苯-甲苯浮阀连续精馏塔课程设计 (2)

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1、 I 摘 要 本次化工原理课程设计，设计出了苯甲苯得分离设备连续浮阀式精馏塔。进料摩尔分 数为 0.59，使塔顶产品苯的摩尔含量达到 0.99，塔底釜液摩尔分数为 0.01。 综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对苯甲苯溶液进行分 离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为 20 块，其中精馏段塔板数为 9 块，提馏段塔板数为 11 块。根据经验是算得全塔效率为 0.539，塔顶使用全凝器，泡点回流。精馏段实际板数为 17 块， 提馏段实际板数为 21 块，实际加料板位置在第 18 块板。由精馏段的工艺计算得到塔经 0.3m， 塔总高 21.3m。通过流体力学验算表明此塔的工艺尺

2、寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精 馏塔有较好的操做性能，精馏段操作弹性为 1.08。 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。用 100饱和水蒸 气加热，饱和水蒸气走壳程，进料液走管程。 关键词：苯甲苯 浮阀精馏 逐板计算 负荷 2 第 1 章 绪论 1.1 设计流程 本设计任务为分离苯甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设 计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝 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 属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 1

3、.2 倍。塔釜采用间接蒸汽加热， 塔底产品经冷却后送至储罐。 设计流程框图如下： 任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入 精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用 重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。 1-原料罐，2-进料罐，3-苯、甲苯精馏塔，4-塔顶全凝器，5-再沸器 1.2 设计思路 本次课程设计的任务是设计苯甲苯精馏塔，塔型为浮阀式板塔，进料为两组份进料，且 苯与甲苯的挥发度有明显差别，可用一个塔进行精馏分离。 要分离的组分在常压下均是液体，因此操作在常压下即可进行，进料为泡

4、点进料，需预热 器。同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不许汽相出料，故采用全凝，又因 所设计的塔较高，应用泵强制回流。 热量衡算 塔的附属设备及主要附件的选型 绘制工艺流程图和工艺条件图 精馏塔的工艺设计 精馏塔主要工艺尺寸的设 计 F D W 1 2 3 4 5 3 1.2.1 加料方式 本设计的加料方式为泡点进料。 1.2.2 加热方式 本设计的加热方式为塔底间接加热。 1.2.3 回流比的选择 选择操作回流比为最小回流比的 1.2 倍。 1.2.4 塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 冷凝方式为全凝,冷却介质为冷水。 1.2.5 设计流程图 4 第 2 章 精馏塔的工艺设

5、计 2.1 产品浓度的计算 M苯=78.11 ， M甲苯=92.14 摩尔分数 XF=590.0 14.92/45.011.78/55.0 11.78/55.0 XD=992.0 14.92/01.011.78/99.0 11.78/99.0 XW=012.0 14.92/99.011.78/01.0 11.78/01.0 摩尔质量 MF=XFM苯+（1-XF）M甲苯=0.5986.8314.92)59.01(11.78kg/kmol kmolkgMXMXM DDD /22.7814.92992.0111.78992.01）（）（ 甲苯苯 kmolkgMXMXM WWW /16.9114.92

6、012.0111.78012.01）（）（ 甲苯苯 2.2 平均相对 挥发度的计算 温度计算 表 2.1 苯甲苯的气液平衡与温度的关系表1 温度 /0C 苯/%(mol 分率) 温度 /0C 苯/%(mol 分率) 温度 /0C 苯/%(mol 分率) 液相 气相 液相 气相 液相 气相 110.6 0 0 95.2 39.7 61.8 84.4 80.3 91.4 106.1 8.8 21.2 92.1 48.9 71.0 82.3 90.3 95.7 102.2 20.0 37.0 89.4 59.2 78.9 81.2 95.0 97.9 98.6 30.0 50.0 86.8 70.0 85.3 80.2 100.0 100.0 用内插法求得 F t、 D t、 W t F t : Ct t F F 70.88 7.3959 2.95 9.487.39 1.922.95 D t : Ct t D D 36.80 0.10