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苯甲苯

化工原理与化工设备机械基础课程设计

课题名称：分离苯-甲苯混合液的浮阀式精馏塔工艺设计

专业：化学工程与工艺

姓名：胡晓雪

学号：040740226

指导老师：谭志斗老师、周红艳老师

设计日期：2010-06-14

摘要

精馏操作对塔设备的基本要求：精馏是气.液两相间的传质过程，所以作为气——液传质的塔设备，就必须使气，液两相得到最密切而又最充分的接触。浮阀塔广泛用于精馏，吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。

浮阀塔的主要有点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较简单。

关键词：精馏传质浮阀塔

Abstract: The operation of rectification on the equipment required is ：rectification is the two of the quality gas –liquid of mass–transfer course, as gas –liquid the spread of the equipment, it must be made, the two are closest and most fully. The valve tower is widely used to absorbtion and desorption rectification, etc. Its main characteristic is on board the hole with a change of the valve stem from the surrounding a steady rate of the tower on the level of layer 2 in contact with valve in the size of the flow of gases The valves are of the tower is large in capacity, the operation, the greater efficiency and its pressure fall down and the level of smaller, low cost, the structure is simple.

Key words：rectification mass–transfer valve tower

目录第一章前言

1.塔设备在化工生产中的作用和地位

2.设计背景

3.设计任务及要求

4.问题研究

5.相关物性参数

6.苯甲苯在工业上的用途

第二章塔的工艺的计算

1.温度的分布

2.物料衡算

3.塔板的计算

4.塔的工艺条件及物料数据计算

5.塔径的计算

6.塔板结构的确定

7.流体力学的计算

8.精馏流程图

第三章塔的结构设计

1.手孔与人孔

2.群座

3.塔高的计算

第四章强度校核

1、设计条件

3、塔设备质量载荷计算

4、风载荷和风弯矩的计算

5、地震弯矩的计算

6、偏心弯矩的计算

7、各种载荷引起的轴向应力

8、塔体和群座危险截面的强度与稳定校核

9、塔体与水压试验和吊装时的应力校核

10、基础环设计

11、地脚螺栓计算

第1章前言

1.1塔设备在化工生产中的作用和地位

塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，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个方面，都有非常重大的影响。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。

1.2设计背景

在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、设计工作，加速了我国塔技术的开发。

国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。

1.3 设计任务及要求

进料量每年1000吨，原料中含苯40%（质量分数），以泡点状态送入塔内。要求塔顶馏出物含苯98.5%（重量），塔釜残液中含苯不大于2.5%。

1.4 问题研究

本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。之后，计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校

核。

1.5 相关物性参数

（1）苯和甲苯的物理参数

分子式相对分子质量沸点℃临界温度℃临界压力MPa

甲苯（B）92.11g/mol 110.6 318.57 4.109

(2)饱和蒸汽压

苯甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算

A B C

苯 6.9419 2769.42 -53.26

甲苯7.0580 3076.65 -54.65

(3)苯甲苯的相对密度

温度℃80 90 100 110 120 苯815 803.9 792.5 780.3 768.9 甲苯810 800.2 790.3 780.3 770.3

(4)液体表面张力

80 90 100 110 120 苯21.27 20.06 18.85 17.66 16.49 甲苯21.69 20.59 19.94 18.41 17.31

(5)苯甲苯液体粘度

mPa 80 90 100 110 120 苯0.308 0.279 0.255 0.233 0.215 甲苯0.311 0.286 0.264 0.254 0.228

1、6苯甲苯在工业上的用途

苯是工业上一种常用溶剂，主要用于金属脱脂。苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。

苯在工业上最重要的用途是做化工原料。苯可以合成一系列苯的衍生物：

苯与乙烯生成乙苯，后者可以用来生产制塑料的苯乙烯

与丙烯生成乙丙烯，后者可以经乙丙苯法莱生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚制尼龙的环己烷

合成顺丁烯二酸酐

用于制作苯胺的硝基苯

用于农药的各种氯苯

合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯

合成氢醌、蒽醌等化工产品

2.甲苯在工业上的用途

甲苯可用作生产苯和许多其他化工产品的原料。如油漆、清漆、亮漆、粘合剂及油墨制造业及天那水配方用之稀释剂，树脂溶剂；化学及制造业用之溶剂；尤以萃取及脱脂两工序最为适合。另也为化学合成用之原料。还可用作汽油的掺合组分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纤维素的溶剂。由甲苯生产的一系列中间体，称甲苯系中间体。化工方面主要用以生产苯及二甲苯，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。

第2章塔的工艺计算

2.1

塔温的分布

苯和甲苯的混合物是服从拉乌尔定律的理想溶液。在常压下它们的蒸汽压及汽液平衡数据，如下表所示：

表一苯和甲苯的蒸汽压及汽液平衡数据

）

（C t

KPa P 苯

KPa

甲苯

()

分数摩尔苯

()

分数摩尔苯

80.02 101.3 39.0 1.000 1.000 84.0 114.1

44.5

0.816 0.919 88.0 128.4 50.8 0.651 0.825 92.0 144.1 57.8 0.504 0.717 96.0 161.3 65.6 0.373 0.594 100.0 180.0 74.2 0.256 0.455 104.0 200.3 83.6 0.152 0.300 108.0 222.4 94.0 0.057 0.125 110.6

237.7

101.3

由表一数据作如图2-1等压曲线（t-x 图）和图2-2气液平衡曲线（y-x 图）。将进料、塔顶和釜液的浓度以摩尔分数表示为：

44.092

6078%4078%40=+=f x 987.013

.92%

5.111.78%5.9811.78%5.98=+

x 0294.013

.92%

5.9711.78%5.211.78%5.2=+

1—汽相 2—液相图2-1 苯-甲苯的等压曲线

根据图2-1可确定它定、塔釜和进料温度分别为：

C t C t C t F w

D 00094,108,82===由于沸点进料（q=1）

，由图2-1和图2-2可得与进料液体相平衡的蒸汽组成66.0=F y ，由式（3-53a ）得最小回流比：

486.144

.066.066

.0987.0min =--=--=

F F F D x y y x R

表二苯--甲苯物系在某些温度t 下的a 值（附x 值）

α 2.60 2.56 2.53 2.49 2.46 2.43 2.40 2.37 2.35 x 1

0.816 0.651 0.504 0.373 0.257 0.152 0.057 0

塔顶的相对挥发度：

α=

塔釜的相对挥发度：

α=2.37

则全塔的平均相对挥发度：

α==2.48

2.2 物料平衡

F=1388.89(Kg/h)

D F +=

由上述方程式可求: F=1388.89(Kg/h)

)/（51.537h Kg D =)

）/（38.851h Kg W =

即：F=16.157(Kmol/h) D=6.866(Kmol/h) W=9.282(Kmol/h) 操作回流比：

2)2~1.1(==R R

液相流量：

）/（732.13866.62h Kmol D R L =?=?=

气相流量：

）/（598.20866.6)10.2()1(h Kmol D R V =?+=?+= 2.提馏段液相流量：

16.157=29.889(Kmol/h) 气相流量：

）/（598.201h Kmol V V ==

2.3 塔板数的计算

2.3.1逐板计算法精馏段操作线方程：x+ 平衡方程:

其中，a=2.48 R=2 代入上述两式得：

提留段的操作线方程：

所以，不包括再沸器全塔所需的理论塔板数为14块，精馏段8块，提留段6块。

苯--甲苯在某些温度下的粘度：

t 100

μ==0.44*0.284+0.56*0.291=0.2923(mPa.s)

μ表示以加料摩尔组成为准的液体的平均摩尔粘度。

可以简单的用以下近似公式计算塔的总效率：

精馏段的实际板数为：

3.1360315

.08

精==

(层) 取14（层）

提馏段的实际板数为：

9.960315

.06

精==

N （层）

取10（层）

实际是在第14块塔板进料的。 2.4塔的工艺条件及物料数据计算（一）、操作压力

塔顶的压强取每层塔板的压降0.7KPa 则进料板的压强：塔底压强：

精馏段的平均压强：P=106.2KPa 提留段的平均压强：（二）、平均相对分子质量

1、塔顶：

进料板：y=0.654 x=0.44

则精馏段平均相对分子质量：

1、液相平均密度

①塔顶：

②进料板：

所以精馏段液相平均密度： 2、气相密度： 2.5 塔径计算 2.5.1 精馏段：

取板间距()米3.0=T H ，板上清液层高度为()米07.0=L h ，则分离空间()米23.0=-=L T e h H H 。

0405

.093.254.80716.000039.02

1=???

???=???

? ?????? ??s

V L v

L s

l ρρ

查负荷系数图得： C=0.085 苯在C 082时的表面张力为厘米）/（达因05.20=σ

由公式

.02020??

?=c 可求得：

0655.02120075.02

.0=???

? ??=

σC

由公式可求得最大允许空塔速度为：

秒）

/（米408.193

..293

.254.8070855.0最大=-?

=u 适宜空塔速度：

秒）/（米20.1408.185.0=?=u

塔径由公式u

V D s

785.0求得：

()米404.020

.1785.016

.0=?=

2.5.2 提馏段

液体密度：）/（0.79331m Kg L =ρ 汽相重度： 93.21

ρ）

/（3m Kg

提馏段液相流量： 16.157=29.889(Kmol/h) 气相流量：

液体体积流量：

蒸汽的体积流量：

/（10976.033

m L -?=）

/（598.201h Kmol V V ==

1003

.093.20.79316

.010

976.02

111

=???

? ????=

??? ?

?????? ??-V L S S V L ρρ

查负荷系数图得：

075.01=C

甲苯在C 0109时的表面张力为厘米）

/（达因2.18=σ 由公式2

.02020???

? ??=σσc c 求得：

0736.02.1820075.02

.01=???

??=

σC

由公式'

''max

V V L C u

ρρρ-?

=求得最大允许空塔速度为：）/（732.093

.293

.27930736.0'max s m u =-?

适宜的空塔速度：

塔径公式'

785.0V u D =求得：

根据计算，精馏段和提馏段塔径选用D=0.6(米)，

2.6 塔板结构的确定

根据塔径和液体的流量，选用弓形降液管，塔板采用电流程和分块式组装。 2.6.1 降液装置

1.偃长取

()米39.06.065.0;65.0=?==w w

L D

L 2.偃高

由公式 667

.044.2???

? ???+=+=w w ow w l L

h h h h 求得

（1）精馏段

???

???-=1184.2w h l w

L L E h h 如

667

.039.0360000039.084.270???

????-==59.776（毫米）

（2）提馏段

如

667

.011

1184.2???

? ???-=w h l w L L E h h

上下两段偃高均选用60毫米。 3.降液管面积当

65.0=D

L w

时，由查表得： 07.06.012.0,12.0=?==d d

W D

W ()()

米0157.06.0785.0068.0,068.0=??==f T

f A A A 塔的相对操作面积为：

()%4.86%100068.021=??-

4.液体在降液管中的停留时间由公式S

L H ?=

f A τ求各段的停留时间：

（1）精馏段

()秒51.1610

39.04

.00157.03

>=??=

-τ （2）提馏段

()秒54.610

976.04

.00157.03

'>=??=

-τ

5.降液管下端与下层塔板间的距离0h

精馏段和提馏段降液管下端与塔板间出口处的液体流速分别取

()()秒/米175.0及秒/米1.01==D D u u

由公式()米0D

w S W L L h ?=

可求得0

（1）精馏段 ()米01.01

.039.01039.030

=??=-h

()米014.0175

.039.010976.0310

=??=-h

上下两段均选用()毫米150=h 2.6.2 浮阀的布置

选用十字架型圆盘浮阀，阀径为φ50毫米，阀重30～32克，塔板上孔径为φ40毫米，最大开度8毫米。

1.阀孔速度由公式[]53

.00103???

??=V kp

p u 求阀孔的临界速度（或选定适宜的阀孔动能因数0F ，求

出阀孔速度0u ）。

（1）精馏段：

[]

61.693.210353

.00=???

??=kp

u （米/秒）

（2）提馏段：

[]

92.686.210353

.01

0=???

? ??=kp

u （米/秒）

上下两段相应的阀孔动能因数为：

.1193.261.60=?=F

33.1168.292.610=?=F 均属正常操作范围。

2.开孔率由公式%1000

u u k

φ求得：（1）精馏段：

.1168.292.60=?=F

（2） %2.18%10061

.620

.1=?=φ （2）提馏段

%3.17%10092

.620

.11=?=

考虑到塔板加工方面起见，上下两段的开孔率均采用%18=φ。 3.阀孔总面积

由公式%0φ?=T A A 求得：068.0=T

A A =0.0175

()

20米046.0%18257.0=?=A

4.浮阀总数由公式()

0785.0d A N ?=

求得：

()

6.3604.0785.0046.02

0=?=

取整为37（个）

5.塔板上布置浮阀的有效操作面积已知204.0=d w

取070.0=F w ；;05.0=C W 由公式可求：

()F d W W D

x +-=

()070.0204.02

.0+-=

x =0.026（米）

()米0.25050.00.6W D =-=-=

精馏塔苯和甲苯

齐齐哈尔大学化工原理课程设计题目苯—甲苯精馏学院食品与生物工程学院专业班级食工145 学生姓名鲁聿指导教师佟白成绩 2016 年11 月23 日

摘要本次课程设计是利用板式精馏塔分离苯-甲苯，采取连续精馏已得到纯度较高的馏出物，根据已给出的设计条件，我们操作条件选取了泡点进料，操作压力选为4Kpa，具体设备选取筛板塔，筛板塔具有结构简单，造价低，效率高等优点，但易堵塞，不宜处理粘性大、脏的和带固体粒子的料液。设计过程中根据要求对精馏塔的结构尺寸进行了准确计算和相关流体力学校核，以及接管尺寸的计算，绘制出了装配图。工业上对塔设备的主要要求: (１) 气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。(２) 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。(３) 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。(４) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。(５) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。(６) 塔内的滞留量要小。实际上,任何塔设备都难以满足上述要求,因此,设计者应根据塔型特点,物系性质,生产工艺条件,操作方式,设备投资.操作与维修费用等技术经济评价以及设计经验等因素,依矛盾的主次,综合考虑,选择适宜的塔型。关键词：苯甲苯分离过程：精馏塔

Abstract This course is designed for separation of benzene and methylbenzene by distillation column, taking distillate continuous distillation has high purity, according to the design conditions have been given, we select the operating conditions of bubble point feed operation pressure is 4Kpa, the specific equipment selection of sieve plate tower, plate tower has the advantages of simple structure, low cost, efficiency the advantages, but not easy to be blocked, the viscous, dirty and solid particles of liquid. According to the requirements of the design process, the structure size of the distillation column was calculated and correlated with the fluid mechanics and the calculation of the nozzle size.The main requirements of tower equipment industry: (1) gas (steam), liquid processing capacity, production capacity is large, still without entrainment, a liquid blocking or flooding damage operation phenomenon. (2) the operation stability, flexibility, i.e. when the tower equipment gas (steam), liquid loading of a wide range of changes, still can stabilize the operation in the mass transfer efficiency under the conditions of high reliability and should ensure long-term continuous operation must have the.(3) the fluid flow resistance is small, the fluid flow through the device of the small pressure drop, which will greatly reduce the power consumption, thereby reducing operating costs. For vacuum distillation operation, too much pressure drop will make the entire system can not maintain the necessary vacuum degree, the ultimate failure of the operation of the system. (4) the structure is simple, the material consumption is small, and the manufacture and installation are easy. (5) corrosion resistance and not easy to plug, convenient operation, adjustment and maintenance. (6) retention tower to be small.

苯-甲苯精馏塔课程设计报告书

课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯混合体系分离过程设计二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定原料：苯、甲苯年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2

设计容摘要：精馏是分离液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到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图一、简介塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯

苯甲苯

应化2006-2 太井超课程设计- 1 - - 1 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计化工原理课程设计苯―甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计学院、系：化学工程学院专业班级：应用化学0６级2班学生姓名：太井超（120063301005）指导教师：张泉泓赵振宁成绩： 200９年６月２日应化2006-2 太井超课程设计- 2 - - 2 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计

目录序言 (3) 第一部分工艺设计物料衡算 (4) 塔顶温度、塔底温度及R min (4) 确定最佳操作回流比及塔板层数 (7) 第二部分结构设计塔顶实际气液相体积流量 (18) 塔板间距H T 的选择 (19) 确定液泛的动能参数 (19) 计算液泛速度U F （U max ） (19) 空塔气速U G (19) 确定溢流方式 (19) 根据V G 求D (20) 计算圆整后实际气速 (20) 确定溢流堰高度h w 及堰上液层高度h ow (20) 板面筛孔位置设计 (21) 水力学性能参数的计算、校核 (21) 负荷性能图及操作性能评定 (25) 筛板塔工艺设计计算结果总表 (27) 第三部分结束语结束语………………………………………………………………… 28 应化2006-2 太井超课程设计- 3 -

序言 - 3 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计应化2006-2 太井超课程设计- 4 -

苯—甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计第一部分工艺设计一、物料衡算原料苯（78/Mkgkmol=）甲苯（92/Mkgkmol=）馏出液中低沸点组分的含量不低于0.97(质量分率) 进料组成0.6780.63890.60.47892F x==+ 流出液组成0.97780.97440.970.037892D x==+ 14000/Fkgh= 将F换成/kmolh 平均摩尔质量0.6389780.36119283.055/Mkgkmol=×+×= 14000/168.563/83.055/kghFkmolhkgkmol== 回收率0.98DAF DxFxη== 0.97440.98168.5630.6389D×=× 流出液的流量0.98168.5630.6389108.314/0.9744Dk××== 釜底流量168.563108.31460.249/WFDkmolh=?=?= 易挥发组分（苯）物料衡算 FD FxDxWx=+ 釜底组成 168.5630.6389108.3140.974460.2490.03575FDw FxDxxW?×?×=== 二、塔顶温度、塔底温度及min R 1、确定操作压力 760PmmHg=顶 - 4 -化学工程学院应化2006-2 太井超化工原理课程设计应化2006-2 太井超课程设计- 5 -

气相色谱法分离苯和甲苯

气相色谱法分离苯和甲苯姓名：曲连发学号：2011302110074 院系：动科动医学院一．实验内容 1.熟悉气相色谱仪的构造； 2.了解HP-6890N型气相色谱仪的使用方法； 3.进行苯和甲苯的气相色谱分析，并通过保留时间对组分定性。二．实验目的 1.通过实验熟悉气相色谱仪的主要构造，掌握基本使用方法，了解氢火焰例子化监测器的工作原理和应用范围，掌握利用保留时间对物质定性的方法； 2.掌握归一化法的原理以及定量分析方法； 3.掌握外标法和外标工作曲线法在气相色谱定量分析中的应用。三．实验原理 ◆气相色谱仪的一般流程： 1.气路系统由载气源、载气压力盒流速控制装置、载气压力盒流速显示三部分组成。 ?黑色外表的高压钢瓶内装氮气，作为载气； ?绿色外表的高压钢瓶内装氢气、氧气，作为燃气。 ?转子流量计显示的是柱前流速，不能反映色谱柱内真实的流速。 2.进样系统 ?进样器：分为手动进样针和自动进样器。

?气化室：“20℃法”即其内温度要高于样品沸点的20℃。 3.分离系统 ?分为填充柱和毛细管柱，现在多用弹性石英的毛细管柱，其渗透性大，速度快，柱效高。 4.检测系统 ?热导池检测器：通用型、浓度型； ?氢火焰离子化检测器：通用型、质量型； ?氮-磷检测器：选择型、质量型； ?电子俘获检测器：选择型、质量型、 5.记录和数据处理 6.温度控制系统 ◆气相色谱分离原理：试样中的各组分在色谱分离柱中的两相（固定相和流动相）间反复进行分配，由于各组分在性质和结构上的差异，使其被固定相保留的时间不同，随着流动相的移动，各组分按一定次序流出色谱柱。四．色谱条件仪器型号：Agilent 6890 N型气相色谱仪；色谱柱：HP-5弹性石英毛细管柱(30mx0.32mmx0.5μm)；检测器：FID(氢火焰离子化检测器)；检测器温度：250℃；

分离苯-甲苯筛板式精馏塔设计[优秀]

食品工程原理课程设计说明书筛板式精馏塔设计

目录第一部分概述一、设计题目 (3) 二、设计任务 (3) 三、设计条件 (3) 四、工艺流程图 (3) 第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定 (4) 二、精馏塔的物料衡算 (4) 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4) 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4) 3.物料衡算原料处理量 (4) 三、塔板数的确定 (4) N的求取 (4) 1.理论板层数 T 2.实际板层数的求取 (6) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6) 1.操作压力计算 (6) 2.操作温度计算 (6) 3.平均摩尔质量计算 (6) ⑴塔顶摩尔质量计算 (6) ⑵进料板平均摩尔质量计算 (6) ⑶提馏段平均摩尔质量 (7) 4.平均密度计算 (7) ⑴气相平均密度计算 (7) ⑵液相平均密度计算 (7) 5.液相平均表面张力计算 (7) ⑴塔顶液相平均表面张力计算 (7) ⑵进料板液相平均表面张力计算 (7) 6.液相平均粘度计算 (8) ⑴塔顶液相平均粘度计算 (8) ⑵进料板液相平均粘度计算 (8) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8) 1.塔径的计算 (8) 2.精馏塔有效高度计算 (9) 六、塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 1.溢流装置计算 (9) l (9) ⑴堰长 W h (9) ⑵溢流堰高度 W

⑶弓形降液管宽度d W 和截面积f A ..........................9 2.塔板布置....................................................................................................9 ⑴塔板的分块.............................................9 ⑵边缘区宽度确定.........................................9 ⑶ 开孔区面积计算........................................9 ⑷筛孔计算及其排列 (10) 七、筛板的流体力学验算 (11) 1.塔板压降....................................................................................................11 ⑴干板阻力c h 计算........................................11 ⑵气体通过液层的阻力L h 计算..............................11 ⑶液体表面张力的阻力 h 计算..............................11 2.液面落差...................................................................................................12 3.液沫夹带...................................................................................................12 4.漏液...........................................................................................................12 5.液泛.. (12) 八、塔板负荷性能图 (13) 1.漏液线.......................................................................................................13 2.液沫夹带线...............................................................................................13 3.液相负荷下限线.......................................................................................14 4.液相负荷上限线.......................................................................................14 5.液泛线.......................................................................................................14 九、设计一览表.. (16) 十、参考文献 (17)

程设计(苯—甲苯分离板式精馏塔).

课程设计任务书 2009～2010学年第二学期学生姓名：_石华端专业班级：_07级应用化学_ 指导老师：_______ 工作部门：_______ 一．课程设计题目设计一台苯—甲苯分离板式精馏塔二．设计要求 1、设计一座苯-甲苯连续精馏塔，具体工艺参数如下：原料苯含量(m/m)：（25+0.5）% 原料处理量：2万t/a 产品要求（m/m）：x D = 0.98，x W=0.02 2、操作条件塔顶压力：常压进料热状况：泡点进料回流比：自选单板压降：≤0.7kPa 加热方式：间接蒸气加热冷凝方式：全凝器，泡点回流年操作时数：8000h 3、塔板类型浮阀塔板（F1重阀）三．课程设计内容 1、精馏塔的物料衡算及塔板数的确定 2、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计 3、精馏塔的塔体及塔板工艺尺寸计算 4、塔板的流体力学验算 5、塔板的负荷性能图的绘制 6、精馏塔接管尺寸计算 7、绘制带控制点的生产工艺流程图(A3 图纸) 8、绘制主体设备图(A2图纸) 四．进度安排 1.课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计书； 2.设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务； 3.计算设计阶段：物料衡算，热量衡算，主要设备工艺尺寸计算，塔盘工艺尺寸计算及流体力学计算;

4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。

1. 课程设计的目的化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。通过课程设计达到如下目的： 1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化； 2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力； 3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法； 4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图； 5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力； 6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力； 7．学会编写设计说明书。 ⒉课程设计题目描述和要求本设计的题目是苯-甲苯浮阀式连续精馏塔的设计，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，采用连续操作方式，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：生产能力：2万吨/年(料液) 原料组成： 25%苯，60%甲苯（摩尔分数，下同）产品组成：馏出液98%苯，釜液2%苯操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：间接蒸汽加热回流比：R=（1.2～2）Rmin 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器←→塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，

连续精馏塔内分离苯、甲苯混合物

课程设计任务书课程名称综合课程设计1 课程代码80s06210 设计时间指导教师专业班级一、课程设计任务（题目）及要求（一）设计任务：筛板塔设计在一常压操作的连续精馏塔内分离苯、甲苯混合物，原料液处理量为5500kg/h、组成为0.5(苯的质量分数，下同)，要求塔顶馏出液的组成为0.96，塔底釜液的组成为0.01。设计条件如下：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E T=52% 气候条件忽略试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。设计基本资料见主要参考资料。（二）设计要求 1、学生应在老师指导下独立完成，题目不可更换。 2、查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。 3、最后提交的课程设计成果包括： a) 课程设计说明书纸质文件。 b) 课程设计说明书电子文件。 c) 课程设计计算电子表格文件。二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求） 1、分析课程设计题目的要求； 2、写出详细设计说明； 3、写出详细计算过程、经验值的取舍依据； 4、设计完成后提交课程设计说明书； 5、设计说明书应内容充实、写作规范、项目填写正确完整、书面整洁、版面编排符合要求。 6、计算过程使用的符号符合参考资料中的要求，设计内容按参考资料[2]121页设计示例执行。理论塔板数的求取用逐板计算法。A f和W d的求取按自己推导的公式进行。三、主要参考资料 [1] 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社,2002年6月. [2] 陈敏恒，潘鹤林.化工原理（少学时）.华东理工大学出版社，2008年8月. 指导教师（签名）：教研室主任（签名）：

苯甲苯分离装置设计解析

中南民族大学化学工程与工艺专业化工原理课程设计苯—甲苯分离装置设计设计者: 田源学号: 10081220 班级: 10级3班指导老师: 刘冰设计时间:2013.11.18—2013.12.22

课程设计任务书指导教师（签名）：教研室主任（签名）：

目录 1概述 (5) 1.1 与物性有关的因素 ............................................................................................................ 5 1.2 与操作条件有关的因素 .................................................................................................... 5 2流程的确定及说明 (5) 2.1塔板形式 ........................................................................................................................... 5 2.2精馏方式 ........................................................................................................................... 5 2.3进料状态 ........................................................................................................................... 6 2.4冷凝方式 ........................................................................................................................... 6 2.5加热方式 ........................................................................................................................... 6 2.6加热器 ............................................................................................................................... 6 2.7操作压力 ........................................................................................................................... 7 2.8 回流方式 ........................................................................................................................... 7 3精馏塔的设计计算 ................................................................................................................ 7 3.1基础数据 ........................................................................................................................... 7 3.2物料衡算 . (7) 3.3塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为： VD t 、LD t 、F t 、 W t (8) 3.4平均相对挥发度α ................................................................................................... 9 3.5回流比的确定 ..................................................................................................................... 9 3.6热量衡算 .. (9) 3.6.1加热介质的选择 ...................................................................................................... 9 3.6.2冷却剂的选择 ........................................................................................................ 10 3.6.3热量衡算 ................................................................................................................ 10 3.7理论塔板数计算 (12) 3.7.1板数计算 ................................................................................................................ 12 3.7.2塔板效率 ................................................................................................................ 13 3.8精馏塔主要尺寸的设计计算 . (14) 3.8.1流量和物性参数的计算 ........................................................................................ 14 3.8.2塔径设计计算 .. (16) 4附属设备及主要附件的选型计算 (19) 4.1．冷凝器 ............................................................................................................................ 19 4.2再沸器 ............................................................................................................................... 20 4.3塔内其他构件 . (20) 4.3.1.塔顶蒸汽管 ............................................................................................................ 20 4.3.2.回流管 .................................................................................................................... 21 4.3.3.进料管 .................................................................................................................... 21 4.3.4.塔釜出料管 ............................................................................................................ 21 4.3.5除沫器 .................................................................................................................... 22 4.3.6液体分布器 ............................................................................................................ 22 4.3.7液体再分布器 ........................................................................................................ 23 4.3.8填料支撑板的选择 (24)

化工原理苯和甲苯的分离项目设计方案

化工原理苯和甲苯的分离项目设计方案第1章绪论精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 1.1概述高径比很大的设备称为塔器。塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备,更是成为化工、炼油生产中最重要的设备之一。常见的可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收，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、减湿等。而工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。

根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。它们都可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。而板式塔又大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。根据设计任务书，此设计的塔型为筛板塔。筛板塔是很早出现的一种板式塔。五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大20-40%，塔板效率高10-15%，压力降低30-50%，而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板（孔径可达20-25mm），导向筛板等多种形式。筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分。工业塔常用的筛孔孔径为3-8mm，按正三角形排列。空间距与孔径的比为2.5-5。近年来有大孔径（10-25mm）筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，便。只是漏液点低，操作弹性小。筛板塔的特点如下：（1）结构简单、制造维修方便（2）生产能力大，比浮阀塔还高。（3）塔板压力降较低，适宜于真空蒸馏。（4）塔板效率较高，但比浮阀塔稍低。（5）合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性，仅稍低与泡罩塔。（6）小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、粘性大的和带有固体粒子的料液。 1.2设计依据 1设计题目：分离苯-甲苯精馏塔设计 2设计任务及操作条件（1）设计任务生产能力（进料量）：20000吨/年操作周期：300*24=7200小时/年进料组成：＞45%（质量分率，下同）塔顶产品组成：＞98%

苯-甲苯

襄樊学院化工原理课程设计论题：分离苯-甲苯混合物的精馏塔设计系别：化学工程与食品科学学院班级：化学工程与工艺0711 指导老师：田志高学生姓名：张力学号： 07115042

目录一、前言 (2) （一）塔设备设计概述： (2) （二）板式精馏塔设备选型及设计 (2) 二、设计方案的确定 (3) 三、精馏塔的工艺计算和论叙 (4) （一）精馏塔的物料衡算 (4) （二）塔板数的确定 (5) （四）.塔体工艺尺寸的计算: (9) （五）板式塔的塔板工艺尺寸计算： (11) 四、筛板的流体力学验算 (14) 五、塔板负荷性能图： (17) 1、漏夜线： (17) 2、液沫夹带线： (18) 3、液相负荷下限线： (19) 4、液相负荷上限线： (19) 5、液泛线： (19) 6、负荷性能图： (20) 六、板式塔的结构与附属设备： (21) （一）塔顶结构： (21) 七、塔体设计总表： (22) 八、方案优化 (23)

一、前言（一）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）液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。（二）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。

苯甲苯