化工原理课程设计--分离苯和甲苯混合物

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1、 I 引引 言言 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作， 在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有 时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，液相混合物中各组分挥发度 的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难发组分由气相向液相转移，实现原 料混合物中各组分的分离。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过 程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。 由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置 扎板塔的一种，内装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有 溢流管或没有溢流管。

2、 筛板塔简称筛板， 结构特点为塔板上开有许多均匀的小孔， 根据孔径的大小分为小孔径筛板 （孔径为 38mm） 和大孔径筛板 （孔径为 1025mm） 两类，工业应用中以小孔径筛板为主，大孔径多用于某些特殊场合（如分离粘度 大，易结焦的物系）。 筛板塔优点：结构简单、造价低；气流压降小、板上液面落差小；生产能力 较大；气体分散均匀；传质效率高。缺点：操作弹性小、筛孔小易堵塞。 II 目录目录 前言 错误错误!未定义书签。未定义书签。 摘要 错误错误!未定义书签。未定义书签。 Abstract . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 关键词 错误错误!未定义书签。未定义书签。 设计方案的确定 6

3、操作压强的选择 . 6 进料状态的选择 . 6 回流比的选择. 7 塔的工艺计算 7 全塔物料衡算. 8 最佳回流比的确定 9 理论板及实际板的确定. 9 理论塔板数的计算. 9 板效率的计算. 11 实际塔板数的求算12 塔径的计算 .12 平均摩尔质量的计算 12 平均压强 Pm 13 平均密度m .13 液体的平均表面张力m 14 塔径的计算 15 塔高的计算 .17 降液管及溢流堰尺寸的确定.17 筛板孔径及排列方式的确定.19 取边缘区宽度.19 安定区宽度 19 开孔区面积 19 筛孔的计算和排列19 塔板流动性能的校核 .20 塔板压降20 液面落差21 液泛.21 漏液.22

4、液沫夹带23 塔板负荷性能图的绘制23 漏液线 .23 液沫夹带线 24 液相负荷下限线 .26 III 液相负荷上限线 .26 液泛线 .26 塔板设计结果汇总表 .30 辅助设备工艺计算31 换热器的面积计算及选型 31 冷凝器的计算.31 各种接管管径的计算及选型.32 进料管 .32 回流管 .33 塔顶蒸汽接管.33 釜液排出管 33 塔顶产品出口管 .34 泵的扬程计算及选型 .34 塔设备的结构设计35 塔盘的结构设计 35 裙座的结构设计 35 参考文献36 结语.37 IV 摘要 精馏是一种最常见的分离方法，它依据多次部分冷凝的原理来实现连续的高 纯度分离，本设计采用筛板精馏

5、塔，进行甲醇水二元物系的分离，此设计针对 二元物系的精馏问题进行分析， 计算， 核算， 绘图， 从而达到二元物系分离目的。 精馏操作在化工，石油化工，轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气 液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择，设计和分析分离过程中的各 种参数是非常重要的。 年产 7 万吨原料中苯质量分数为 40%，塔顶产品苯质量分数为 96%，要求塔顶 苯回收率为 98%的苯-甲苯溶液连续精馏塔设计。内容包括操作条件的选择，泵 的选型，塔的工艺计算，辅助设备的工艺计算以及塔设备的结构设计等。在设计 过程中，进一步学习和巩固精馏段和提馏段方程，逐板计算法求解理论塔板数， 实际塔板

6、数的求算，进而查阅参考相关资料，确定塔，塔板及辅助设备的主要工 艺尺寸和设计方法，最后通过所得的结果确定塔体及辅助设备等结构并画出图 纸。 通过对精馏塔的工艺设计计算可知：实际塔板数为 25 块，第 11 块加料，塔 径为 1.6m，塔的实际高度为 10m，根据所选参数在进行校验可知：精馏段操作弹 性为 2.35.提馏段操作弹性为 2.93，这些值都符合实际要求，故该设计合理。 关键词关键词: 苯 甲苯 精馏 筛板塔 V Abstract Distillation separation is one of the most common method of it based on the principle of partial condensation many times to realize the continuous separation of high purity, this design USES the float valve column, for methanol - water separation of binary syste