【化工原理课程设计--苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计】在化工生产过程中，精馏是一种重要的分离操作手段，广泛应用于石油、化工、制药等领域。本课程设计旨在通过实际案例，对苯-甲苯混合液进行分离，设计一套合理的筛板精馏塔系统，以实现对混合物的有效分离与纯化。

一、设计目的

本次课程设计的主要目的是让学生掌握精馏塔的基本原理、设计方法以及相关计算过程，进一步理解筛板塔的结构特点和操作条件对分离效果的影响。同时，通过实际工程数据的分析与处理，提高学生在化工工艺设计中的综合能力。

二、设计方案概述

本设计针对苯-甲苯混合液的分离过程，采用筛板精馏塔作为主要设备。该塔具有结构简单、操作弹性大、造价较低等优点，适用于常压或低压下的液体混合物分离。设计中需考虑物料平衡、热量平衡、塔板数计算、塔径确定、塔高估算等多个方面。

三、工艺流程简述

1. 原料预热：将苯-甲苯混合液加热至泡点温度，进入精馏塔。

2. 精馏操作：在精馏段和提馏段分别进行气液接触，实现轻组分（苯）与重组分（甲苯）的分离。

3. 产品收集：塔顶得到高纯度的苯，塔底获得高浓度的甲苯。

4. 冷凝与回流：塔顶产物经冷凝后部分回流至塔内，维持塔内液相循环。

四、主要参数计算

1. 物料衡算：根据进料量、产品组成及回收率，计算各段的流量与组成。

2. 能量衡算：计算加热蒸汽用量及冷凝器的热负荷。

3. 塔板数计算：采用Fenske方程和McCabe-Thiele图解法，确定理论塔板数。

4. 塔径计算：依据气液流量、空塔速度等因素，计算塔体直径。

5. 塔高估算：结合塔板数与板间距，估算塔的高度。

五、筛板塔结构设计

筛板塔由塔体、塔板、降液管、受液盘等部分组成。本设计选用标准型筛板，孔径为3mm，开孔率为8%～12%，确保气液充分接触并减少雾沫夹带现象。同时，合理布置降液管与溢流堰，保证液体均匀分布。

六、操作条件与控制

本设计采用常压操作，塔顶压力为0.1MPa，塔底压力略高。操作温度根据苯-甲苯的沸点差设定，塔顶温度约为80℃，塔底温度约为110℃。控制系统包括温度调节、压力控制和回流比调节，以保证产品质量稳定。

七、结论

通过对苯-甲苯混合液筛板精馏塔的设计，掌握了精馏工艺的基本原理与设计方法。设计过程中综合运用了化工热力学、传质与传热等知识，提升了工程实践能力。该设计方案在满足工艺要求的同时，兼顾了经济性与可行性，具备一定的应用价值。

参考文献

[1]《化工原理》（第二版），柴诚敬等编著，化学工业出版社

[2]《化工设备设计手册》，化学工业出版社

[3]《精馏塔设计实例》，中国石化出版社