武汉理工大学工程学院课程设计说明书
广东工业学轻工化工学院
课程设计说明书
论文题目：分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计
学 号： 学生姓名：
专业班级： 09级化学工程与工艺02班 指导教师：
总评成绩：
2012 年 6 月 10 日
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目 录
摘 要 ...............................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章 文献综述 .......................................................................................................... 1 1.1苯-甲苯物性 ......................................................................................................... 1 1.2 塔设备概述 .......................................................................................................... 1 1.3设计方案的原则 .................................................................................................. 6 1.4精馏塔设计任务 .................................................................................................. 7 1.5精馏塔设计方案的选定 ...................................................................................... 7 第二章 精馏塔设计计算 ............................................................................................ 8 2.1 精馏塔的物料衡算 .............................................................................................. 8 2.2 塔板数的确定 ...................................................................................................... 8 2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 .................................................... 11 2.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ............................................................................ 15 2.5 塔板主要工艺尺寸的计算 ................................................................................ 18 第三章 塔的流体力学校验 ........................................................................................ 22 3.1 校核 .................................................................................................................... 22 3.2 负荷性能图计算 ................................................................................................ 26 第四章 塔附属设备选型及计算 ................................................................................ 34 4.1 再沸器（蒸馏釜） ............................................................................................ 34 4.2 塔顶回流冷凝器 ................................................................................................ 34 4.3 进料管管径 ........................................................................................................ 34 4.4 回流管管径 ........................................................................................................ 34 4.5 塔顶蒸汽接管管径 ............................................................................................ 35 4.6 法兰 .................................................................................................................... 35 4.7 人孔 .................................................................................................................... 35 第五章 精馏塔工艺设计结果 .................................................................................... 36 5.1 筛板塔板工艺设计结果 .................................................................................... 36 设计小结 ...................................................................................................................... 37 附 录 ............................................................................................................................ 38 参考文献 ...................................................................................................................... 39
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摘 要
本设计任务为精馏塔分离苯-甲苯混合物。对于二元混合物的分离，采用连续精馏过程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全器冷凝，冷凝液在泡点温度下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，所以在设计中把操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
关键词： 分离 苯 甲苯 筛板精馏塔 设计计算
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Abstract
The design task is to separate the benzene - toluene mixture using the distillation tower. For the separation of binary mixtures, we can use a continuous distillation process. In the design, we feed the raw material in the bubble point ,using preheater where the liquid can be heated up to the bubble point and then give it away to the distillation tower. Up top of the tower ,there is a total condenser which can condense the steam. Part of the condensed steam return to the tower in the bubble point, and the rest product is sent to the tank through the total condenser. It is so easy to isolate material system using this system. the minimum return is relatively small, so we take the minimum reflux ratio of 1.5 times of the operating reflux ratio in our design . Tower reacter is heated with indirect steam and the tower bottom product is sent to storage tanks after cooling.
Keywords: Separation Benzene Toluene Sieve plate distillation column Design and calculation
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武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书
第一章 文献综述
1.1苯-甲苯物性
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）。甲苯几乎不溶于水(0.52g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0.6 mPa s，也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940 kJ/kg，闪点为4 ℃，燃点为535 ℃。
分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。板式精馏塔、浮法塔都是常用的塔类型，可以根据不同塔各自特点选择所需要的塔。
1.2 塔设备概述
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。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内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。填料塔内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求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；
苯-甲苯化工原理课程设计
