化工原理 过程装备及仪表自动化课程设计 完成

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1、化工原理过程装备及仪表自动化课程设计序言 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。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

2、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的挥发度的不同，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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。-76-第一部分浮阀塔工艺设计计算1.1设计方案的选定及基础数据的

3、搜集本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.91388倍。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，热效率比较低，但塔顶冷凝器放出的热量很多，但其能量

4、品位较低，不能直接用于塔釜的热源，在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一，充分利用了能量。塔板的类型为浮阀塔，浮阀塔盘上开有一定形状的阀孔，孔中安装了可在适当范围内上下浮动的阀片，因而可适应较大的气相负荷的变化。阀片的形状有圆形，矩形等。实践证明，浮阀具有以下优点：1.生产能力大，比泡罩塔提高20％—40％;2.操作弹性大，在较宽的气相负荷范围内，塔板效率变化较小，其操作弹性较筛板塔有较大的改善：；3.塔板效率高，因为它的气液接触状态较好，且气体沿水平方向吹入液层，雾沫夹带较小；

5、4.塔板结构及安装较泡罩简单，重量较轻，制造费用较低，仅为泡罩的60％——80％左右；浮阀塔的缺点为：1.在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气速时板效率有所下降；2.浮阀阀片有卡死和吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难；3.塔板压力较大，妨碍了它在高气相负荷及真空塔中的应用。下图是板式塔的简略图：-76-表1-1.1苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点（℃）临界温度tC（℃）临界压强PC（kPa）苯AC6H67880.1288.56833.4甲苯BC6H5—CH392110.6318.574107.7表1-

6、1.2苯和甲苯的饱和蒸汽压温度80.1859095100105110.6,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0-76-，kPa40.046.054.063.374.386.0表1-1.3常温下苯—甲苯气液平衡数据（[2]：例1—1附表2）温度80.1859095100105液相中苯的摩尔分率1.0000.7800.5810.4120.2580.130汽相中苯的摩尔分率1.0000.9000.7770.6300.4560.262表1-1.4纯组分的表面张力([1]：附录图7

7、)温度8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表1-1.5组分的液相密度([1]：附录图8)温度(℃)8090100110120苯,kg/814805791778763甲苯,kg/809801791780768表1-1.6液体粘度µ（[1]：）温度(℃)8090100110120苯（mP.s）0.3080.2790.2550.2330.215甲苯（mP.s）0.3110.2860.2640.2540.228表1-1.7常压下苯

8、——甲苯的气液平衡数据温度t℃液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992