化工原理课程设计苯氯苯分离过程筛板式精馏塔设计.doc

课程设计成果

学 院: 化工与药学院 班 级: 2014级制药工程1班
学生姓名: XXX 学 号:2014402030120
设计地点（单位） 教学楼B2栋
设计题目: 苯-氯苯混合液连续精馏塔设计
完成日期: 2016 年 12 月 9 日

指导教师评语:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩(五级记分制):
教师签名:

荆楚理工学院课程设计任务书
设计题目：苯—氯苯混合液的板式精馏塔的设计
学生姓名

课程名称
化工原理课程设计
专业班级
14制药1班
地 点
学生平时上课对应的教室
起止时间

设计内容及要求
一、设计内容
（一）工艺设计
1、选择工艺流程
2、精馏塔工艺计算
（1）物料衡算确定各物料流量和组
（2）经济核算确定适宜的回流比
（3）精馏塔实际塔板数
（二）精馏塔设备设计
1、塔和塔板主要工艺结构的设计计算；
2、塔内流体力学性能的设计计算；
3、绘制塔板负荷性能图。画出精馏段和提馏段某块的负荷性能图；
4、附属设备设计和选用；
5、绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔的工艺条件图；
（三）编写设计说明书1、目录
2、设计题目
3、流程示意图
4、流程和方案的说明及论证
5、设计结果概要（主要设备尺寸，各种物料量和操作状态，能耗指标，设计时规定的主要操作参数及附属设备的规格型号及数量）
6、设计计算与说明
7、对设计的评述及有关问题的分析讨论
8、参考文献目录
二、设计要求
1、写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源；
2、每项设计结束后，列出计算结果明细表；
3、对图、表分别按顺序编号；
4、选用的物性数据、引用的经验公式及图表应注明来历，符号和单位要统一；
5、按规定的时间进行设计，并按时完成任务.

设计
参数
1、生产能力：年处理量3万吨（开工率300天/年）
2、原 料：苯的含量为35%（质量分数，下同）
进料热状况由设计者自选
3、分离要求：塔顶馏出液中苯含量不低于98%
塔底釜液中苯含量不高于2%
4、操作压力：常压101.325Kpa操作
塔顶表压4Kpa
单板压降≤0.7Kpa
5、回流比： R=(1.1～2.0)Rmin ，由设计者自选
6、塔顶采用全凝器，泡点回流
7、塔釜采用间接水蒸气加热
8、全塔效率:0.529（徐文倩）
9、公用工程自选
进度
要求
1、资料查阅、收集和整理、设计方案确定及设计计算参数的获取 （2天）
2、工艺计算与设备主要工艺结构计算 （5天）
3、绘制设计图纸及编写设计说明书 （4天）
4、课程设计资料装订及答辩 （1天）
参考资料
1、马江权，冷一欣.化工原理课程设计（第二版）【M】.北京.中国石化出版社.2011年
2、谭天恩等.化工原理（上、下）（第四版）【M】.北京..化学工业出版社.2012年。
3、化工设计手册（见图书馆书库）

说明
1.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。
教研室主任：刘娥 指导教师：郝修丽
2016年12月 9日

第1章 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书 1
1.1设计背景 1
1.2筛板塔的特点 3
1.3产品与设计方案简介 3
1.4工艺流程及说明 4
第2章 工艺计算及主体设备设计 6
2.1精馏塔的物料衡算 6
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 6
2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 6
2.1.3原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 7
2.2塔板数的确定 7
2.2.1理论塔板层数的确定 7
2.2.2确定操作的回流比 8
2.2.3求精馏塔的气液相负荷 8
2.2.4求操作线方程 9
2.2.5实际塔板数 9
2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 9
2.3.1操作压力的计算 9
2.3.2操作温度的计算 10
2.2.3平均摩尔质量计算 10
2.2.4平均密度计算 11
2.2.5相平均表面张力 13
2.2.6液相平均粘度计算 14
第3章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 16
3.1塔径的计算 16
3.2精馏塔有效高度的计算 17
第4章 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 17
4.1溢流装置 17
4.2塔板布置 20
4.3孔数和开孔率 20
第5章 塔板上的流体力学验算 21
5.1气体通过筛板压降和的验算 21
5.1.1气体通过干板的阻力压降 21
5.1.2通过板上液层的压降 21
5.1.3气体克服液体表面张力产生的压降 22
5.1.4气体通过每层筛板的压降（单板压降）和 22
5.2雾沫夹带量的验算 23
5.3漏液的验算 23
5.4液泛的验算 24
第6章 塔板负荷性能图 25
6.1漏液线（气相负荷下限线） 25
6.2液沫夹带线 26
6.3液相负荷下限线 27
6.4液相负荷上限线 27
6.5液泛线 28
6.6 设计结果一览表 30
6.7 精馏塔主要符号说明 31
第7章 精馏塔的管口直径 32
7.1塔顶蒸汽出口管径 32
7.2回流液管径 32
7.3加料管径 32
7.4塔釜出料管径 32
7.5饱和蒸汽管径 33
第8 章 塔高的设计 33
8.1塔顶空间 33
8.2塔底空间 33
8.3人孔 33
8.4裙座高度 33
8.5封头 33
8.6塔高 34
第9章 除沫器的选型和计算 34
第10 章冷凝器的设计 35
10.1设计任务及条件 35
10.2精馏塔的物料衡算 35
10.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 35
10.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 36
10.2.3原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 36
10.3确定物性系数 36
10.4计算热负荷 37
10.5逆流平均温差 37
10.6冷却水用量 37
10.7估算传热面积 37
10.8初选换热器规格 37
10.9核算总传热系数K0 38
10.10计算压强降。 40
第11章 釜式再沸器的设计 40
11.1估算设备尺寸 40
11.2传热系数的校核 41
第12章 冷凝器与再沸器符号说明 43
第13章 结果与结论 44
13.1结果 44
13.2结论 44
收获与致谢 45
参考文献 46
附图 46

摘 要：课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。又由于塔设备在石油、化工、医药、煤炭等行业中应用广泛，其合理的设计受到极大关注，所以塔课程设计实践必不可少。
关键词：质量分率；塔板；塔板效率；工艺尺寸
第1章 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书
1.1设计背景
课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。
本设计采用连续精馏分离苯-氯苯二元混合物的方法。连续精馏塔在常压下操作，被分离的苯-氯苯二元混合物由连续精馏塔中部进入塔内，以一定得回流比由连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯纯度不低于99%，塔顶产品苯纯度不低于98%（质量分数）。
高径比很大的设备称为塔器。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气（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。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。
在化工或炼油厂中，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重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：
（1）生产能力大．在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。
（2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。
（3）流体流动的阻力小。即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以及降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还使系统无法维持必要的真空度。
（4）结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用。
（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。
事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求，仅是在某些方面具有独到之处．
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，只是漏夜点低，操作弹性小。
1.2筛板塔的特点
（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。
1.3产品与设计方案简介
产品性质：有杏仁味的无色透明、易挥发液体。密度1．105g/cm3。沸点131．6℃。凝固点-45℃。折射率1．5216(25℃)。闪点29．4℃。燃点637．8℃，折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面张力33．28×10-3N／m．溶解度参数δ＝9．5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多数有机溶剂，不溶于水。易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1. 3％-7．1％(vol)。溶于大多数有机溶剂，不溶于水。常温下不受空气、潮气及光的影响，长时间沸腾则脱氯。蒸气经过红热管子脱去氢和氯化氢，生成二苯基化合物。有毒．在体内有积累性，逐渐损害肝、肾和其他器官。对皮肤和粘膜有刺激性．对神经系统有麻醉性，LD502910mg／kg，空气中最高容许浓度50mg／m3。遇高温、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。
质量指标：氯苯纯度不低于98%，塔顶产品苯纯度不低于98%，原料液中苯60%。（以上均为质量分数）
（1）精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。
(2)操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。
(3)塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降教低，在苯和氯苯这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
(4）加料方式和加料热状态：设计采用泡点进料，将原料通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
(5）由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热。
(6）再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔，其余部分经产品冷却器冷却后送至储灌。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
1.4工艺流程及说明
首先，苯和氯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，混合物中只有液相混合物，此时液相混合物在精馏塔中下降。由塔底产生的气相混合物上升到塔顶上方的全凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的部分液态停留一定的时间然后进入苯的储罐，最后作为塔顶产品（馏出液）采出，而其中的另一部分液态重新回到精馏60%氯苯
原料储存
原料预热
精馏
再沸
99%氯苯储存
分配
冷凝
冷却
98%苯储存
冷却
塔中，这个过程就叫做回流。
图1 工艺流程说明

图2 工艺流程简图
液相混合物就从塔底一部分进入再沸器中，在再沸器中被加热产热的气体重新回到精馏塔中而产生的液体则作为附残液采出。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与氯苯的分离。
第2章 工艺计算及主体设备设计
2.1精馏塔的物料衡算
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.56kg/kmol。

2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

2.1.3原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率
依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，有：，全塔物料衡算：

2.2塔板数的确定
2.2.1理论塔板层数的确定
苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法求取，步骤如下：
由手册查得苯-氯苯的气液平衡数据，绘出图，如下表1
组分的饱和蒸汽压（mmHg）
表1 温度-饱和蒸气压
温度，（℃）
80
90
100
110
120
130
131.8

苯
760
1025
1350
1760
2250
2840
2900
氯苯
148
205
293
400
543
719
760

2.2.2确定操作的回流比

图3 图解理论塔板
表1中数据作图得曲线及曲线。在图上，因q=1，查得，而，。故有：

考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍，即：
2.2.3求精馏塔的气液相负荷
L=RD=；
V=(R+1)D=(1.962+1)15.186=33.288；
L’=L+F=18.102+33.288=51.39Kmol/h
V’=V=33.288Kmol/h
2.2.4求操作线方程
精馏段操作线：
提馏段操作线：
采用图解法求理论板层数，其结果为：
总理论板数9（包括再沸器）
进料板位置5
2.2.5实际塔板数

精馏段实际板层数 ：
提留段实际板层数：
2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
2.3.1操作压力的计算
塔顶操作压力：
每层塔板压降：
进料板压力：
釜底压力：
精馏段平均压力：
提馏段平均压力：
2.3.2操作温度的计算

图4 t-x-y图
由图可知塔顶的温度为℃
进料板温度为℃
塔底温度为℃
精馏段平均温度为℃
提馏段平均温度为℃
2.2.3平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算：
由，查平衡曲线（见图4），得
进料板平均摩尔质量计算：
已知
查平衡曲线得，

釜底平均摩尔质量计算：

精馏段平均摩尔质量计算：

提馏段平均摩尔质量计算：

2.2.4平均密度计算
（1）气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即

精馏段气相平均密度为

提馏段气相平均密度为

(2)液相平均密度计算

组分的液相密度（kg/)
温度
80
90
100
110
120
130

苯A
817
805
793
782
770
757
氯苯B
1039
1028
1018
1008
997
985
液相平均密度计算公式为：
（a为质量分率）
纯组分在任何温度下的密度为：
苯： 氯苯：
塔顶液相平均密度计算：

塔顶液相的质量分率：

进料板液相密度

进料板液相的质量分率：

釜底液相密度：

釜底液相质量分率：

精馏段液相平均密度为

提馏段液相平均密度为

2.2.5相平均表面张力
液相平均表面张力依下式计算，即
组分的表面张力（
温度
80
85
110
115
120
131

苯A
21.2
20.6
17.3
16.8
16.3
15.3
氯苯B
26.1
25.7
22.7
22.2
21.6
20.4

塔顶液相的平均表面张力：（81.84℃）

进料板液相的平均表面张力：(100.49℃)

塔底液相的平均表面张力（129.11）

精馏段液相的平均表面张力：

提馏段液相平均表面张力

2.2.6液相平均粘度计算
苯与氯苯温度粘度关系表（)

温度℃
60
80
100
120
140
苯A
0.381
0.308
0.255
0.215
0.184
氯苯B
0.515
0.428
0.363
0.313
0.274
液相平均粘度依下式计算：

塔顶液相平均粘度计算：（81.84℃）

进料板液相平均粘度计算 （100.49℃）

釜底液相平均粘度计算（129.11℃）

精馏段液相平均粘度计算

提馏段液相平均粘度计算

第3章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
3.1塔径的计算
精馏段的气、液相体积流率为

计算
取板间距，板上液层高度，则

故查表可得：

取安全系数为0.7，则空塔气速为

按标准塔径圆算后为
塔截面积为
实际空塔气速为
提馏段的气液相体积流率为

计算
取板间距，板上液层高度，则

故查表可得：

取安全系数为0.7，则空塔气速为

按标准塔径圆算后为
塔截面积为
实际空塔气速为
3.2精馏塔有效高度的计算
精馏段有效高度为 Z精=(N-1)H=(8-1)×0.35=2.45m
提馏段有效高度为 Z提=(N-1)H=(10-1)×0.35=3.15m
由于本塔比较小，塔板数小，所以不设人孔。
故精馏塔的有效高度为 Z=+=2.45+3.15=5.6m
第4章 塔板工艺结构尺寸的设计与计算
4.1溢流装置：
采用单溢流弓形降液管、凹形受液盘，且不设进进口堰。
精馏段：
溢流堰长（出口堰长）
取
溢流堰高度
由

近似取E=1

取板上清液层高度 hL=0.05

提馏段：
溢流堰长（出口堰长）
取
由

近似取E=1

降液管的宽度和降液管的面积
精馏段：
由，查图得，即：
，
液体在降液管内的停留时间

故降液管设计合理。
提馏段：
由，查图得，即：
，
液体在降液管内的停留时间

故降液管设计合理。
降液管的底隙高度
精馏段：
液体通过降液管底隙的流速一般为0.07~0.25m/s，取液体通过降液管底隙的流速，则有：

故降液管底系高度设计合理
提馏段：
液体通过降液管底隙的流速一般为0.07~0.25m/s，取液体通过降液管底隙的流速，则有：

故降液管底系高度设计合理
4.2塔板布置
精馏段
边缘区宽度与安定区宽度
边缘区宽度：一般为50-75mm，D >2m时，可达100mm。
安定区宽度确定：
取m，m
开孔区面积

式中：

提馏段
取m，m
开孔区面积

式中：

4.3孔数和开孔率
取筛孔的孔径，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度，且取。故孔心距。
每层塔板的开孔数（孔）
每层塔板的开孔率（应在5~15%，故满足要求）
每层塔板的开孔面积
气体通过筛孔的孔速
精馏段：
提馏段：
第5章 塔板上的流体力学验算
5.1气体通过筛板压降和的验算

5.1.1气体通过干板的阻力压降
由 查图5-10得出，
精馏段：
液柱
提馏段：
m液柱
式中为孔流系数。

5.1.2通过板上液层的压降
精馏段：
液柱
式中充气系数的求取如下：
气体通过有效流通截面积的气速，对单流型塔板有：

动能因子
查图得。
提馏段：
液柱
式中充气系数的求取如下：
气体通过有效流通截面积的气速，对单流型塔板有：

动能因子
查图得。

5.1.3气体克服液体表面张力产生的压降
精馏段：
液柱
提馏段：
m液柱
5.1.4气体通过每层筛板的压降（单板压降）和
精馏段：

提馏段：

液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且本课程设计的塔径和液流量均不大，故可忽略页面差的影响。
5.2雾沫夹带量的验算
液面夹带量由下式计算

精馏段

提馏段

故在本设计中液沫的夹带量在允许的范围内
5.3漏液的验算
漏液点的气速

实际孔速

筛板的稳定性系数
提馏段

实际孔速

筛板的稳定性系数
故在本设计中无明显漏液。
5.4液泛的验算
为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度
精馏段：
本与氯苯属于一般物系，取则

又，板上不设进口堰，可由下式计算

成立，故在本设计中不会发生液泛现象。 提馏段：
本与氯苯属于一般物系，取则

又，板上不设进口堰，可由下式计算

成立，故在本设计中不会发生液泛现象。
第6章 塔板负荷性能图
6.1漏液线（气相负荷下限线）
由得，
精馏段：

在操作范围内，任取几个值，依式算出对应的值列于下表：

0.00021
0.00046
0.0008
0.0015

0.1682
0.1715
0.1743
0.1796
依据表中数据作出漏液线1
提馏段：

0.0006
0.0015
0.0030
0.0045

0.1704
0.17607
0.18307
0.18874

6.2液沫夹带线
精馏段：
以/kg汽为限 ,求关系如下

在操作范围内，任取几个值，依式算出对应的值列于下表：

0.00021
0.00046
0.0008
0.0015

0.6762
0.6472
0.6342
0.5974

提馏段：
以/kg汽为限 ,求关系如下

0.0006
0.0015
0.0030
0.0045

0.60228
0.5629
0.5124
0.4700

6.3液相负荷下限线
对于平直堰，取堰上液层高度=0.006 m作为最小液体负荷标准
由=；
精馏段：
取E=1,得
据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下下限线3
提馏段：
取E=1,得
据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下下限线3

6.4液相负荷上限线
以作为液体在降液管中停留时间的下限
精馏段：
作出与气体流量无关的垂直液相负荷线4
提馏段：
6.5液泛线
=
=++; =++； =；=+
联立得
忽略，将与，与，与的关系式代入上式，并整理得

式中 =
=+(--1)
=,E=1
精馏段：
将有关数据代入得
a’=0.385 b’=0.126 ``
c’=2874 d’=1.806
故
在操作范围内，任取几个值，依式（2-2）算出对应的值列于下表：

0.00021
0.0046
0.0008
0.0015

0.557
0.545
0.531
0.4986
依据表中数据作出液泛线5
提馏段：
依将有关数据代入得
a’=0.36837 b’=0.12137
c’=313.829 d’=1.5285
故
在操作范围内，任取几个值，依式（2-2）算出对应的值列于下表：

0.0006
0.0015
0.0030
0.0045

0.54697
0.5222
0.4848
0.4457
依据表中数据作出液泛线5
据以上各方程，可作出筛板塔的负荷性能图如下图。
精馏段：
在负荷性能图上，做出操作点A，连接OA,即作出操作线。由图可看出，该筛板的操作上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制。由下图可查得

故操作弹性为

图4 精馏段气液负荷图

提馏段：
在负荷性能图上，做出操作点A，连接OA,即作出操作线。由图可看出，该筛板的操作上限为雾沫夹带控制，下限为漏液控制。由下图可查得

故操作弹性为

图3 提馏段气液负荷图

6.6 设计结果一览表
设计计算汇总表
序号
项目
精馏段
提馏段
序号
项目
精馏段
提馏段
1
理论板数
4
5
17
降液管底隙高度(m)
0.0152
0.03685
2
实际板数
8
10
18
筛孔直径(mm)
5
5
3
平均压强(kPa)
108.1
114.4
19
筛孔数目
1489
1478．4
4
平均温度(℃）
91.165
114.8
20

5
气相平均密度(kg/m³)
2.93
3.450
21
开孔区面积(㎡)
0.29
0.2880
6
液相平均密度(kg/m³)
881.94
952.956
22
开孔率(%)
10.07
10.07
7
溢流形式
单溢流
单溢流
23
塔板压降(Pa)
494.2
611.11
8
溢流堰长(m)
0.48
0.6
24
空塔气速(m/s)
0.516
0.5265
9
液体表面张力(mN/m)
21.377
21.045
25

10
液体平均粘度(mPa/s)
0.307
0.301
26
液沫夹带(kg液/kg气）
0.00458
0.0093
12
板间距(m)
0.35
0.35
27
人孔数目
0
13
气相平均摩尔质量(kg/kmol)
82.19
98.6755
28
液相负荷上限(m³/s)
0.5198
0.488254
14
液相平均摩尔质量(kg/kmol)
88.841
103.244
39
液相负荷下限(m³/s)
0.2085
0.172327
15
出口堰高（m)
0.0427
0.04746
30
操作弹性
2.493
2.833
16
板上液层高度(m)
0.06
0.06

6.7 精馏塔主要符号说明
项目
符号
项目
符 号
平均压强
Pm
每层塔板压降

平均温度
tm
安定区宽度

平均流量
气相
Vs
边缘区宽度

液相
Ls
液相摩尔分数
x
实际塔板数
N
气相摩尔分数
y
板间距
HT
空隙率
ε
塔的有效高度
Z
筛板厚度
δ
塔径
D
表面张力
σ
空塔气速
u
密度
ρ
溢流装置
堰长
lw
开孔率
φ
堰高
hw
最大值
max（下标）
弓形降液管宽度
Wd
最小值
min（下标）
弓形降液管底隙高度
ho
气相
V（下标）
板上清夜层高度
hL
液相
L（下标）
孔径
do
理论板层数

孔间距
t
塔顶空间高度

孔数
n
塔底空间高度

开孔面积
A0
裙座高度

筛孔气速
uo
总板效率

塔板压降
hp
气相最大负荷
Vs，max
液体在降液管中停留时间

气相最小负荷
Vs，min
降液管内清液层高度
Hd
雾沫夹带

第7章 精馏塔的管口直径
7.1塔顶蒸汽出口管径
依据流速选取，但塔顶蒸汽出口流速与塔内操作压力有关，常压可取12~20m/s。
这里取u=16m/s
由
圆整后的管子规格为
7.2回流液管径
回流量前已算出，回流液的流速范围为0.2~0.5m/s；若用泵输送回流液，流速可取1~2.5 m/s。取u=0.5m/s
由
圆整后的管子规格为
7.3加料管径
料液由高位槽自流，流速可取0.4~0.8 m/s；泵送时流速可取1.5~2.5m/s。
这里取u=1.6m/s
由
圆整后的管子规格为
7.4塔釜出料管径
塔釜液出塔的流速可取0.5~1.0m/s。这里取0.8m/s
由
圆整后的管子规格为
7.5饱和蒸汽管径
蒸汽流速：<295kPa：20~40 m/s；<785kPa：40~60 m/s；>2950 kPa：80 m/s。
这里取20m/s
由
圆整后的管子规格为
第8章 塔高的设计
8.1塔顶空间
塔的顶部空间高度是指第一层塔盘到塔顶封头的直线距离。取除沫器到第一块板的距离为,塔顶部空间高度为。
8.2塔底空间
塔底空间指塔内最下层塔板到塔底间距。其值由如下因素决定：
①塔底储液空间依储存液量停留（易结焦物料可缩短停留时间）而定；
②再沸器的安装方式及安装高度；
③塔底液面至最下层塔板之间要留有的间距。
所以，
8.3人孔
对于的板式塔，为安装、检修的需要，一般每隔层塔板设一人孔。人孔直径一般为，其伸出塔体的筒体长为，人孔中心距操作平台。设人孔处的板间距应等于或大于。本设计中由于塔较小，可忽略人孔，不设。
8.4裙座高度
塔底常用裙座支撑，裙座的结构性能好，连接处产生的局部阻力小，所以它是塔设备的主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。高度取。
8.5封头
封头高度
8.6塔高
板式塔的塔高可按下式计算：

式中 ——塔高，；
——实际塔板数；
——进料板数；
——进料板处板间距，；
——人孔数；
——塔底空间高度，；
——设人孔处的板间距，；
——塔顶空间高度，；
——封头高度，；
——裙座高度，。
其中：，，，，，，，，

第9章 除沫器的选型和计算
当空塔气速较大，塔顶滞液现象严重，以及工艺过程中不许出塔气夹带雾滴的情况下设置除沫器，以减少液体夹带损失，确保气体纯度，保证后续设备的正常操作。常用除沫器有
本设计采用丝网除沫器，其具有比表面积大、质量轻、空隙大及使用方便等优点。
设计气速,其中系数，代入数据求得气速：

则，除沫器直径：
选取不锈钢除沫器
类型：标准型
规格：40~100
材料：不锈钢丝网（Gr18 Ni9）丝网尺寸：圆丝直径：0.23（摘自塔设备设计P453 表8-3）
第10章冷凝器的设计
10.1设计任务及条件
苯立式管壳式冷凝器的设计（标准系列）
（1） 设计任务
处理能力：；
设备形式：立式列管式冷凝器。
（2） 操作条件
冷凝温度81.84℃冷凝液于