课程设计---苯-甲苯溶液分离过程板式精馏塔设计

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1、 摘 要 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作， 在化工炼油石油化工等 工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯甲苯二元物系板式精馏塔的设计。 在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅 助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。 关键词：板式塔；苯-甲苯；工艺计算；结构图 1 1 引言引言 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药化工等生产过程中广泛采用的气 液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两种。 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填 料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精

2、馏塔与间歇精馏塔。蒸气由塔 底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分 不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸 气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则 愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一 部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流 出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体 作为釜残液取出。 2 2 设计方案的确定设计方案的确定 2.1 2.1 操作条件的确定操作条件的确定 确定设计方案是指确定整个精馏装置的

3、流程、 各种设备的结构型式和某些操 作指标。例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸 汽的冷凝方式等。下面结合课程设计的需要，对某些问题作些阐述。 2.1.1 操作压力 蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所 处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。例如，采用 减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料， 但压力降低将导致塔 径增加，同时还需要使用抽真空的设备。对于沸点低、在常压下为气态的物料， 则应在加压下进行蒸馏。当物性无特殊要求时，一般是在稍高于大气压下操作。 但在塔径相同的情况下，适当地提高操作压力可以提高塔

4、的处理能力。有时应用 加压蒸馏的原因，则在于提高平衡温度后，便于利用蒸汽冷凝时的热量，或可用 较低品位的冷却剂使蒸汽冷凝，从而减少蒸馏的能量消耗。 2.1.2 进料状态 进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。在实际的 生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这 主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。此外，在泡点 进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设计和制造上提供了方便。 2.1.3 加热方式 蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接 蒸汽加热。然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作 用， 在塔底易挥发物损失量相同的情况下， 塔底残液中易挥发组分的浓度应较低， 因而塔板数稍有增加。 采用直接蒸汽加热时， 加热蒸汽的压力要高于釜中的压力， 以便克服蒸汽喷出小孔的阻力及釜中液柱静压力。对于苯-甲苯溶液，一般采用 1.12.0KPa（表压） 。 2.2 2.2 确定设计方案的原则确定设计方案的原则 确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上