分离苯-甲苯混合物的浮阀塔设计

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1、化工原理课程设计说明书设计项目：分离苯－甲苯混合物的浮阀塔设计学院名称：环境科学与工程学院专业班级：再生资源科学与技术10级姓名：学号：指导老师：化工原理课程设计任务书一、设计题目分离苯和甲苯混合物的浮阀塔设计二、设计任务及操作条件现受一化工厂所托，设计一分离苯与甲苯的浮阀塔，其设计操作条件如下：1、混合物流量，其中易挥发组分含量为35%（质量比）；2、要求塔顶馏出液中含苯98%，塔釜残液中含苯不大于1.7%；3、塔内为常压操作；4、进料热状况为泡点，饱和液体进料；5、塔顶为全凝器，泡点回流，冷却水进出冷凝器的温度分别为

2、20℃和30℃；6、再沸器用绝压为200KPa的饱和蒸汽加热，在泡点下排出；7、总板效率为50%；8、采用F1型浮阀塔三、设计内容1、设计方案的选择及流程的确定；2、塔的物料衡算、热量衡算；3、塔的主要工艺尺寸的确定；（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学验算（3）塔板的负荷性能图4、辅助设备的选型与计算5、绘制工艺流程图（2号图）6、绘制浮阀塔的设备图（1号图纸）7、编写设计说明书目录设计任务书………………………………………………………………2一、前言…………………………………………………………………

3、4二、苯－甲苯精馏塔工艺设计…………………………………………12（一）塔板数的求解…………………………………………………12（二）塔高的计算……………………………………………………18（三）密度计算…………………………………………………18（四）塔径的计算…………………………………………………19（五）塔的尺寸计算…………………………………………………21（六）塔板流体力学验算…………………………………………25（七）塔板负荷性能图…………………………………………………29（八）计算结果汇总………………………………………

4、………33（九）能量衡算……………………………………35三、塔的附件设计……………………………………36四、结论……………………………………………………………40五、参考文献……………………………………………………………42第1章前言1.1塔设备的设计背景塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度

5、。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。为了加强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加大塔的研究力度。如今在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、

6、设计工作，加速了我国塔技术的开发。国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。1.2问题研究本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均

7、相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量，之后，计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列校核。1.3相关物性参数[1]（1）苯和甲苯的物理参数分子式相对分子质量沸点℃临界温度℃临界压力MPa苯（A）78.11g/mol80.1288.954,898甲苯（B）92.11g/mol110.6318.574.109(2)饱和蒸汽压苯甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算ABC苯6.94192769.42-53.26甲苯7.

8、05803076.65-54.65(3)苯甲苯的相对密度温度℃8090100110120苯815803.9792.5780.8768.9甲苯810800.2790.3780.3770.0(4)液体表面张力8090100110120苯21.2720.0618.8517.6616.49甲苯21.6920.5919.941