苯氯苯课程设计汇总.docx
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苯氯苯课程设计汇总
徐州工程学院
化工设计说明书
设计题目：
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计
设计者：
班级：
11化艺2
姓名：
林旭
学号：
20111305226
设计日期：
5.24
指导教师：
（签名）王菊
设计成绩：
日期：
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计………………………..
设计内容及要求………………………………………….
引言………………………………………………………
一、设计方案的确定………………………………………
二、精馏塔的物料衡算………………………………….
三、塔板数的确定………………………………………..
四、精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算…………
五、提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算………...
六、精馏塔的工艺尺寸计算……………………………....
七、塔板主要工艺尺寸的计算……………………………
八、筛板的流体力学验算………………………………..
九、塔板负荷性能图……………………………………...
十、各接管尺寸的确定…………………………………...
十一、塔体设计总表………………………………………
十二、对设计过程的评述和有关问题的讨论……………..
结论……………………………………………………....
苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计
摘要：
本设计对苯—氯苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：
1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。
2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括：
①精馏塔的物料衡算；②塔板数的确定；③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；④精馏塔的塔体工艺尺寸计算；⑤精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。
3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。
4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。
本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。
关键词：
苯—氯苯；分离过程；精馏塔
TheDesignofsieveplate-distillationTowerabouttheSeparatingProcessofBenzene-chlorobenzene
Abstract:
AsuitofequipmentofsievedistillationcolumndeviceswhichmakeBenzeneseparatefromchlorobenzenehasbeendesigned.Themainworkcomprising:
1.Themainprocessesandprogrammesoftheproductionhavebeenselectedanddetermined.2.Themaincontainerfillertowerhasbeendesigned,including①thebalancereckonofthesieveplatetower②thenumberofthetowerplankhasbeendeterminated③thecalculationofpropertiesofmatterdate④thesizeoftheDistillationtowerhasbeencomputed⑤Themaintraysizeofthedistillationtower.hasbeenreckoned3.Productioncraftworkflowchartanddesignconditionchartofthedistillationtowerhavebeendrawn.4.Thequestionsofthedesignprocesshavebeendiscussedandreviewed.Thedesignissimpleandreasonable,andcanmeettheneedsoftheinitialproductionprocess,acertainroleinguidingthepractice.
设计内容及要求
一、设计任务：
设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯9.36万吨，塔顶溜出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯38%（以上均为质量分数）。
每年300天，每天24小时连续运行。
二、操作条件：
（1）塔顶压强4kPa（表压）；
（2）进料热状况：
自选
（3）回流比：
自选
（4）塔底加热蒸汽压力0.5MPa（表压）；
（5）单板压降≤0.7kPa。
三、设计内容
（1）精馏塔的物料衡算；
（2）塔板数的确定；
（3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
（4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
（5）塔板主要工艺尺寸的计算；
（6）塔板的流体力学验算；
（7）塔板负荷性能图；
（8）精馏塔接管尺寸的计算；
（9）电脑绘制生产工艺流程图；
（10）手工绘制精馏塔设计条件图；
（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
四、设计要求
（1）设计计算说明书撰写规范、严谨，条理清晰；
（2）数据可靠，论证合理，有设计价值；
（3）图纸绘制应符合化工制图的标准。
引言
1、塔设备设计概述
塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气（或汽）或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。
在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。
塔设备中常见的单元操作有：
精馏、吸收、解吸和萃取等。
此外，工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。
最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得高的传质效率。
此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：
1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节和检修容易。
2、板式精馏塔设备选型及设计
因为板式塔处理量大、效率高、清洗检修方便且造价低，故工业上多采用板式塔。
因而本课程设计要求设计板式塔。
（1）、工业上常见的几种的板式塔及其优缺点
Ⅰ、浮阀塔。
在塔板开孔上方，安装可浮动的阀片，浮阀可随气体流量的变化自动调节开度，可避免漏液，操作弹性大，造价低，且安装检修方便，但对材料的抗腐蚀性能要求高。
Ⅱ、筛孔塔。
结构简单、造价低廉、筛板塔压降小、液面落差也较小、生产能力及塔板效率都较泡罩塔高，故应用广泛。
Ⅲ、泡罩塔。
其气体通道是升气管和泡罩，由于升气管高出塔板，即使在气体负荷很低时也不会发生严重漏液，操作弹性大，升气管为气液两相提供了大量的传质界面。
但泡罩塔板结构复杂，成本高，安装检修不便，生产能力小。
综合考虑最终选择筛孔式精馏塔。
（2）、设计板式塔的要求及简易流程
首先应根据已给定的操作条件，由图解法或解析法求得理论塔板数、选定或估算塔板效率，从而测得实际塔板数，然后对以下内容进行设计或计算：
Ⅰ、塔高的计算。
包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度，以及裙座的高度。
Ⅱ、塔径的计算。
Ⅲ、塔内件的设计。
主要是塔盘的工艺和结构设计，此多此还包括，塔的进出口、防冲档板、防涡器、除沫器等的设计计算。
设计流程简略图流程：
装置的有关操作条件→给定的塔板设计条件→确定塔径→溢流区的设计→气液接触区的设计→各项核对计算。
一、设计方案的确定
1、操作压力
蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。
应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。
例如对于热敏感物料，可采用减压操作。
本次设计为一般物料因此，采用常压操作。
2、进料状况
进料状态有五种：
过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。
但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。
这样塔的操作比较容易控制。
不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。
本次设计采用泡点进料即q=1。
3、加热方式
蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。
便可以直接采用直接加热。
直接蒸汽加热的优点是：
可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。
塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。
但对有些物系。
当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。
4、冷却方式
塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。
如果要求的冷却温度较低。
可考虑使用冷却盐水来冷却。
5、热能利用
蒸馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。
因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。
因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。
本设计任务为分离苯—氯苯混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏方法，设计中采用泡点进料，将混合料液经预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。
其余部分作为塔顶产品经冷却后送入储罐。
该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜部分采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送入储罐。
工艺流程图见附图。
查阅得知苯和氯苯的一些性质如下：
（
1.苯和氯苯的物理性质
表1.1苯和氯苯的物理性质
项目
分子式
相对分子质量
沸点
临界温度/。
c
临界压力/kpa
苯（A）
C6H6
78.11
80．1
288.5
6833.4
氯苯（B）
C6H5Cl
112.56
131.8
359.2
4520
2.苯－氯苯的气液相平衡数据
表1.2苯－氯苯的气液相平衡数据
沸点温度
t ℃
苯的组成
沸点温度
t ℃
苯的组成
液相
气相
液相
气相
80.02
1
1
120
0.129
0.378
90
0.69
0.916
130
0.0195
0.0723
100
0.447
0.785
131.8
0
0
110
0.267
0.61
3.组成饱和蒸气压
表1.3苯－氯苯的组成饱和蒸气压
温度℃
80
90
100
110
120
130
131.8
mmhg苯
760
1025
1350
1760
2250
2840
2900
mmhg氯苯
148
205
293
400
543
719
760
二、精馏塔的物料衡算
1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量M苯=78.11kg/kmol
氯苯的摩尔质量M氯苯=112.56kg/kmol
2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
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