苯-甲苯分离过程浮阀板式精馏塔设计

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1、化工原理课程设计院系：化学化工学院专业：化学工程与工艺班级：11级化工2班姓名：李钊学号：2011321216指导教师：武芸2013年12月15日——2014年01月3日40课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯分离过程浮阀板精馏塔设计二、设计任务1.原料名称:苯-甲苯二元均相混合物；2.原料组成：含苯42%（质量百分比）；3.产品要求：塔顶产品中苯含量不低于97%，塔釜中苯含量小于1.0%；4.生产能力：年产量5万吨/年；5.设备形式：浮阀塔；6.生产时间：300天/年，每天24h运行；7.进料状况：泡点进料；8.操作

2、压力：常压；9.加热蒸汽压力：270kPa10.冷却水温度：进口20℃，出口45℃；三、设计内容1.设计方案的选定及流程说明2.精馏塔的物料衡算3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度）4.塔板数的确定5.精馏塔塔体工艺尺寸的计算6.塔板主要工艺尺寸的计算7.塔板的流体力学验算408.塔板负荷性能图9.换热器设计10.馏塔接管尺寸计算11.绘制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12.绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件，A1图纸）13.撰写课程设计说明书一份四、设计要求1.工

3、艺设计说明书一份2.工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AutoCAD绘制）五、设计完成时间2013年12月16日～2014年01月01日40目录概述6第一章塔板的工艺设计7第一节精馏塔全塔物料衡算7第二节基本数据8第三节实际塔板数计算15第四节塔径的初步计算16第五节溢流装置17第六节塔板布置及浮阀数目与排列19第二章塔板的流体力学计算21第一节气体通过浮阀塔的压降21第二节液泛21第三节雾沫夹带22第四节塔的负荷性能图23第三章塔附件设计28第一节接管28第二节筒体与封头30第三节塔的总体高度31第四章附属

4、设备设计33第一节原料预热器33第二节塔顶冷凝器3440第三节再沸器34第四节泵的计算与选型35参考文献3740概述本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于该二元均相混合物的分离，应采用连续精馏过程。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。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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1.2～2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。本设计的目的是分离苯～甲苯二元均相混合物，

5、选用板式浮阀塔。工艺流程确定及说明1.塔板类型精馏塔的塔板类型有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，操作弹性大，汽液接触时间长，因此塔板效率高。本设计采用板式浮阀塔2.加料方式本精馏塔加料选择泵直接加料，结构简单，安装方便，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。3.进料状况本精馏塔选择泡点进料。4.塔顶冷凝方式苯与甲苯不反应，且容易冷凝，故本精馏塔塔顶选择全凝器，用水冷凝。5.回流方式40本设计处理量大，所需塔板数多，塔较高，回流冷凝器不适

6、宜塔顶安装，故采用强制回流。1.进料状况加热方式可分为：直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。直接蒸汽加热在一定的回流比条件下，塔底蒸汽对回流液有一定的稀释作用，从而使理论板数增加，设备费用上升，所以本设计采用间接蒸汽加热（135℃）。2.操作压力苯-甲苯在常压下相对挥发度较大，因此在常压下也比较容易分离，故本设计采用常压精馏。第一章塔板的工艺设计第一节精馏塔全塔物料衡算1.原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率已知苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量原料液组成XF(摩尔分数，下同)塔顶组成塔底组成2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量3.

7、物料衡算40一年以300天，一天以24小时计，计算可得塔顶产品流率：D=5×10000×1000／（78.47×300×24）=88.50Kmol/h全塔物料衡算：F=88.50＋WF×0.4607=88.50×0.9744＋W×.0118解的F＝189.78kmol/hW＝101.28kmol/h第二节基本数据1.各种定性温度由下表中的数据，采用内插法计算一下温度(液相温度)得92.39℃得80.52℃得109.81℃精馏段的平均温度为：=86.46℃提馏段的平均温度为：=101.10℃精馏段：=86.46℃由表1

8、内差法可得=69.44%=85.86%精馏段液相平均摩尔质量：=82.39kg/kmol精馏段气相平均摩尔质量：=80.09kg/kmol提馏段：=101.10℃由表1内差法可得=22..96%=40.99%提馏段液相平均摩尔质量：=88.91kg/kmol40提馏段气相平均摩尔质量：=86.38kg/kmol表1苯-甲苯汽液平衡数据2.密度表