化工原理课程设计任务书。
1、设计题目。
苯—苯乙烯填料精馏塔设计。
2、设计数据及条件。
原料：苯和苯乙烯混合溶液，年处理能力为14.25万吨（开工率8000 小时/年），原料中苯的质量分数0.485；进料热状态：泡点进料。
分离要求：馏出液中苯的质量分率不低于98%；釜残液中苯的质量分率不大于0.6%。
操作压力：常压。
建厂地址：家乡地区。
单板压降：≤0.7kpa。
全塔效率：et=42.9%
3、设计要求。
1）编制一份设计说明书，主要内容包括：
1. 前言；
2. 流程与方案的选择说明与论证（附流程简图）
3. 精馏塔主要工艺结构尺寸设计计算（包括塔径、填料层高度、塔高的计算等）
4. 附属设备的选型和计算（包括冷凝器、再沸器、塔内构件：接管管径、除沫器、液体分布器、液体再分布器、支撑板、手孔、裙座等）
5. 填料塔流体力学计算（压力降、泛点率、气体动能因子等）
6. 设计结果列表。
7. 设计评价。
8. 主要符号和单位表。
9. 参考文献。
10. 致谢。
2）绘制带控制点的工艺流程图（3号图纸，cad绘图）
3）绘制精馏塔的工艺条件图（2号图纸，cad绘图）
前言。在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用。
量大、应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传。
热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。
塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生。
产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结。
构的改进，新型的，高负荷填料塔的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又。
保持了压降小，性能稳定等特点。填料塔是一种应用很广泛的气液传质设备，它。
具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点。因此，填料塔已被推。
广到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚。
至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优。
良的填料塔必将大量用于工业生产中。而精馏是分离液体混合物最常用的一种操。
作，它通过气液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相。
向气相传递，是气液两相之间的传质过程。
板式塔为逐级接触式气、液传质设备，它具有结构简单，安装方便，操作弹。
性大，持液量小等优点。同是也有操作资费较高，填料易堵塞等缺点。
本设计的目的是分离苯—苯乙烯混合液，处理量不大，故选用填料塔。设计填。
料塔要遵循技术先进、生产可行、经济合理的原则，实现优质、高产、低耗、安。
全的生产目的。
塔型的选择因素很多，主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装。
和维修等。1．与物性有关的因素。
1 易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用。
填料塔为宜，因为填料不易形成泡沫。本设计为分离苯—苯乙烯，故选用。
填料塔。2 对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料对于不腐蚀的。
介质，则可选用金属性质或塑料填料，而本设计分离苯—苯乙烯，腐蚀性。
小可选用金属填料。
2. 与操作条件有关的因素。
传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜，因为填料塔中液相为膜。
状流，气相湍动，有利于减小气膜阻力。
难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。
3 若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔克降低塔高，为了节约。
能耗，故本设计选用填料塔。
3. 4 要求塔内持液量，停留时间短，压强小的物系，宜用规整填料。
第1 章流程的确定和说明。
1.1 加料方式。
加料分两种方式：泵加料和高位槽加料。高位槽加料通过控制液位高度，可。
以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用；泵加料属于强制进料方。
式，泵加料易受温度影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，影响传质效率。靠。
重力的流动方式可省去一笔费用。本次加料可选泵加料，泵和自动调节装置配合。
控制进料。1.2 进料状态。
进料方式一般有冷液进料，、泡点进料、气液混合物进料、**进料、加热。
蒸汽进料等。
冷液进料对分离有利，但会增加操作费用。
泡点进料对塔操作方便，不受季节气温影响。
泡点进料基于恒摩尔流，假定精馏段和提馏段上升蒸汽量相等，精馏段和提。
馏段塔径基本相等。
由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其它进料方式对设备要求高，设计起。
来难度相对加大，所以采用泡点进料。
1.3 冷凝方式。
选全凝器，塔顶出来的气体温度不高。冷凝后回流液和产品温度不高，无需。
再次冷凝，且本次分离是为了分离苯和苯乙烯，且制造设备较为简单，为节省资金，选全凝器。
1.4 回流方式。
宜采用重力回流，对于小型塔，冷凝液由重力作用回流入塔。
优点：回流冷凝器无需支撑结构。
缺点：回流控制较难安装，但强制回流需用泵，安装费用、电耗费用大，故。
不用强制回流，塔顶上升蒸汽采用冷凝冷却器以冷凝回流入塔内。
1.5 加热方式。
采用间接加热，因为对同一种进料组成，热状况及回流比得到相同的馏出液。
组成及**率时，利用直接蒸汽加热时，所需理论塔板数比用间接蒸汽时要多一。
些，若待分离的混合液为水溶液，且水是难挥发组分，釜液近于纯水，这时可采。
用直接加热方式。由于本次分离的是苯-甲苯混合液，故采用间接加热。
第2 章精馏塔的设计计算。
2.1 操作条件与基本数据。
一、操作压力。
精馏操作按操作压力可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般采用常压。
精馏，压力对挥发度的影响不大。在常压下不能进行分离或达不到分离要求时，采用加压精馏；对于热敏性物质采用减压精馏。
当压力较高时，对塔顶冷凝有利，对塔底加热不利；同时压力升高，相对挥。
发度降低，管径减小，壁厚增加。本次设计选用减压为40kpa 作为操作压力。
2.2 精馏塔工艺计算。
2.2.1 物料衡算。
1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数。
苯的摩尔质量为78 kg/kmol，苯乙烯的摩尔质量为104 kg/kmol
2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数。
进料组成。馏出液
釜液 3物料衡算原料处理量。
取一年工作日为8000小时，则。
联立。解得
d=111.8230kmol/h
w=87.1570kmol/h
由于泡点进料q=1，由汽液平衡数据，用内插法求得进料液温度。
tf=97.15℃
表1.1 苯与苯乙烯物系的饱和蒸汽压表。
采用内插法计算得此温度下苯和苯乙烯的饱和蒸汽压分别为。
根据塔顶、塔底液相组成查图，求得塔顶平均温度=()2 =84.9295℃，塔底平均温度，塔底平均温度 ℃
该温度。mpa·s
mpa·s全塔液体平均黏度：
mpa·s全塔效率0.49=0.4207
4热量衡算。
已求得：℃，
温度下： =143.84kj/(kmol·k)； 191.7kj/(kmol·k)；
144.56kj/(kmol·k)；
温度下： =160.6kj/(kmol·k)； 213.33kj/(kmol·k)；
213.40kj/(kmol·k)
由=56.769℃，查表得汽化热 kj/kg， kj/kg
平均汽化热 kj/kg塔顶：
78.39kg/kmol
1）0℃时塔顶气体上升的焓。
塔顶以0℃为基准，
11613241.08kj/h
2）回流液的焓。
注此点为泡点回流，据t-x-y图查的泡点td近似代替回流液的温度该温度下。
143.84kj/(kmol·k)； 191.7kj/(kmol·k)；
144.56kj/(kmol·k)；
33.5469×144.56×329.19=1596420kj/h
3）塔顶馏出液的焓。
因流出口与回流口组成一样，所以 c p =144.56 kj/(kmol·k)
111.8230×144.56×329.19=5321400kj/h
4）冷凝器消耗的焓。
11613241.08-1596420-5321400=4695421.08kj/h
5）进料口的焓。
温度下： =154.41kj/(kmol·k)； 205.30kj/(kmol·k)；
176.95kj/(kmol·k)
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