课程设计--筛板精馏塔分离苯—甲苯工艺设计

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1、I 化化 工工 原原 理理 课课 程程 设设 计计 题目题目 筛板精馏塔分离苯筛板精馏塔分离苯甲苯工艺设计甲苯工艺设计 教教 学学 院院 化工与材料工程学院化工与材料工程学院 专业班级专业班级 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 指导教师指导教师 20102010 年年 6 6 月月 1414 日日 II 目录 摘要 . 一 绪论 . 二 第一章 流程及流程说明 1 第二章 精馏塔工艺的设计 2 2.1 产品浓度的计算 2 2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 2 2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2 2.2 最小回流比的确定 3 2.3 物料衡算 3 2.4 精馏段和

2、提馏段操作线方程 3 2.4.1 求精馏塔的气液相负荷 3 2.4.2 求操作线方程 3 2.5 精馏塔理论塔板数及理论加料位置 3 2.6 实际板数的计算 3 2.7 实际塔板数及实际加料位置 3 第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 5 3.1 物性数据计算 5 3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 9 3.3 筛板流体力学验算 . 13 3.4 塔板负荷性能图 . 16 第四章 热量衡算 . 21 4.1 塔顶气体上升的焓 V Q . 21 4.2 回流液的焓 R Q . 21 4.3 塔顶馏出液的焓 D Q . 21 4.4 冷凝器消耗焓 C Q . 21 4.5 进料的焓 F Q . 2

3、1 4.6 塔底残液的焓 W Q . 21 4.7 再沸器的焓 B Q . 22 第五章 塔的附属设备的计算 23 5.1 塔顶冷凝器设计计算 . 23 5.2 泵的选型 . 24 5.4 塔总体高度的设计 . 25 结论 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 主要符号说明 30 I 摘 要 在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中，给定的条件为： 进料量为F=85km ol/h 塔顶组成为：0.98 D x 进料馏出液组成为：0.5 F x 塔釜组成: W x =0.03 加料热状态:q=1 塔顶操作压强:101.3kPaP (表压) 首先根据精馏塔的物料衡算，求得 D 和 W，通过图解法

4、确定最小回流比；再根据操作线 方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实 际板数，确定加料位置。 然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。 继而对筛板的流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图， 对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。 第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型，确定物性数据，计算传热 系数和传热面积。然后对进料泵进行设计，确定类型。 关键词： 苯-甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构 塔附属设备 下图为连续精馏过程简图： 出料 回流 苯蒸汽 塔

5、底 I 绪论绪论 在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单,造价低。合理的设计和适 当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制 漏液。 筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管， 而直接在板上开很多小直径的孔筛 孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使 板上液层成为强烈湍动的泡沫层。 相同条件下，筛板塔生产能力比泡罩塔高 10%15%，板效率亦约高 10%15%，而每板 压力降则低 30%左右，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作 弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体 粒子的料液。 1 第一章 流程及流程说明 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