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1、浮阀式连续精馏塔的设计书1．设计方案的选择及流程说明1.1设计方案的选定设计方案的选定是指确定整个精馏装置的流程、主要设备的结构的型式和主要操作条件。所选方案必须：（1）能满足工艺要求，达到指定的产量和质量；（2）操作平稳、易于调节；（3）经济合理；（4）生产安全。在实际的设计问题中，上述四项都必须兼顾考虑。课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力进料状况、加热方式及其热能的利用。1.1.1操作压力精馏可在常压、加压或减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质、技术上的可行性和经济上的合理性来考虑。鉴于本课
2、题，采用常压精馏。1.1.2进料状态进料状态有多种,但一般将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中,这样进料温度就不受季节、气温变化和前道工序波动的影响,塔的操作就比较容易控制。此外,泡点进料时,精馏段与提馏段的塔径相同,设计制造均比较方便。鉴于此,选用泡点进料.1.1.3加热方式精馏塔通常设置再沸器,采用间接蒸汽加热,以提供足够的热量。1.1.4热能的利用蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,因此,热效率很低,通常进入再沸器的能量仅有5%左右被有效利用.所以,蒸馏系统的热能利用问题应值得认真考虑。塔顶蒸汽冷凝放出的热
3、量是大量的,但其能位较低,不可能直接用来作塔釜的热源。但可用作低温热源,或通入废热锅炉,产生低压蒸汽,供别处使用。或可采用热泵技术,提高温度后再用于加热釜液。25此外,通过蒸馏系统的合理设置,也可取得节能的效果。例如,可采取设置中间再沸器和中间冷凝器的流程,因为设置中间再沸器,可利用温度比塔底低的热源,而中间冷凝器则可回收温度比塔顶高的热量。1.2连续精馏流程连续精馏装置一般包括精馏塔、冷凝器、再沸器以及原料预热器,如图。除此之外,还应确定全凝器或是分凝器,再沸器采用直接加热还是间接加热,另外根据热能的利用情况决定是
4、否采用原料预热器。251.3.板式塔的计算流程图计算开始物料衡算:F,D,W,,,精馏段,提馏段气,液相负荷:L,,V,塔径计算:选,确定塔板形式,流程堰及降液管的设计:选/D计算雾沫夹带<0.1停留时间校核>3～5S计算:,,计算筛孔或阀孔的数目流体力学计算及校核:<0.1;>3～5S不液泛冷凝器,再沸器的计算与选型设计结束1.4塔的工艺计算251.工艺条件与数据原料液量1500kg/h，含苯40%（质量分数，下同），乙苯60%；馏出液含苯97%，残液含苯2%；泡点进料；料液可视为理想溶液。2.操作条件常压操作；回
5、流液温度为塔顶蒸汽的露点；间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm²（绝对压力）；冷却水进口温度30℃，出口温度为45℃；设备热损失为加热蒸汽供热量的5%。1.4.1物料衡算与能量衡算1.4.1.1料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率设苯为A,乙苯为B,MA=78.11㎏/kmol,MB=106.17㎏/kmol1.4.1.2原料液及塔顶塔底产品的摩尔质量1.4.1.3全塔物料质量流量原液量处理量总的物料衡算F=D+W则有=7.1921.4.1.4塔中回收率的计算25在精馏计算中分离程度除用产品的摩尔分数表示外,还常用
6、回收率表示,即:以塔顶易挥发组分为主要产品,则回收率:1.4.1.5相对挥发度的计算计算相平衡线及精馏段是都必须直接或间接应用到塔内的平均挥发度，要知道挥发度则必须知道塔顶塔底的温度，再由苯，乙苯这两个公式来求出塔顶塔底的温度对应下的、。利用试差法计算温度。不同温度下苯和乙苯的饱和蒸汽压T（℃）020406080100120140苯（KPa）3.3710.0324.3752.19101.0180.0300.3480.2乙苯（KPa）0.2530.9432.8657.39416.7734.2564.21112.1塔顶X
7、D=0.985假设一个温度t=80.5℃利用及算得=102.565、=16.996代入中与0.985相差不大，故塔顶温度为80.5℃，此时采用同样的方法算得塔底温度tw=100.5℃，=182.5016、=34.6577则塔中平均相对挥发度1.4.1.6相平衡线的计算相平衡线方程为:代入上式中相对挥发度的值则相平衡线方程为:251.4.1.7q线方程精馏段操作线和提馏段操作线的交点的轨迹是一条直线，描述该直线的方程称为q线方程或进料方程。此设计中，泡点进料，q线方程定为:1.4.1.8回流比求解q=1（Rmin）q=
8、1===0.39取Ropt=2Rmin=0.781.4.1.9精馏段操作线因为精馏过程涉及传热和传质两种过程，为简化期间在该课程设计中假定塔内为恒摩尔流动。R值定为0.78精馏段操作线方程为:式中y、x──分别为精馏段任一截面处的气液相易挥发组分的摩尔分数；xD──塔顶易挥发组分的摩尔分数；R──回流比，R＝L/D；1.4.1.10提馏段操作线
