1、 化化 工工 原原 理理 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 设计题目：常 压 氯仿-苯 筛 板 精 馏 塔 的 设 计 设计条件： 体系：苯甲苯体系 已知：进料量 F= 240 kmol/h 进料浓度 ZF= 0.4 （摩尔分数，下同） 进料状态：q 0.5 操作条件：塔顶压强为 4 kPa(表压)，单板压降不大于 0.7kPa。 塔顶冷凝水采用深井水，温度 t12； 塔釜加热方式：间接蒸汽加热 全塔效率 ET = 52% 分离要求： XD= 0.995 ；XW= 0.002 ；回流比 R/Rmin =1.6 。 一前言一前言4 4 1.精馏与塔设备简介 . 4 氯仿-苯二元筛板精馏塔
2、设计 第 2 页 共 33 页 2.体系介绍 . 4 3.筛板塔的特点 . 5 4.设计要求: 5 二、设计说明书二、设计说明书6 6 三三设计计算书设计计算书6 6 1.设计参数的确定 . 6 1.1 进料热状态 . 6 1.2 加热方式 . 7 1.3 回流比（R）的选择 7 1.4 塔顶冷凝水的选择 . 7 2.流程简介及流程图 . 7 2.1 流程简介 . 7 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定 . 8 3.1 理论板数计算 . 8 3.1.1 物料衡算 . 8 3.1.2 q 线方程 . 8 3.1.3 Rmin和 R 的确定 9 3.1.4 精馏段操作线方程的确定 . 9 3.1
3、.5 精馏段和提馏段气液流量的确定 . 9 3.1.6 提馏段操作线方程的确定 10 3.1.7 图解法求解理论板数如下图: . 10 3.2 实际板层数的确定 10 4 精馏塔工艺条件计算 11 4.1 操作压强的选择 11 4.2 操作温度的计算 11 4.3 塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 12 4.3.1 密度及流量 12 4.3.2 液相表面张力的确定： 13 4.3.3 液体平均粘度计算 14 4.4 塔径的确定 14 4.4.1 精馏段 14 4.4.2 提馏段 15 4.5 塔有效高度 16 4.6 整体塔高 16 5.塔板主要工艺参数确定 17 5.1 溢流装置
4、17 5.1.1 堰长 lw 17 5.1.2 出口堰高 hw 17 5.1.3 弓形降液管宽度 Wd 和面积 Af . 17 5.1.4 降液管底隙高度 0 h . 18 5.2 塔板布置及筛孔数目与排列 18 氯仿-苯二元筛板精馏塔设计 第 3 页 共 33 页 5.2.1 塔板的分块 18 5.2.2 边缘区宽度确定 18 5.2.3 开孔区面积 a A计算 . 18 5.2.4 筛孔计算及其排列 19 6.筛板的力学检验 19 6.1 塔板压降 19 6.1.1 干板阻力 c h计算 . 19 6.1.2 气体通过液层的阻力 Hl计算 20 6.1.3 液体表面张力的阻力计算 h计算
5、. 20 6.1.4 气体通过每层塔板的液柱高 p h . 20 6.2 筛板塔液面落差可忽略 20 6.3 液沫夹带 20 6.4 漏液 21 6.5 液泛 21 7.塔板负荷性能图 21 7.1 漏液线 21 7.2 液沫夹带线 22 7.3 液相负荷下限线 22 7.4 液相负荷上限线 22 7.5 液泛线 23 7.6 操作弹性 24 8. 辅助设备及零件设计 . 24 8.1 塔顶冷凝器（列管式换热器） 25 8.1.1 方案：垂直管 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 8.1.2 方案：水平管 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 8.2 各种管尺寸的确定 28 8.2.1
6、进料管 28 8.2.2 釜残液出料管 28 8.2.3 回流液管 28 8.2.4 再沸器蒸汽进口管 29 8.2.5 塔顶蒸汽进冷凝器出口管 29 8.2.6 冷凝水管 29 8.3 冷凝水泵 30 9.设计结果汇总 30 10. 参考文献及设计手册 32 氯仿-苯二元筛板精馏塔设计 第 4 页 共 33 页 一前言一前言 1.精馏与塔设备简介精馏与塔设备简介 蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各 组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。例如， 设计所选取的氯仿-苯体系，加热氯仿（沸点 61）和甲苯（沸点 80.2）的混合物时,由于氯仿的沸点较苯为低, 即氯仿挥发度较苯高,故氯仿较苯易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到氯仿组成高于原料的 产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将氯仿和苯分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在 汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难
