化工原理课程设计---分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计

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1、 设计任务书 1 设计题目：分离苯甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计 2 设计参数 (1) 设计规模：苯甲苯混合液处理量 2 万 t/a (2) 生产制度：年开工 330 天，每天小时连续生产 (3) 原料组成：苯含量为 35%（质量百分率，下同） (4) 进料状况：含苯 35%的苯甲苯混合溶液 20 (5) 分离要求：塔顶苯含量不低于 98.5%，塔底甲苯含量不小于 98% (6) 建厂地区：大气压为 760mmHg，自来水年平均温度为 20的 盐城市 3 设计要求和工作量 （1） 完成设计说明书一份 （2） 完成精馏塔工艺条件图一张 4 设计说明书主要内容 II 目录 摘 要 1 绪 论

2、2 设计方案的选择和论证 3 1 设计流程 .3 2 设计思路 .3 第一章 塔板的工艺设计 4 1.1 物料衡算 4 1.1.1 塔的物料衡 4 1.2.2 平衡线方程的确定 .4 1.2.4 求精馏塔的气液相负荷 6 1.2.5 操作线方程 6 1.2.6 用逐板法算理论板数 6 1.2.7 实际板数的求取 .7 1.3.1 进料温度的计算 .7 1.3.2 操作压强.8 1.2.3 平均摩尔质量的计算 8 1.2.4 平均密度计算.9 1.2.5 液体平均表面张力计算. 10 1.3 精馏塔工艺尺寸的计算 10 1.3.1 塔径的计算 10 1.3.2 精馏塔有效高度的计算. 12 1.

3、4 塔板主要工艺尺寸的计算 12 1.4.1 溢流装置计算. 12 1.5 浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 . 13 1.6 塔板流体力学验算 15 1.6.1 计算气相通过浮阀塔板的静压头降 f h . 15 1.6.2 降液管中清夜层高度 d H 15 1.6.3 计算雾沫夹带量 V e . 16 1.7 精馏段塔板负荷性能图 . 17 1.7.1 雾沫夹带上限线 . 17 1.7.2 液泛线 . 18 1.7.3 液相负荷上限线 19 1.7.4 气体负荷下限线（漏液线） 20 1.7.5 液相负荷下限线 . 20 1.8 小结 . 21 第二章 热量衡算 21 2.2.2 塔底热量 .

4、23 III 2.3 焓值衡算 24 第三章 辅助设备 26 3.1 冷凝器的选型 . 26 3.1.1 计算冷却水流量 . 27 3.1.2 冷凝器的计算与选型 27 3.2 再沸器的选型 . 28 第四章 塔附件设计 29 4.1 接管 . 29 4.1.1 进料管 . 29 4.1.2 回流管 . 29 4.1.3 塔底出料管 29 4.1.4 塔顶蒸汽出料管 . 29 4.1.5 塔底进气管 30 4.2 筒体与封头. 30 4.2.1 筒体. 30 4.2.2 封头. 30 4.3 除沫器 30 4.4 裙座 . 31 4.5 人孔 . 31 4.6 塔总体高度的设计 31 4.6.

5、1 塔的顶部空间高度 31 4.6.2 塔的底部空间高度 31 4.6.3 塔立体高度 32 设计结果汇总 33 设计总结 34 致谢 35 参考文献 36 主要符号说明 37 附 录 1 1 摘摘 要要 化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的， 精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分 冷凝达到轻重组分分离目的的方法。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。 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计

6、的浮阀塔是化工 生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计 算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的 采用。 本设计书对苯和甲苯的分离设备浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括： 工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图。 采用浮阀精馏塔，塔高 18.81 米，塔径 1.0 米，按逐板计算理论板数为 29。算 得全塔效率为 0.539。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为 12，提馏段 实际板数为 17。实际加料位置在第 13 块板(从上往下数)，操作弹性为 3.75。通过 板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。再沸器采用卧式浮头式换热器。 用 140饱和蒸汽加热，用 20循水作冷凝剂。饱和蒸汽走管程，釜液走壳程。 关键词关键词：苯_甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构 2 绪绪 论论 化工生产中常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。互 溶液体混合物的分离有多种方法，蒸馏及精馏是其中最常用的一种。蒸