化工原理课程设计---分离苯—甲苯混合物的精馏塔设计

《化工原理课程设计---分离苯—甲苯混合物的精馏塔设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、化工原理课程设计说明书设计题目：分离苯—甲苯混合物的精馏塔设计学校：*********班级：**************设计者：**********指导老师：*******设计时间：2012年7月11日2012年7月17日21目录设计任务p.2前言p.3精馏装置工艺流程图(附图1)精馏塔设计计算基本数据的计算p.4回流比的计算p.4塔板数的计算p.5精馏塔的工艺设计塔径的计算p.7塔高的计算p.9塔板数的计算和设计p.9精馏塔的负荷性能的计算塔板负荷性能的计算p.12塔板的流体力学校核p.14精馏塔的辅助设备塔顶冷凝器p.17塔底再沸器p.20设计小结p.22参考文献p.23

2、附图①连续精馏流程图②苯—甲苯的温度组成相图③图解法球理论塔板数④R—N关联图⑤塔板布置图⑥精馏段塔板负荷性能图提馏段塔板负荷性能图21设计任务设计题目：分离苯甲苯混合物的精馏塔的设计21前言本课程实际的题目是分离苯—甲苯混合物的精馏塔的设计，精馏操作是一门重要的化工单元操作，此操作主要在塔设备中进行，使均相液体混合物经多次部分气化和多次部分液化，以达到使混合物系分离或得到较高纯度的组分的目的，精馏设计的主要任务是根据物系性质和工艺要求，确定操作条件，选择一定的塔形，进行工艺和设备尺寸的计算。精馏装置的流程比较定型，一般包括：精馏塔，塔顶蒸汽冷凝器，塔底再沸器，原料加热器以及

3、输送设备等。气液传质设备主要是塔设备，其中最重要的类型为板式塔和填料塔。板式塔主要有筛板塔，泡罩塔和浮阀塔。本设计为筛板塔。筛板塔踏板上开有很多直径约几毫米的筛孔，操作时液体进入进料板，沿板面从一侧流到另一侧，越过出口堰的上沿，落入降液管而进入下一层，如此逐层下流，塔板出口的溢流堰使板上维持一定的液层高度，用于气液交换。气体从塔底端到达最底层一层板的上方，经由板上的筛孔逐渐上升，由于板上液层的存在，气体通过每一层板上的筛孔时，分散成很多气泡，气体符合一般都大到足以使气泡紧密接触，不断合并和破裂，使液层成为泡沫层，为两相接触提供大的相界面积，并造成一定程度的湍动，这都有利于传质

4、速率的提高。筛板多采用不锈钢板或合金钢板制成，使用碳钢的比较少，孔的直径约为3~8mm，以4~5mm较常用，板的厚度约为孔径的0.4~0.8倍，此外，又有一种大孔筛板，孔径在10mm以上，用于悬浮颗粒与脏污的场合。筛板塔的结构简单，造价低，其生产能力较泡罩塔高10%~15%，板效率约高10%~15%，而每板压降则低30%左右。所以本次设计采用筛板塔设计模式。21精馏塔的设计计算一、精馏装置工艺流程图精馏装置一般包括：精馏塔、塔顶蒸汽冷凝器、料液预热器、塔底再沸器、液体输送设备和管路等，其工艺流程比较固定。工业生产中常见的精馏流程（附图1）。二、塔的设计计算1、基本数据的计算苯

5、的分子量：78.1kg/kmolC6H6甲苯的分子量：92.1kg/kmolC7H8进料的平均分子量：MF=0.41×78.1+0.59×92.1=86.36kg/kmol进料液的摩尔量为：F=660086.36=76.42kmol/h总物料衡算：F=D+WFxf=DxD+WxW解之得：D=31.61kmol/hW=44.81kmol/h2、q值的计算由苯—甲苯的温度—组成相图（附图2）得：当xF=0.41时苯的泡点温度为tD=94.8℃进料温度为50℃时的平均温度为t=td+tf2=94.8+502=72.4℃由液体的比热共线图[1]可查得苯的比热CpA=0.453×4.1

6、87kJ·kg-1·K-1=1.897kJ·kg-1·K-1甲苯的比热CpB=0.564×4.187kJ·kg-1·K-1=2.361kJ·kg-1·K-1（采用内差法计算所得）则进料的平均比热Cpm=2.219kJ·kg-1·K-1当P=0.1MPa时，查得[2]苯的气化潜热为γA=362kJ·kg-1甲苯的气化潜热为γB=341.5kJ·kg-1则进料液的平均气化潜热γm=0.41×362+0.59×341.5=349.9kJ·kg-1所以q=iV-iFiV-iL=iV-iL+iL-iFiV-iL=rm+CpmtD-tFrm=349.9+2.12994.8-50349.9

7、=1.273即q=1.2733、计算最小回流比Rmin由2得q=1.273qq-1=4.669由此作图3，q线与平衡线的交点为：xq=0.472Yq=0.69821则Rmin=(xD-yq)(yq-xq)=1.2044、计算最小理论塔板数Nmin由参考[3]表10—3以及附图2，计算xF=0.41xD=0.97xW=0.015下，分别对应的泡点温度，取三处的α的几何平均值。tF=101℃tD=82℃tW=110.4℃αF=2.42αD=2.62αW=2.35则α=3αFαDαW=2.46全回流时，所需理