辽宁科技大学。
课程设计说明书。
设计题目化工原理课程设计
板式精镏塔的设计
学院化学工程学院。
专业班级： 化学工程与工艺（精细方向）2012 班。
学生姓名徐曙。
指导教师吴鲲魁。
成绩。2024年7月6日。
化工原理课程设计是学习化工原理学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关课程所学知识，完成以单元操作为主的一次化工的设计实践。通过这一环节，使我们掌握化工单元操作设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，同时在设计过程中使学生养成尊重向实践学习，实事求是的科学态度，逐步树立正确的设计思想、经济观点和严谨的工作作风，并使学生得到化工设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。
精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，它通过汽、液两相的直接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。
精馏塔是大型的设备组装件，分为填料塔、板式塔两大类，板式塔又分为筛板塔、泡罩塔、浮阀塔。
本次设计任务为设计一定产品纯度的精馏塔，实现甲苯-二甲苯的分离。鉴于甲苯-二甲苯体系比较易于分离，待处理液清洁的特点，设计决定选用筛板塔。
本设计采用原料液（甲苯-二甲苯在泡点进料），经预热器加热的指定温度后，送入进料板，与自塔上部而下的回流液会和后，逐板下降，最后进入塔的再沸器中。在每层塔板上回流液与上升蒸汽互相接触，进行传质、传热。
设计要求。1.设计题目：双组分连续精馏筛板塔的设计。
2.原料处理量：1.45×104kg/h
3.原料组成：
甲苯 ma=92kg/kmol 二甲苯 mb=106kg/kmol)
4.分离要求：（1）：馏出液中低沸点组分的含量不低于97%（质量分率）
2）：馏出液中低沸点组分的收率不低于98%（质量分率）
5.操作条件：（1）：操作压力：常压。
2）：进料及回流状态：泡点液体。
设计计算。甲苯：ma=92kg/kmol二甲苯：mb=106kg/kmol
原料液摩尔分率：
塔顶产品摩尔分率：
原料液的平均摩尔质量： =0.4242×92＋(1－0.4242)×106＝100.0612 kg/kmol
物料衡算原料处理量： =144.9113kmol/h
塔顶易挥发组分**率： =
kmol/h
总物料衡算：
釜底流量：＝144.9113－61.8564＝83.0549kmol/h
易挥发组分（苯）的物料衡算：
釜底组成 =0.0148
塔顶压力：p顶=760mmhg
假设有24块塔板。
塔底压力：p底=760+×24=936.4706mmhg
1)令t顶=111.77℃
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t顶)
784.6236mmhg
330.1647mmhg
其中ya=xd)
其中yb=1－ya)
不符合要求。
2)令t顶=111.82℃
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t顶)
785.7312mmhg
330.6868mmhg
其中ya=xd)
其中yb=1－ya)
不符合要求。
3)令t顶=111.87℃
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t顶)
786.8401mmhg
331.2096mmhg
其中ya=xd)
其中yb=1－ya)
不符合要求。
4)令t顶=111.89℃
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t顶)
787.2839mmhg
331.4189mmhg
其中ya=xd)
其中yb=1－ya)
顶=p0a/p0b=787.2839/331.4189=2.3755
t顶=111.89℃
1)令t底=147.71c
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t底)
1958.7183mmhg
913.6195mmhg
不符合要求。
2)令t底=147.79c
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t底)
1962.3190mmhg
920.5059mmhg
不符合要求。
3)令t底=147.81c
由安托因方程计算：㏒p0i=ai－bi/(ci+t底)
1963.2199mmhg
920.9780mmhg
符合要求，所以塔底温度为147.81℃
底=p0a/p0b=1963.2199/920.9780=2.1317
t底=147.86℃
计算平均相对挥发度：
因为进料状态为泡点进料，所以q=1,则：
最小回流比：
采用逐板法计算：
已知： 1.7513 =0.4242 0.9739 0.0148
144.9113 kmol/h 61.8564 kmol/h 83.0549kmol/h
1）当r=1.1rmin=1.1×1.7513=1.9264时，精馏段操作线方程：
提馏段操作线方程：
l=rd=1.9264×61.8564=119.1620
用逐板计算法计算：
精馏段的板数(xd=y1=0.9739),提馏段的板数(x0 =xf=0.4242)
精馏段 x12所以精馏段的理论板数为n=12块。
提馏段 x13所以提馏段的理论板数为m=13块。
所以该精馏塔的总理论板数为12+13-1=24块。
同理可得：
2）当=1.2×1.7513=2.1016时。
精馏段操作线方程。
提馏段操作线方程。
l=rd=2.1016×61.8564=129.9949
用逐板计算法计算：
精馏段的板数(xd=y1=0.9739),提馏段的板数(x0 =xf=0.4242)
精馏段。所以精馏段的理论板数为n=10块。
提馏段x12所以提馏段的理论板数为m=12块。
所以该精馏塔的总理论板数为10+12-1=21块。
3）当=1.3×1.7513=2.2767时。
精馏段操作线方程。
提馏段操作线方程。
l=rd=2.2767×62.071.8564=140.8278
用逐板计算法计算：
精馏段的板数(xd=y1=0.9739),提馏段的板数(x0 =xf=0.4242)
精馏段。
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