1、 化工原理课程设计化工原理课程设计 3100031000 吨吨/ /年年苯苯-氯苯分离板式精馏塔的设计氯苯分离板式精馏塔的设计 1.概述 1 2.精馏塔的物料衡算 . 3 3塔板数的确定 4 4.精馏塔的工艺条件的计算 7 4.1 平均压力 m p的计算 7 4.2 平均温度 m t的计算 8 4.3 平均摩尔质量 m M的计算 8 4.4 平均密度 m 的计算. 9 4.4.1 液相平均密度 mL , . 9 4.5 液体的平均表面张力 m 的计算. 9 4.6 液体的平均粘度 mL , 的计算 10 4.7 精馏段的汽液负荷计算 11 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 11 5.1 塔径的计算
2、 5.2 精馏塔有效高度的计算 6.塔板主要工艺尺寸的计算 13 6.1 溢流装置的计算 13 6.2 塔板布置 14 7.塔板的流体力学验算 . 15 7.1 塔板压降 15 7.2 液面落差 . 16 7.3 液沫夹带 16 7.4 漏液 16 7.5 液泛 17 7.6.雾沫夹带量 v e 的验算 17 8.塔板负荷性能图 17 8.1 液沫夹带线 . 17 8.2 液泛线 18 8.3.液相负荷上限线 19 8.4 漏液线 19 8.5.液相负荷下限线 20 9. 精馏塔接管尺寸计算. 21 9.1 进料管 21 9.2 出料管 . 22 9.3. 回流液管. 22 10.设计注意事项
3、 22 11.精馏塔的设计计算结果汇总一览表 22 12.心得体会 . 24 13.结果讨论 . 24 14.主要符号说明 24 15. 参考资料. 25 1 1.概述概述 1.1 技术来源技术来源 目前， 精馏塔的设计方法以理论与半经验半理论法为主， 严格计算法对于连续精馏塔最 常采用，此次计算也采用严格计算法。 1.2 设计任务设计任务 试设计一座苯氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为_98%_的氯苯 31000 吨/年，塔顶馏 出液中含氯苯不得高于_2%_，原料液中含苯_65%_（以上均为质量分数） 。 本设计任务为分离苯-氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。设计 中采用泡点
4、进料， 将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。 塔顶上升蒸汽采用全凝 器冷凝，冷凝液在泡点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，故操作回流比取最小回流比的 2 倍。塔釜采用间接蒸汽 加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 1.3 操作条件的确定操作条件的确定 操作压力 此设计产量大，提高压力操作可以减少相体积流量，曾加塔的生产能力，因 此可以选择塔顶压强4kPa（表压） ， 加热方式 精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内 有足够的热量供应；由于苯-氯苯体系中，苯是轻组分，氯苯由塔底排出，且氯苯的比热较 大， 故可
5、采用直接氯苯蒸气加热， 这时只需在塔底安装一个鼓泡管， 于是可省去一个再沸器， 并且可以利用压力较低的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。 热能利用 精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通 常进入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量， 但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液 进行加热。 1.41.4 塔板类型的选择塔板类型的选择 根据生产任务，若按年工作日 300 天，每天开动设备 24 小时计算，处理流量为 4305.6kg/h，由于流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降
6、和塔板液面落差的影响， 2 1提高生产效率，选用浮阀塔。 浮阀塔应用广泛， 对液体负荷变化敏感， 不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料 浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到， 而 且更可靠。浮阀塔更适合 塔径不很大，易气泡物系，腐蚀性物系，而且适合真空操作。 1.5 工艺流程及说明工艺流程及说明 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，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气 相混合物在精馏塔中上升， 而液相混合物在精馏塔中下降。 气相混合物上升到塔顶上方的冷 凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一 定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。 液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中， 一部分进入再沸器， 在再沸器中被加 热到泡点温度重新回到精馏
