要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。

3.2满足经济上的要求

要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。又如冷却水出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。同样，回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。

3.3保证安全生产

例如苯属有毒物料，不能让其蒸汽弥漫车间。又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。

以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。

四 生产任务

课程设计的任务要求如下：

5

1）生产能力（精馏塔的进料量）是：18900吨／年； 2）操作周期 ： 7200 小时／年；

3）进料组成 ：苯含量25％ （质量分率，下同）； 4）塔顶产品组成 ≥97％ ，塔底产品组成≤1% ； 5）操作条件：塔顶操作压力4.0kpa（表压）； 6）进料热状态 ： 泡点进料 ； 7）两侧流体的压降： ≯0.7 kpa； 8）工作地点：兰州

五 塔体计算

5.1 设计方案的确定

(1）精馏方式的选定

本设计采用连续精馏操作方式，其特点是：连续精馏过程是一个

连续定态过程，能耗小于间歇精馏过程，易得纯度高的产品。 （2）加热方式

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，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率一定前提下，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。 （3）操作压力的选取

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本设计采用常压操作。一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，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的系统都应采用常压蒸馏。 （4）回流比的选择

除某些特殊体系（对于如乙醇水体系则要特殊处理）外，对于一般体系最小回流比的确定可按常规方法处理。该体系最小回流比

Rmin的求取应通过精馏段操作线与平衡线相交得到，用计算法可用精馏段操作线方程与相平衡方程联立求解，既得到交点。而适宜回流比R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，我们使用简化方法计算各项费用，从而确定回流比一般经验值为R=(1.1～2.0) Rmin。本次筛板塔选用的回流比为R?1.8Rmin （5）塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 塔顶冷却介质采用自来水，方便、实惠、经济。

（6）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。应注意的是：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。塔高的确定还与塔顶空间、塔底空间、进料段高度以及开人孔数目的取值有关。 （7）关于附属设备的设计

附属设备的设计主要有：

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① 热量衡算求取塔顶冷凝器、冷却器的热负荷和所需的冷却水用量；再沸器的热负荷和所需的加热蒸气用量；

② 选定冷凝器和再沸器的型式求取所需的换热面积并查阅换热器标准，提出合适的换热器型号；

5.2 筛板塔的物料衡算

5.2.1原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率

由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，所以需要把设计要求中的质量分数转换为摩尔分数，其过程如下： 原料液进料量：F?90021t年?90021?1000?12503kg

h7200又因为 苯的摩尔质量 MA?78kgmol

kgMB?92甲苯的摩尔质量

mol

所以 XF?0.25?780.25?78?0.75?92?0.2822塔顶的摩尔分数：XD?0.97?780.97?78?0.03?92?0.9744塔底摩尔分数：XW?0.01?780.01?78?0.99?92?0.0118

5.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量

原料液的平均摩尔质量：MF?0.2822?78??1?0.2822??92?88.05kgkmol塔顶的平均摩尔质量：MD?0.9744?78??1?0.9744??92?78.36kg

kmol 8