塔的物料衡算 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量 原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量    物料衡算 总物料衡算 即 易挥发组分物料衡算 即 由和解得 物系常数的求解 温度的求解 表苯甲苯平衡数据 温度 液相中苯的摩尔 分数 气相中苯的摩尔 分数 温度 液相中苯的摩尔 分数 气相中苯的摩 尔分数 密度的计算 取单板压降为 精馏段平均操作压强为  提馏段平均操作压强为  精馏段气体平均密度 提馏段气体平均密度 吉林化工学院化工原理课程设计 摘要 本次设计是针对二元物系的精馏问题进行分析选取计算核算绘图等，是较完整的精馏设计 过程。我们对此塔进行了工艺设计，包括它的进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结 果进行了汇总。 此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备，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，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。本文是精馏塔及其进料预 热的设计，分离摩尔分数为的苯甲苯溶液，使塔顶产品苯的摩尔含量达到，塔底釜液摩尔分 数为。 综合工艺操作方便经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯甲苯进行分离提纯，塔板 为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为。根据经验式算得全塔效率为。塔顶使用全凝器， 部分回流。精馏段实际板数为，提馏段实际板数为。实际加料位置在第块板。精馏段弹性操作 为，提馏段操作弹性为。全塔塔径为。通过板压降漏液液泛液沫夹带的流体力学验 算，均在安全操作范围内。确定了操作点符合操作要求。 关键词苯甲苯精馏热量衡算精馏塔设计全塔效率操作弹性吉林化工学院化工原理课程设计 第章绪论 筛板精馏塔是炼油化工石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。它的出现式 本设计采用间接蒸汽加热，加热设备为再沸器。本设计不易利用直接蒸汽加热，因为直接蒸汽的加 入，对釜内溶液起定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率定前提下，釜液浓度相应降低， 故需在提馏段增加塔板以达到生产要求，从而又增加了生产的费用，但也增加了间接加热设备。 操作压力的选取 本设计采用常压操作，般，除了热敏性物料以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，循环水将 馏出物冷凝下来的系统都应采用常压蒸馏。在化工设计中有很多加料状态，这次设计中采用气液混合物 进料。 回流比的选择 对于般体系最小回流比的确定可按常规方法处理，但对于些特殊体系，如乙醇水体系则要特殊 处理，该体系最小回流比的求取应通过精馏段操作线与平衡线相切得到。而适宜回流比的确定， 应体现最佳回流比选定原则即装置设备费与操作费之和最低，般经验值为 塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 塔顶选用全凝器，塔顶冷却介质采用自来水，方便实惠经济。 板式塔的选择 板式塔工艺尺寸设计计算的主要内容包括板间距塔径塔板型式溢流装置塔板布置流体 力学性能校核负荷性能图以及塔高等。其设计计算方法可查阅有关资料。塔板设计的任务是以流经塔 内气液的物流量操作条件和系统物性为依据，确定具有良好性能压降小弹性大效率高的塔板 结构与尺寸。塔板设计的基本思路是以通过块板的气液处理量和板上气液组成，温度压力等条 件为依据，首先参考设计手册上推荐数据初步确定有关的独立变量，然后进行流体力学计算，校核其是 否符合所规定的范围，如不符合要求就必须修改结构参数，重复上述设计步骤直到满意为止。最后给制 出负荷性能图，以确定适宜操作区和操作弹性。塔高的确定还与塔顶空间塔底空间仅迟于泡罩塔 年左右，当初它长期被认为操作不易稳定，在本世纪年代以前，它的使用远不如泡罩塔普遍。其后因 急于寻找种简单而价廉的塔型，对其性能的研究不断深入，已能作出比较有把握的设计，使得筛板塔 又成为应用最广的种类型。 精馏流程设计方案的确定 本设计任务为分离苯甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用气液 混合物进料，将原料液通过预热器加热至温度后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液 在泡点下部分回流至塔内，其余部分作为塔顶产品冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流 比较小，故操作回流比取最小回流比的倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 流程参见附图。 设计思路 在本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馏分离，简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的 部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分离，是精馏塔的基本原理。实际上，蒸馏装置 包括精馏塔原料预热器蒸馏釜冷凝器釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不 同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏，我们这次所用的就是筛板式连续精馏塔。蒸馏是物料在塔内的多次部分 汽化与多次部分冷凝所实现分离的。热量自塔釜输入，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，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。要保持塔的稳定性，流程 中除用泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。回流比是精馏操作的重要工艺条件。选择的原则是使设 备和操作费用之和最低。在设计时要根据实际需要选定回流比。 精馏方式的选定 本设计采用连续精馏操作方式，其特点是连续精馏过程是个连续定态过程，能小于间歇精馏过 程，易得纯度高的产品。 吉林化工学院化工原理课程设计 加热方 吉林化工学院化工原理课程设计 提馏段液相平均表面张力 相对挥发度的求解      精馏段平均相对挥发度 提馏段平均相对挥发度 全塔平均相对   挥发度 板数的确定 最小回流比及操作回流比的求解 气液相平衡方程为  进料线方程为 联立两方程求得交点的坐标为 ， 分析定板数下的最小回流比可得 表 吉林化工学院化工原理课程设计 作图可得 取操作回流比为 理论板数的求解 精馏段操作线方程为 提馏段操作线方程为加料板出液相组成中苯的黏度 ⇒加料板液相组成中甲苯的黏度 加料板出液相的黏度 ⇒塔底液相组成中苯的黏度 ⇒塔底液相组成中甲苯的黏度 塔底液相的黏度 精馏段液相平均黏度  提馏段液相平均黏度 全塔液相平均黏度吉林化工学院化工原理课程设计  实际板数的求解 精馏段效率  提馏段效率  全塔效率  精馏段实际板数 ，取块 提馏段实际板数 ，取块 全塔实际板数 ，取块不包括再沸器 有上述计算可知 精馏段实际板数取，提馏段实际板数为包括塔底再沸器，全塔板数为包括塔底再沸器 塔气液相负荷的求解 气相密度的求解 气相 气液平衡线方程为 采用逐板法求解得 表塔板气液相组成 板上液相组成板上气相组成 精馏段理论板数为七，第八块板为加料板，全塔板数为十五包括塔底再沸器吉林化工学院化工原理课程设计 物系黏度的求解 表苯甲苯的黏度 温度 ⇒塔顶液相组成中苯的黏度 ⇒塔顶液相组成中甲苯的黏度 塔顶液相的黏度 ⇒ 吉林化工学院化工原理课程设计 利用上表中的数据，用数值插值法确定。 塔顶温度⇒ 进料板上温度⇒ 塔底温度⇒ 精馏段平均温度 提馏段平均温度 气相组成的求解 根据所求温度，利用表，采用插值法求得各气相组成 塔顶气相组成 ⇒ 利用表直接查得进料板处气相组成 ⇒ 塔底气相组成 ⇒ 平均分子式量的求解 物料相对平均分子量  精馏段平均液相组成 精馏段平均气相组成 精馏段液相平均分子量 精馏段气相平均分子量 提馏段平均液相组成⇒ 提馏段平均气相组成⇒  提馏段液相平均分子量精馏段气相平均分子量 物系中苯的质量分数的求解 塔体主要部位液相组成中苯的质量分数的计算 设苯的质量分数为，其相应液相  ⇒加料板温度下液相中甲苯的表面张力 进料版温度下液相的平均表面张力  ⇒塔底混合液中苯的表面张力  ⇒塔底混合液中甲苯的表面张力  塔底液相的平均表面张力  精馏段液相平均表面张力 板设计的基本思路是以通过块板的气液处理量和板上气液组成，温度压力等条 件为依据，首先参考设计手册上推荐数据初