苯-氯苯分离精馏塔设计

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1、兰州大学化学化工精馏塔设计苯-氯苯分离精馏塔设计兰州大学2011级化学工程与工艺班周荣荣指导老师：严世强2013/12/2438兰州大学化学化工精馏塔设计苯-氯苯分离精馏塔设计目录苯-氯苯分离精馏塔设计1设计任务书11.1.1设计题目11.1.2设计任务及操作条件1设计工艺计算22设计方案的确定22.1操作压力22.2进料状况22.3加热方式22.4冷却方式22.5热能利用23精馏塔的物料衡算33.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率33.2原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量33.3物料衡算34塔板数的确定44.1理论板层数NT的求取44

2、.2实际板层数的求取65精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算75.1操作压力计算75.2操作温度的计算75.3平均摩尔质量计算85.4平均密度计算95.4.1气相平均密度计算95.4.2液相平均密度计算95.5液体平均表面张力计算105.6液体平均粘度计算106精馏塔的塔体工艺尺寸的计算116.1塔径的计算116.1.1精馏段塔径116.1.2提馏段塔径136.2精馏塔有效高度的计算146.3精馏塔实际高度的计算147塔板主要工艺尺寸的计算147.1溢流装置计算147.1.1精馏段溢流装置计算157.1.2提馏段溢流装置计算1638兰州大

3、学化学化工精馏塔设计7.2塔板布置177.2.1精馏段塔板布置177.2.2提馏段塔板布置188筛板的流体力学验算208.1塔板压降208.1.1精馏段塔板压降208.1.2提馏段塔板压降218.2液面落差228.3液沫夹带228.3.1精馏段液沫夹带228.3.2提馏段液沫夹带228.4漏液238.4.1精馏段漏液238.4.2提馏段漏液238.5液泛248.5.1精馏段液泛248.5.2提馏段液泛249塔板负荷性能图259.1精馏段塔板负荷性能图259.1.1液沫夹带线259.1.2液泛线259.1.3漏液线279.1.4液相负荷下

4、限线279.1.5液相负荷上限线289.2提馏段塔板负荷性能图299.2.1液沫夹带线299.2.2液泛线299.2.3漏液线309.2.4液相负荷下限线319.2.5液相负荷上限线3110筛板塔的工艺设计计算结果总表33其他设备的选型3411塔顶冷凝器的选择34总结感想35符号说明3738兰州大学化学化工精馏塔设计设计任务书1.1.1设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计1.1.2设计任务及操作条件1.进精馏塔的原料液含苯40%（质量%，下同），其余为氯苯；2.产品含苯不低于95%，釜液苯含量不高于2%；3.生产能力为3万吨/年，原料液，每

5、年工作日为300天。4.操作条件：（1）塔顶压强4kPa（表压）；（2）进料热状态自选；（3）回流比自选；（4）加热蒸汽低压蒸汽；（5）单板压降≤0.7kPa。38兰州大学化学化工精馏塔设计设计工艺计算1设计方案的确定1.1操作压力本次设计为一般物料因此，采用常压操作。1.2进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。本次设计采用泡点进料。1.3加热方

6、式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式。1.4冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。1.5热能利用蒸馏过程的特性是重复进行气化和冷凝。因此，热效率很低，可采用一些改进措施来提高热效率。因此，根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求，本设计采用常压操作，泡点进料，间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式，适当考虑热能利用。本设计任务为分离苯—氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏方法，设计中采用泡点进料，将混合料液经预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。其余部分作为塔顶产品经冷却后送入储罐。该

7、物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.4倍。塔釜部分采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送入储罐。工艺流程图见附图。查阅有关资料得知苯和氯苯的一些性质如下：苯和氯苯的物理性质见下表1表1苯和氯苯的物理性质组分分子式相对分子质量沸点临界温度℃临界压力kpa苯C6H678.1180.1288.56833.4氯苯C6H5Cl112.56131.8359.2452038兰州大学化学化工精馏塔设计1精馏塔的物料衡算1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量MA=78.11kg/kmol氯苯的摩尔质量MB=112.

8、56kg/kmol1.2原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量1.3物料衡算原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立可得38兰州大学化学化工精馏塔设计1塔板数的确定1.1理论板层数NT的求取由手册查得苯—氯苯物系的气