department of environmental science and engineering
课程设计说明书。
大连民族学院环境与资源学院。
化工原理课程设计任务书。
一)设计题目
苯-甲苯板式精馏塔的设计（3）
二)设计任务及操作条件。
进料：1、原料液中含苯38%（质量分数）；
2、塔顶馏出液中含甲苯不得高于5%（质量分数）；
3、塔底釜液中含苯量不高于6%（质量分数）；
4、混合液流量为5t/h。
5、操作条件：
精馏塔顶压强：4kpa（表压）
采取泡点进料。
r=(1.1-2.0) rmin
加热状态：低压蒸气。
单板压降≯0.7 kpa
三)设备类型。
设备类型为筛板塔。
四)设计内容。
1、设计方案的确定及流程说明；
2、塔的工艺计算；
3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计；
4、绘制t-x-y相平衡图、塔板负荷性能图、塔板结构示意图、工艺流程图；
5、编写设计说明书，包括设计结果汇总、设计评价和致谢等。
五）、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
六）、格式基本要求。
1) 纸型：a4纸，单面打印皆可；
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。
七)、主要基础数据。
1、苯和甲苯的物理性质。
2、常压下苯—甲苯的饱和蒸汽压数据。
以上为实验数据，也可用antoine公式计算：
其中t——物系温度，℃；
p*——饱和蒸汽压，kpa/;
a、b、c——antoine常数，其值见下表：
3、常压下苯—甲苯的气液平衡数据。
4、其他物性参数。
五、液体粘度计算公式：
苯：μ=0.017143*t^2-5.7486*t+658.0 （10-6pa·s，t：℃）
甲苯：μ=0.013571*t^2-4.7843*t+606.8 （10-6pa·s，t：℃）
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、精馏塔物料衡算 4
二、理论塔板数的确定 4
三、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精馏塔的塔体工艺尺寸及计算 12
3.2塔板的流体力学验算 15
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 19
第四章辅助设备选型与计算 19
一、塔体总结构 19
二、冷凝器 19
三、再沸器 20
第五章设计结果汇总 21
第六章工艺流程图及精馏塔工艺条件图 23
第七章设计评述及感想 25
一、对本设计的评价 25
二、设计感想 25
参考文献 26
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。
精馏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。
在精馏塔中可以同时进行多次部分汽化和部分冷凝。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。
精馏塔是精馏装置的主题核心设备，气、液两相在塔内多级逆向接触进行传质、传热、实现混合物的分离。为保证精馏过程能稳定、高效地操作，适宜的塔型及合理的设计是十分关键的。
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。下面对板式塔和填料塔的性能做简要比较。
不同类型的板式塔，例如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、喷射型塔、多降液管塔、无溢流塔等，均有自身的特点，有其优点，也有其不足，各有使用的场合。一般来说，对于物系无特殊工艺特性要求，且生产能力不是过小的精馏操作，宜采用板式塔。本次课程设计使用的是板式塔。
为使精馏塔具有优良的性能以满足生产的需要，通常考虑以下几方面因素：（1）生产能力大；（2）效率高；（3）流动阻力小：（4）有一定操作弹性；（5）结构简单，造价低，安装检修方便；（6）能满足物系某些工艺特性，如腐蚀性、热敏性、起泡性等特殊要求。
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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