班级： b化工061
姓名孙林。学号： 0610310211
指导老师： 吴俊戴勇。
完成日期： 2023年6月27日。
目录。一、设计方案简介3）
二、基础数据3）
三、工艺计算4—8）
四、设备计算9—12）
五、流体力学验算13—15）
六、辅助设备设计16—17）
七、小结18）
第一节设计方案简介。
一、 设计方案的论证。
精馏原理：精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。因此可使混合物得到几乎完全的分离。
精馏可视为由多次蒸馏演变而来的，其原理都是利用混合液中各组分挥发度的差异。本次设计课题要求溜出液苯含量98%，釜液苯为1.0%，即产品要求比较高，所以采用精馏操作来加以实现。
塔板类型及选择依据：塔板类型目前分为四种：1.
泡罩塔板；2.筛板；3.浮阀塔板；4.
喷射型塔板。目前使用最广泛的是筛板塔和浮阀塔板。本方案采用的是f1型浮阀塔板（国外称v-1型）。
浮阀塔具有以下优点：生产能力大；操作弹性大；塔板效率高；气体压强降及液面落差较小；塔的造价比较低，f1型浮阀塔的结构简单、制造方便、节省材料、性能良好。广泛应用于化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（jb1118-68）内。
二、 设计流程的说明。
由电机把原料从原料储罐抽到塔顶的贮罐中，通过调节阀门，使原料经过预热器后从进料板进料，经精馏塔，塔顶出来的气体经过预热器后部分回流至塔顶，部分作为产品**。塔底液体经再沸器部分作为上升蒸汽流重新回到塔底，部分作为釜液收集，这样就使得精馏操作能够联系进行。
三、控制条件的选择。
本方案使用常压精馏，饱和液体进料及泡点回流。
第二节基础数据。
一、 饱和蒸气压。
饱和蒸气压采用安托因方程求解。
式中 — 饱和蒸汽压，kpa
t — 饱和温度，℃
a,b,c — 安托因常数。
苯，甲苯的安托因常数见下表 2-1
表2-1）二，苯，甲苯的其他一些基础数据见下表2-2
表2-2）第三节工艺设计。
一、 平衡关系：
计算公式：
计算结果如下表3-1
表3-1）i……15）=1/14（2.570+2.552+2.
534+2.516+2.499+2.
482+2.466+2.448+2.
433+2.417+2.402+2.
387+2.373+2.358）=2.
460三、 物料衡算。
1.已知质量分数，，，转化率为摩尔分数。
2.全塔物料衡算。
结果见表3-2
表3-2）三、确定最小回流比。
1.因为泡点进料，则有q=1，所以，由气液平衡关系。
所以最小回流比为0.975
2.芬斯克方程求最少理论板数。
块） （不包括再沸器）
3.芬斯克方程求精馏段最少理论板数
因为查t-x-y图得
查图得。由查图得。
由查图得。所以
2.7（块） （不包括进料板）
4.确定回流比及理论板层数。
因为通常 ，不妨取，采用试差法，求出不同r下理论板数，作出n—r图，由生产工艺条件确定该情况下的最佳回流比。
具体计算结果见表3-3
表3-3）由n-r图确定最佳回流比。
此时 n=15.5 具体结果见表3-4
表3-4)四、 作图法求、
精馏段操作线方程：
作图结果见x-y图及表3-5
表3-5）五、 求实际板层数
根据公式。由， ,查t-x-y图得
由图查得 全塔板效率及实际板数。
由t-x-y图查得下的x为0.396
由液体黏度共线图查得下，液态苯的黏度为，甲苯黏度为。所以 则
全塔 （块）
精馏段板效率及实际板数。
由t-x-y图查得下的x为0.8
由常压下液体黏度共线图查得下液态苯的黏度为，气态甲苯的黏度为。
精馏段：（块）
计算结果见表3-6
表3-6）第四节设备计算。
一、 对提馏段中各参数的确定，以提馏段为设计依据。
提馏段中流体密度，由和，查t-x-y图得。
由t-x-y图查得下对应的
则 提馏段流体平均表面张力。
提馏段流体平均粘度。
提馏段流体平均体积流量
二、计算塔径。
由史密斯关联图得
所以 圆整至d=1m
三、计算塔高。
四、塔板设计。
1.溢流装置：板式塔的溢流装置包括溢流堰、降液管和受液盘等几部分，其结构和尺寸对塔的性能有重要影响。
对于直径在2.2m以下的浮阀塔，一般采用单溢流，本方案中浮阀塔直径为1m，故研究单溢流，采用了弓形降液管时的情况。
堰长和堰高的求算。
堰长 堰上液层高度
6mm <<60mm 满足条件。
弓形降液管的高度和面积。
可由化工原理《下册》 p164 图3-10查得。
所以 降液管内液体停留时间。
符合要求。降液管低隙高度。
取。2.塔板布置。
塔板有整块式与分块式两种。直径在800 mm以内的小塔采用整块式塔板；直径在1200 mm以上的大塔通常采用分块式塔板，以便人通过装拆塔板。
本方案d=1000 mm，可任意选用一种结构，即选用整块式塔板。
塔板面积可分为四个区域：鼓泡区、溢流区、破沫区及无效区。
d<1.5mm， （如图）
3.浮阀的数目与排列。
对型浮阀，.本方案取。
浮阀在塔板鼓泡区内的排列有正三角形与等腰三角形两种方式，按照阀孔中心联线与液流方向的关系又有顺排与叉排之分。对整块式塔板，多采用正三角形叉排，孔心距为75 mm-125 mm，对于分块式塔板，宜采用等腰三角形叉排，t定为75 mm。
按等边三角形排列。
按等腰三角形排列，取t=0.075m
按n=103重新核算孔速及阀孔动能因素。
仍在9—12范围内。
塔板开孔率
第五节流体力学验算。
1.气体通过浮阀塔板的压强降。
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