苯-甲苯溶液连续板式精馏塔设计

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1、化工原理课程设计摘要本次设计是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。我们对此塔进行了工艺设计，包括它的辅助设备及进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。此次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备，热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。本次设计是精馏塔及其进料预热的设计，分离质量分数为20％的苯-甲苯溶液，使塔顶产品苯的质量分数达到95%，塔底釜液质量分数为

2、2%。综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为12。根据经验式算得全塔效率为0.5386。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为10，提馏段实际板数为13。实际加料位置在第11块板。精馏段弹性操作为2.785，提馏段弹性操作为2.864。塔径为1.4m。通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。确定了操作点符合操作要求。关键词：苯-甲苯；精馏；负荷性能图；精馏塔设备结构-47-化工原理课程设计前言课程设计是化工原理课程的一个非

3、常重要的实践教学内容。不仅能够培养学生运用所学的化工生产的理论知识，解决生产中实际问题的能力，还能够培养学生的工程意识。健全合理的知识结构可发挥应有的作用。此次化工原理设计是精馏塔的设计。精馏塔是化工生产中十分重要的设备。精馏塔内装有提供气液两相逐级接触的塔板，利用混合物当中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔板之间上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有

4、关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。本设计我们使用筛板塔。其突出优点为结构简单，造价低板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大，气体分散均匀，传质效率较高。筛板塔是最早应于手工业生产的设备之一。合理的设计和适当的操作筛板塔能够满足要求的操作弹性而且效率高。采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏夜实际操作表明，筛板在一定程度的漏液状态下，操作是板效率明显降低，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的筛板塔其操作弹性仍可达到标准。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

5、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，利用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，难挥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。课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节，是对我们进行的一次综合性设计训练。通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识，还能培养我们独立分析和解决实

6、际问题的能力。更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。当代大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为毕业论文等奠定基础。更为将来打下一个稳固的基础。-47-化工原理课程设计目录第1章概述11.1苯-甲苯简介11.1.1苯11.1.2甲苯11.2精馏流程设计方案的确定11.2.1确定设计方案的原则11.2.2设计任务叙述21.2.3设计方案的确定31.3板式精馏塔流程简图5第２章设计计算62.1精馏塔的物料衡算62.1.1原料液及塔顶、塔

7、底产品的摩尔分率62.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量62.1.3全塔总物料衡算62.2塔板数的确定72.2.1理论板层数NT的求取72.2.2实际板层数的求取102.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算122.3.1操作压力计算122.3.2平均摩尔质量计算132.3.3平均密度计算142.3.4液体平均表面张力计算152.3.5液体平均粘度计算162.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算172.4.1塔径的计算172.4.2精馏塔有效高度计算192.5塔板主要工艺尺寸的计算192.5.1溢流装置计算192.5.2塔板布置232.6筛板

8、的流体力学验算242.6.1精馏段筛板的流体力学验算242.6.2提馏段筛板的流体力学验算272.7塔板负荷性能图292.7.1精馏段塔板负荷性计算292.7.2提馏段塔板负荷性