济宁学院。
题目：苯―甲苯精馏分离板式塔设计。
学院： 生命科学学院
系别： 化学工程系。
班级。学生姓名。
学号。指导教师。
设计时间： 2024年6月23日至30 日
专业班级：一、设计题目： 苯―甲苯精馏分离板式塔设计。
二、设计任务及操作条件。
1、设计任务：
生产能力：（进料量） 90000 吨／年。
操作周期： 7200 小时／年。
进料组成：苯含量为40%（质量分数）
塔顶产品组成： 98%（质量分数）
塔底产品组成： 2% （质量分数）
2、操作条件。
操作压力常压。
进料热状态泡点进料
单板压降0.7 kpa
3、设备型式板式精馏塔：筛板
4、厂址大连市
三、设计内容：
1、设计方案的选择及流程说明。
2、工艺计算。
3、主要设备工艺尺寸设计。
（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定。
（2）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
4、设计结果汇总。
5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图。
6、设计评述及感想。
四、参考资料。
1].陈敏恒，丛德兹等。化工原理(上、下册)(第二版).北京：化学工业出版社，2000
2].柴诚敬，刘国维，李阿娜。化工原理课程设计。天津：天津科学技术出版社，1995
五、格式基本要求。
1) 纸型：a4纸，单面打印或双面打印皆可；
2) 页边距：上3.5cm，下2.5cm，左2.5cm、右2.5cm；
3) 页眉：2.5cm，页脚：2cm，左侧装订；
4) 字体：正文全部宋体、小四；
5) 行距：多倍行距：1.25，段前、段后均为0，取消网格对齐选项。
6) 包括封面、任务书、目录等，内容大概15～20页。
六、主要基础数据。
1、苯和甲苯的物理性质。
2、常压下苯—甲苯的气液平衡数据。
以上为实验数据，也可用antoine公式计算：
3、液相密度，kg/m3
4、液体的表面张力，10-3n/m
5、液体粘度，10-3pa·s
6、液体汽化热。
目录。化工原理课程设计》任务书 i
第一章设计方案的选择及流程说明 1
概述 1设计方案确定 2
第二章工艺计算 4
一、相平衡 4
二、物料衡算和操作线方程 5
三、理论板数的计算 6
理论塔板数的确定 6
四、塔板效率的确定 8
五、实际塔板数的求算 8
六、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 8
第三章主要设备工艺尺寸设计 12
3.1塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 12
3.2塔板的流体力学校核 14
3.3塔板的负荷性能图 16
3.4总塔高、总压降及接管尺寸的确定 18
第四章辅助设备选型与计算 20
一、塔体总结构 20
二、冷凝器 20
三、再沸器 21
第五章设计结果汇总 22
第六章工艺流程图及精馏塔工艺条件图 25
第七章设计评述及感想 26
一、对本设计的评价 26
二、设计感想 26
参考文献 26
利用从塔底部上升的含轻组分较少的蒸气，与从塔顶部回流的含重组分较少的液体逆流接触，同时进行多次部分汽化和部分冷凝，使原料得到分离。
同时进行多次部分汽化和部分冷凝是在精馏塔中实现的。塔板上有一层液体，气流经塔板被分散于其中成为气泡，气、液两相在塔板上接触，液相吸收了气相带入的热量。使液相中的易挥发组分汽化，由液相转移到气相；同时，气相放出了热量，使气相中的难挥发组分冷凝，由气相转移到液相。
部分汽化和部分冷凝的同时进行是汽化、冷凝潜热相互补偿。精馏就是多次而且同时进行部分汽化和部分冷凝，使混合液得到分离的过程。
精馏是气液两相之间的传质过程，而传质过程是由能提供气液两相充分接触的塔设备完成，并要求达到较高的传质效率。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质量、热量传递，气液相组成呈阶梯变化，属于逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶填料表面下流，气体逆流而上，与液相接触进行质量、热量传递，气液相组成沿塔高连续变化，属于微分接触操作过程。我们选择的是板式塔。
板式塔大致可分为两类：一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板等；另一类是无降液管塔板，如栅板、穿流式波纹板等。工业上应用较多的是前者。
这里，我们选择的是具有降液管的筛板塔。筛板塔是在塔板上钻有均匀分布的筛孔，上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群）。
筛板塔的优点是结构简单，制造维修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的液料。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易阻塞的物系可采用大孔径筛板。
工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大；（2）传质、传热效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外还要求不易堵塞、耐腐蚀等。
实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，因此，设计者应根据塔型特点、物系性质、生产工艺条件、操作方式、设备投资、操作与维修费用等技术经济评价以及设计经验等因素，依矛盾的主次，综合考虑，选择适宜的塔型。
1． 精馏流程的确定。
精馏装置包括精馏塔、原料预热塔、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定装置流程时应考虑余热的利用，注意节能。
另外，为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接将物料送入塔内外，也可采用高位槽送料以免受泵操作波动的影响。
塔顶冷凝装置根据生产情况以决定采用分凝器或全凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸气虽有一定增浓作用，但在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器。
总之，确定流程时要较全面、合理地兼顾设备、操作费用，操作控制及安全等诸多因素。
2． 操作压强的选择。
精馏操作可在常压、减压和加压下进行。操作压强常取决于冷凝温度。一般，除热敏性物料外，凡能通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的系统，都采用常压蒸馏；对热敏性物料或混合液沸点过高的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下馏出物的冷凝温度过低的系统，需提高塔压或采用深井水、冷冻盐水作为冷却剂；而常压下呈气态的物料必须采用减压蒸馏。
我们要分离的物系——苯-甲苯采用常压蒸馏即可。
进料热状态的选择。
进料热状态—进料热状态参数q表达，即：q
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