................................................................................................ 8

2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 8 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 8 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 8 3．塔板数的确定 ................................................................................................................................ 9 3.1理论塔板数NT的求取 ........................................................................................................... 9 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................. 10 3.3求理论塔板数 ......................................................................................................................... 11 3.4 全塔效率ET......................................................................................................................... 12 3.5 实际塔板数Np（近似取两段效率相同） ........................................................................ 13

4．操作工艺条件及相关物性数据的计算 ...................................................................................... 13

4.1平均压强pm

.......................................................................................................................... 13

4.2 平均温度tm .......................................................................................................................... 14 4.3平均分子量4.4平均密度Mm .................................................................................................................... 14

ρm .......................................................................................................................... 15

4.5 液体的平均表面张力4.6 液体的平均粘度σm ..................................................................................................... 16

μL,m ........................................................................................................... 17

4.7 气液相体积流量 .................................................................................................................... 18

6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 19 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 19 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 20 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 20 7.2 塔板布置 ................................................................................................................................ 23

二 塔板流的体力学计算 ...................................................................................................................... 25 1 塔板压降 ........................................................................................................................................ 25 2 液泛计算 ........................................................................................................................................ 27 3雾沫夹带的计算 ............................................................................................................................. 28 4塔板负荷性能图 ............................................................................................................................. 30

4.1 雾沫夹带上限线 .................................................................................................................... 30 4.2 液泛线 .................................................................................................................................... 31

4

4.3 液相负荷上限线 .................................................................................................................... 32 4.4 气体负荷下限线（漏液线） ................................................................................................ 33 4.5 液相负荷下限线 .................................................................................................................... 33

三 板式塔的结构与附属设备 .............................................................................................................. 35 1 塔顶空间 ........................................................................................................................................ 35 2 塔底空间 ........................................................................................................................................ 36 3 人孔数目 ........................................................................................................................................ 36 4 塔高 ................................................................................................................................................ 36 浮阀塔总体设备结构简图： ................................................................................................................ 37 5接管 ................................................................................................................................................. 38

5.1 进料管 .................................................................................................................................... 38 5.2 回流管 .................................................................................................................................... 38 5.3 塔顶蒸汽接管 ........................................................................................................................ 39 5.4 釜液排出管 ............................................................................................................................ 39 5.5 塔釜进气管 ............................................................................................................................ 40 6法兰 ................................................................................................................................................. 40 7 筒体与封头 .................................................................................................................................... 41 7.1 筒体 ........................................................................................................................................ 41 7.2 封头 ........................................................................................................................................ 41 7.3 裙座 ........................................................................................................................................ 41 8 附属设备设计 ................................................................................................................................ 41 8.1 泵的计算及选型 .................................................................................................................... 41 8.2 冷凝器 .................................................................................................................................... 42 8.3 再沸器 .................................................................................................................................... 43

四 计算结果总汇 .................................................................................................................................. 44 五 结束语 .............................................................................................................................................. 45 六 符号说明： ...................................................................................................................................... 45

前 言

1．设计方案的思考

通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25～100mm、高度0.5～1.5m，每段塔节可设置1～2个进料口/测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。整个精馏塔包括：塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷

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