化工原理课程设计 --苯-甲苯分离过程板式精馏塔设计

1、 化工原理课程设计 第 页 共 2 1 页 目 录 1 引言 2 1.1 板式塔内进行的精馏程 2 1.2 板式塔的结构与功能 2 1.3 板式精馏塔的设计原则 3 1.4 常用板式塔类型和结构 3 2 设计计算 4 2.1 设计方案的确定 4 2.2 精馏塔的物料衡算 4 2.3 塔板数的确定 5 2.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 6 2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 9 2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 10 2.7 筛板的流体力学验算 12 2.8 塔板负荷性能图 14 3.3 AutoCAD 绘制设备图 18 结论 19 参考文献 20 化工原理课程设计 第 页 共 2 1

2、页 1 1 引言引言 蒸馏是分离液体均相混合物或液态均相气体混合物的操作。 蒸馏操作是基于 组成混合物的各组分具有不同的挥发度， 即在相同温度下各自的饱和蒸汽压不同 以实现分离的一种单元操作。该分离操作是通过加入热量或移出热量的方法，使 混合物形成气液两相，气液两相在互相接触中进行热量、质量传递，使易挥发组 分在气相中增浓，难挥发组分在液相中增浓，从而实现互溶混合物的分离。其中 应用最广泛的是精馏操作。 1.11.1 板式塔内进行的精馏过程板式塔内进行的精馏过程 原料液自塔中部的适当位置加入塔内，塔顶冷凝器将上升的蒸气冷凝成液 体， 其中一部分作为塔顶产品 （馏出液） 采出， 另一部分引入塔顶

3、作为 “回流液” ， 在塔板上建立液层。塔的底部装有再沸器（塔釜） ，加热液体产生蒸气回到塔底， 再沿塔上升。加料口将精馏塔分成两段，上段为精馏段，加料口以下为提馏段。 在精馏段的各层塔板上，气相与液相密切接触，在温度差和组成差的存在下（传 热、传质推动力） ，气相进行部分冷凝，使其中部分难挥发组分转入液相；同时， 气相冷凝时释放大的潜热使液体部分汽化，部分易挥发组分转入气相中。经过每 层塔板后，净的结果是气相中易挥发组分的含量增高，液相中难挥发组分增浓。 只要精馏段有足够的塔板层数，在塔顶即可获得指定纯度的易挥发组分产品。同 理，只要提馏段有足够的塔板层数，在塔底可得到高纯度的难挥发组分产品

4、。 1.21.2 板式塔的结构与功能板式塔的结构与功能 板式塔由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块塔 板所组成。板式塔正常工作时，液体在重力作用下自上而下横向通过各层塔板后 由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板 后由塔顶排出。在每块塔板上皆贮有一定的液体，气体穿过板上液层时，两相进 行接触传质。 为了有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有以下功能： （1）在每块塔板上气液两相之间必须保持密切而充分的接触，为传质过程提 化工原理课程设计 第 页 共 2 1 页 供足够大而且不断更新的相际接触表面。 （2）在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，

5、以提供最大的传质推动力。因为 当气液两相进、出塔的浓度一定时，两相逆流接触时的平均传质推动力最大。 1.3 1.3 板式精馏塔的设计原则板式精馏塔的设计原则 总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的 要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。 （1）满足工艺和操作的要求 所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳 定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需 要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装 在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。 （2） 满足经济上的要求 要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费 用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省 电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合