1、 化工原理课程设计化工原理课程设计 -苯苯-甲苯混合溶液分离精馏塔的设计甲苯混合溶液分离精馏塔的设计 一一 序言序言 化工原理课程设计是综合运用化工原理课程和有关先修课程（ 物理化 学 ， 化工制图 等） 所学知识， 完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学， 是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程 设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及 方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问 题能力，计算能力等。 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
2、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的挥 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。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续 的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分 离。本设计的题目是苯-甲苯混合溶液分离精馏塔的设计，即需设计一个精馏塔 用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，而采用连续操作方式，则需设计一板式 塔将其分离。 二二 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 设计任务：设计苯甲苯混合溶液分离精馏塔 设计原始资料： 原料液
3、：苯和甲苯的混合物 原料苯含量：质量分率=(30+0.525)=42.5% 原料处理量：质量流量=（10-0.125）7.5t/h 产品组成： （质量百分数） 塔顶产品含苯：xD=98%,塔顶产品含苯：xW=2% 设计条件： 操作压强：常压精馏；热状态：泡点进料，泡点回流； 回流比： （1.22.0）Rmin；加热方式：塔顶全凝，塔底间接加热；单板压降： 不大于 0.7kPa 设备：筛板塔或浮阀塔 设计内容： 1.设计方案的确定及流程说明：确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图： 2.塔的工艺计算：物料衡算确定理论塔板数和实际塔板数； 3.塔和塔板主要工艺结构尺寸的设计 （1） 按精馏段、提馏
4、段分别确定塔径； （2） 确定塔板和降液管结构尺寸，绘制塔板结构图； （3） 进行塔板的流体力学验算； （4） 计算并绘制塔板的符合性能图； （5） 塔高的确定； 4.辅助设备选型与计算：估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、加热介质用量 等。 5.设计结果概要和设计参数一览表； 6.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 二、设计计算二、设计计算 （一）确定设计方案的原则（一）确定设计方案的原则 确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成 就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、 低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点： 1.满足工艺和操作的要
5、求 所设计出来的流程和设备，首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质 量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而 需要采取相应的措施。其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应 能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。因此，在必要的位置上 要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也 应考虑到生产上的可能波动。再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强 计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常， 从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。 2.满足经济上的要求 要节省热能和电能的消耗，减
6、少设备及基建费用。如前所述在蒸馏过程中如 能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能 消耗。又如冷却水出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到 所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。同样，回流比的大小对操 作费和设备费也有很大影响。 3保证安全生产 例如苯属有毒物料，不能让其蒸汽弥漫车间。又如，塔是指定在常压下操作 的， 塔内压力过大或塔骤冷而产生真空， 都会使塔受到破坏， 因而需要安全装置。 以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一 个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求 作一般的考虑。 （二）操作条件的确定（二）操作条件的确定 确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、 各种设备的结构型式和某些操 作指标。例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸 汽的冷凝方式等。下面结合课程设计的需要，对某些问题作些阐述。 1.操作压力 蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所 处理
