化工原理课程设计学生姓名： 张 杏 娟 专业班级： 化工11002 指导老师： 吴 洪 特 设计分数： 时 间： 2013.7.1-2013.7.11 目录1化工原理课程设计任务书41.1设计题目41.2设计条件41.3设计内容41.4设计成果52 设计计算52.1精馏流程的确定52.2全塔物料恒算52.2.1料液及塔顶产品的流率及含苯的摩尔流率52.2.2平均摩尔质量52.2.3料液及塔顶产品的摩尔流率62.3 塔板数的确定62.3.1理论塔板数的求取62.3.2实际塔板数112.4 塔的精馏操作工艺条件及相关物性数据的计算112.4.1 平均压强112.4.2平均温度122.4.3平均分子量122.4.4平均密度132.4.5液体的平均表面张力142.4.6液体平均粘度的计算142.4.7精馏段的汽负荷计算152.5 精馏塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算162.5.1塔径162.5.2精馏段工艺结构尺寸的设计与计算162.5.3塔板布置182.6 塔板上的流体力学验算192.6.1塔板压降192.7 精馏段塔板负荷性能图212.7.1漏液线212.7.2液沫夹带线222.7.3液相负荷下限线222.7.4液相负荷上限线232.7.5液泛线233辅助设备选型与计算253.1 塔高253.2接管设计253.2.1塔顶蒸汽出口管径253.2.2回流液管径253.2.3加料管管径263.2.3釜液排出管管径263.3封头和法兰263.3.1法兰263.3.2封头263.4精馏塔的附属设备263.4.1塔顶回流全凝器264精馏塔的设计计算结果汇总一览表315附基础数据326总结331化工原理课程设计任务书1.1设计题目常压分离环己醇苯酚连续操作筛板精馏塔的工艺设计任务书1.2设计条件1.2.1处理量(t/a)：7000t1.2.2料液组成(质量分数)：环己醇301.2.3塔顶产品组成(质量分数)： 99.01.2.4塔顶易挥发组分回收率： 99.01.2.5每年实际生产时间：7200h1.2.6进料状态：泡点进料1.2.7塔顶压强：760mmHg(1mmHg133.322Pa)1.2.8公用工程：循环冷却水进口温度：301.2.9预热油温度：2601.3设计内容1.3.1设计方案的确定及流程说明1.3.2塔的工艺计算1.3.3塔和塔板的工艺尺1.3.3.1塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定1.3.3.2塔板的流体力学验算1.3.3.3塔板的负荷性能图1.3.4设计结果概要或设计一览表1.3.5辅助设备选型与计算1.3.6生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图1.3.7对本设计的评述或有关问题的分析讨论1.4设计成果1.4.1设计说明书一份1.4.2 A4设计图纸包括：流程图、精馏塔工艺条件图2 设计计算2.1精馏流程的确定环己醇苯酚混合料经原料预热器加热至泡点后，送至精馏塔，塔顶采全凝器冷凝后，一部分作回流，其余为塔顶产品经冷却后送贮槽，塔釜采用间接预热油再沸器供热，塔底产品经冷却后送至贮槽，流程图如图1 2.2全塔物料恒算2.2.1料液及塔顶产品的流率及含苯的摩尔流率环己醇和苯酚的相对摩尔分子质量分别为100和94kg/kmol。xFxD由已知条件得处理量F7000t/a=810.19kg/h全塔物料恒算： 2.2.2平均摩尔质量MF100MD100MW1002.2.3料液及塔顶产品的摩尔流率FDW2.3 塔板数的确定2.3.1理论塔板数的求取 2.3.1.1相平衡线方程的求取附表1 环己醇苯酚的相平衡数据txytxy181.9179.1176.4173.8171.3169.6166.7164.5162.4160.4158.5156.7154.9153.2151.7150.0148.5147.0145.6144.2142.90.0000.0250.0500.0750.1000.1250.1500.1750.2000.2250.2500.2750.3000.3250.3500.3750.4000.4250.4500.4750.5000.0000.0990.1860.2630.3330.3960.4510.50l0.5460.5870.6230.6560.6870.7140.7390.7620.7830.8020.8190.8350.850141.6140.4139.2138.0136.9135.8134.7133.7132.7131.7130.7129.8129.0128.1127.2126.4125.6124.8124.0123.30.5250.5500.5750.6000.6250.6500.6750.7000.7250.7500.7750.8000.8250.8500.8750.9000.9250.9500.9751.0000.8640.8770.8880.8990.9090.9180.9270.9350.9430.9500.9560.9630.9680.9740.9790.9840.9880.9920.9961.000将表1中的数据作图得x y图（图2），并将其理合得到相平衡方程。将表1中的数据作图得t-x(y)图（图3）。各梯级的数据表3梯级线xy10.9890.9890.9410.98920.9410.9610.8140.96130.8140.8860.5810.88640.5810.7470.3380.7475加料板0.3380.6020.2120.60260.2120.4210.1150.42170.1150.2260.0490.22680.0490.0950.0180.09590.0180.0330.0060.033100.0060.0080.0010.0080.0010.0012.3.1.2确定操作的回流比 =0.287 , =0.989,。故有： = 取实际操作的回流比为最小回流比的2倍，即有：R=22.3.1.3求理论板数精馏段操作线：y=q线方程：x=.287 提馏段操作线：y=-0.0038+1.94356x 图解得块（不含釜）。其中精馏段块，提馏段有5块，第5块为加料板位置。 2.3.2实际塔板数 2.3.2.1全塔板效率塔的平均温度为=152.6（取塔顶塔釜的平均温度），在此平均温度下查化工原理附录得： =0.22 mpa.s , =0.27 mpa.s = +在152.6下环己醇对苯酚的相对挥发度由内插法可算得：=5.214板效率用E=0.49则有E=0.49=45.65对于筛板精馏塔，总板效率的相对值要大与1，取1.1则实际板效率2.3.2.2实际塔板数精馏段：提馏段：总板数：2.4 塔的精馏操作工艺条件及相关物性数据的计算 2.4.1 平均压强取每层塔板压降为0.7kpa计算。塔顶： 加料板：平均压强： 2.4.2平均温度查表1并由内插法得：塔顶为123.7；加料板为155.8，塔底为181.5则2.4.3平均分子量塔顶、塔底平均摩尔质量计算塔顶： kg/kmol kg/kmol加料板： kg/kmol kg/kmol塔底： kg/kmol kg/kmol精馏段平均摩尔质量： kg/kmol kg/kmol提馏段平均摩尔质量： kg/kmol kg/kmol2.4.4平均密度 2.4.1.1液相平均密度 塔顶： 进料板： 塔底： 精馏段： 提馏段：2.4.1.2汽相平均密度2.4.5液体的平均表面张力塔顶： 进料板： 塔底: 精馏段：提馏段： 2.4.6液体平均粘度的计算查化工原理书的在123.7，155.8和181.5环己醇和苯酚的粘度分别为： (123.7) (155.8) (181.5)按加权求平均粘度 塔顶： 加料板: 塔底： 精馏段液相平均粘度： 提馏段液相平均粘度： 2.4.7精馏段的汽负荷计算汽相摩尔流率 汽相体积流量 汽相体积流量 液相回流摩尔流率液相体积流量 液相体积流量 2.5 精馏塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 2.5.1塔径1.初选塔板间距及板上液层高度,则：2.按Smith法求取允许的空塔气速(即泛点气速) 查Smith通用关联图得负荷因子泛点气速： 3.操作气速取4.精馏段的塔径. 圆整取300mm,此时的操作气速为0.736m/s2.5.2精馏段工艺结构尺寸的设计与计算采用单溢流型的平顶弓型溢流堰、弓型降液管、平型受液管，且设进口內堰。2.5.2.1溢流堰长取 堰上溢流强度,满足筛板塔堰上溢流堰强度要求。2.5.2.2出口堰高. 对平直堰由及 ,查液流收缩系数图得 , 于是： . 2.5.2.3降液管的宽度和降液管的面积由查弓型降液管几何关系