1、 1 食品工程原理食品工程原理 课 程 设 计 说 明 书课 程 设 计 说 明 书 板式精馏塔板式精馏塔设计设计 2013 年 12 月 18 2 目 录 1. 设计任务2 2. 设计条件2 3. 设计方案简介2 4. 工艺流程图2 5. 工艺计算3 5.1. 基础性数据3 5.2. 精馏塔的物料衡算3 5.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数4 5.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质5 5.2.3 物料衡算原料处理量5 5.3. 塔板数的确定.5 5.3.1 确定最小回流比5 5.3.2 求操作线方程5 5.3.3 逐板法求理论板5 5.3.4 求实际板数7 6. 确定操作条件
2、7 6.1.操作压力计算7 6.2.确定操作温度8 6.3.平均摩尔质量计算9 6.4.平均密度计算9 6.4.1 气相平均密度计算9 6.4.2 液相平均密度计算10 6.5. 液相平均表面张力计算.10 6.6. 液相平均粘度计算.11 7. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算12 7.1.气液相负荷的计算12 7.2. 塔径的计算.12 7.3.精馏塔的有效高度的计算14 8. 塔板主要工艺尺寸的计算.14 8.1. 溢流装置计算.14 9. 筛板的流体力学验算.18 10. 塔板负荷性能图计算.22 10.1 精流段.22 10.1.1 漏液线.22 10.1.2 液沫夹带线.23 10.1.3
3、 液相负荷下限线.24 10.1.4 液相负荷上限线.24 10.1.5.液泛线.24 10.1.6 筛板塔负荷性能图25 11. 设计结果一览表.27 12. 参考文献.28 13. 实验心得28 1 1、设计任务：设计任务： 在一操作压力为 4kPa（塔顶表压）的连续精馏塔内分离苯甲苯混合物。已 知原料液的处理量为 5100kg/h、组成为 0.60(苯的质量分率，下同)，要求塔顶 馏出液 0.98，塔底釜液的组成为 0.01。 2 2、设计条件、设计条件 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况 自选 回流比 自选 单板压降 0.7kPa 全塔效率 ET=60% 建厂地址 郑州 3 3
4、 、设计方案简介、设计方案简介 本设计采用连续精馏流程，饱和液体进料。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝， 冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该 物系属于易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的 2 倍。 塔釜采用饱和蒸汽间接加热，塔底产品冷却后送至储罐。 4 4、工艺流程图、工艺流程图 原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。 操作时连续的从再沸器中 取出部分液体作为塔底产品 （釜残液） 再沸器中原料液部分汽化， 产生上升蒸汽， 依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽 再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔
5、顶作为回流液体，其余部分 经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还 要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。且在适当位置设 置必要的仪表（流量计、温度计和压力表） 。以测量物流的各项参数。 5 5、工艺计算工艺计算 5.15.1 基础物性数据基础物性数据 表表 1 1 苯和甲苯的物理性质苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量 M 沸点（） 临界温度 tC（） 临界压强 PC （kPa） 苯 A C6H6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯 B C6H5CH3 92.13 110.6 318.57 4107.7 表表 2 2 苯和
6、甲苯的饱和蒸汽压苯和甲苯的饱和蒸汽压 温度C 0 80.1 85 90 95 100 105 110.6 0 A P,kPa 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.0 0 B P，kPa 40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 表表 3 3 常温下苯常温下苯甲苯气液平衡数据（甲苯气液平衡数据（22： 8 P例例 1 11 1 附表附表 2 2） 温度C 0 80.1 85 90 95 100 105 液相中苯的摩尔分率 1.000 0.780 0.581 0.412 0.258 0.130 汽相中苯的摩尔分率 1.000 0.900 0.777 0.630 0.456 0.262 表表 4 4 纯组分的表面张力纯组分的表面张力(1(1： 378 P附录图附录图 7)7) 温度 80 90 100 110 120 苯，mN/m 甲苯，Mn/m 21.2 21.7 20 20.6 18.8
