化工原理课程设计--苯-甲苯分离过程浮阀精馏塔的设计

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1、苯-甲苯分离过程浮阀精馏塔的设计摘要：本设计对苯-甲苯分离过程浮阀精馏塔装置进行了设计，主要进行以下几方面工作：1、精馏塔设计方案的确定。2、对生产的主要设备-浮阀塔进行了工艺设计计算,其中包括：①精馏塔的物料衡算；②塔板数的确定；③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；④精馏塔的塔体工艺尺寸计算；⑤精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算：⑥精馏塔塔板的流体力学验算：⑦精馏塔塔板的负荷性能图；⑧塔顶冷凝器的冷凝热和塔釜再沸器的汽化热计算。3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。从本设计中，我们组的队员学到

2、了很多;团队合作，讨论完善，总结思考能力得到了锻炼。关键词：苯-甲苯；浮阀塔；工艺设计计算；流程图；工艺条件简图目录前言1、设计方案的确定1.1设计流程的说明1.2操作方案的说明1.3本设计中符号的说明2、精馏塔物料衡算2.1物料衡算示意图2.2全塔物料衡算3、塔板数的确定3.1理论塔板数NT的求取3.1.1绘制苯-甲苯物系x-y图3.1.2求精馏塔的气、液相负荷3.1.3操作线方程3.1.4图解法求理论塔板数3.2实际塔板数的求取4、精馏段有关物性数据以及主要工艺尺寸的计算4.1精馏塔有关物性数据的计算4.1.1操作压力计算4.1.2操作温度

3、计算4.1.3平均摩尔质量计算4.1.4平均密度计算4.1.5液体平均粘度计算4.1.6液体平均表面张力计算4.2精馏塔的塔体工艺尺寸计算4.2.1精馏段塔径的计算4.2.2精馏塔的有效高度的计算4.3塔板主要工艺尺寸的计算4.3.1溢流装置计算4.3.2塔板计算4.4塔板的流体力学验算4.4.1塔板压降的计算4.4.2液面落差的计算4.4.3液沫夹带的计算4.4.4漏液的计算4.5塔板负荷性能图的绘制4.5.1过量液沫夹带线4.5.2液泛线4.5.3液相负荷上限线4.5.4漏液线4.5.5液相负荷下限线4.5.6塔板负荷性能图4.6提馏段各参

4、数汇总4.7塔顶冷凝器的冷凝热和塔釜再沸器的汽化热的计算4.7.1冷凝器的选型4.7.2冷凝器的冷凝热计算4.7.3再沸器的汽化热计算5、塔附件设计计算5.1接管5.2法兰5.3筒体与封头5.4裙座5.5人孔数目6、塔总体高度设计7、浮阀精馏塔工艺设计结果讨论7.1漏液7.2液泛7.3液体停留时间7.4流型7.5板距与塔高7.6回流比的影响7.7塔板效率的影响因素7.8换热器的选择7.9传热介质的选择8、附录8.1精馏系统的物料流程图8.2精馏塔的工艺条件简图9、参考文献10、致谢前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组

5、成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料，而苯和甲苯是各有其重要作用。苯是化工工业和医药工业的重要基本原料，分子式C6H6，分子量78.11，相对密度0.8794g/cm3(20℃)。沸点80.1℃在常温常压下是无色透明的液体，并具强烈的特殊芳香气味，有毒。苯遇热、明火易燃烧、爆炸。常态下，苯的蒸气密度为2.77，蒸气压13.33kPa(26.1℃)。可用来制备染料，树脂，农药，合成药物，合成橡胶，合成纤维和洗涤剂

6、等等；甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂，而且可以合成异氰酸酯，甲酚等化工产品，其分子式CH3（C6H5），分子量92.14，相对密度0.866g/cm3(20℃)。沸点110.63℃。在常温下呈液体状，无色、易燃。可以用来制造三硝基甲苯，苯甲酸，对苯二甲酸，防腐剂，泡沫塑料，合成纤维等。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，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该

7、过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯-甲苯的分离。分离苯与甲苯的生产工艺有：精馏法，膜分离法，萃取法。但苯-甲苯体系比较容易分离，待处理料液清洁，因此采用精馏法。而浮阀塔漏液少，传质情况好，气液负荷有较大的变动余地，故采用浮阀精馏塔。浮阀塔是20世纪50年代初开发的一种新塔型，其特点是在筛板塔基础上，在每个筛孔处安置一个可上下移动的阀片。当筛孔气速高时，阀片被顶起、上升，孔速低时，阀片因自重而下降。阀片升降位置随气流量大小作自动调节，从而使进入液层的气速基本稳定。又因气体在阀片下侧水平方向进入液层，既减少液

8、沫夹带量，又延长气液接触时间，故收到很好的传质效果。浮阀塔的生产能力比泡罩塔约大20%-40%，操作弹性可达7-9，板效率比泡罩塔约高15%，制造费用