筛板精馏塔分离苯-甲苯工艺设计化工原理课程设计

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1、吉林化工学院化工原理课程设计吉林化工学院化工原理课程设计题目筛板精馏塔分离苯—甲苯工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级材化0801学生姓名学生学号08150108指导教师张福胜2010年6月14日32吉林化工学院化工原理课程设计目录摘要一绪论二第一章流程及流程说明1第二章精馏塔工艺的设计22.1产品浓度的计算22.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率22.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量22.2最小回流比的确定32.3物料衡算32.4精馏段和提馏段操作线方程32.4.1求精馏塔的气液相负荷32.4.2求操作线方程32.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置32.6实际

2、板数的计算32.7实际塔板数及实际加料位置3第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算53.1物性数据计算53.2精馏塔主要工艺尺寸的计算93.3筛板流体力学验算133.4塔板负荷性能图16第四章热量衡算214.1塔顶气体上升的焓214.2回流液的焓214.3塔顶馏出液的焓214.4冷凝器消耗焓214.5进料的焓214.6塔底残液的焓214.7再沸器的焓22第五章塔的附属设备的计算235.1塔顶冷凝器设计计算235.2泵的选型245.4塔总体高度的设计25结论27致谢28参考文献29主要符号说明3032吉林化工学院化工原理课程设计摘要在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中，给定的条件为：进

3、料量为塔顶组成为：进料馏出液组成为：塔釜组成:加料热状态:q=1塔顶操作压强:(表压)首先根据精馏塔的物料衡算，求得D和W，通过图解法确定最小回流比；再根据操作线方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。继而对筛板的流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图，对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型，确定物性数据，计算传热系数和传热面积。然后对进料泵进行设计

4、，确定类型。关键词：苯-甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构塔附属设备下图为连续精馏过程简图：　出料　　　　　　　　　　　　　　回流　　　　　　　　苯蒸汽塔底32吉林化工学院化工原理课程设计绪论在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单,造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制漏液。筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管，而直接在板上开很多小直径的孔——筛孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。相同条件下，筛板塔生产能力比泡罩

5、塔高10%—15%，板效率亦约高10%—15%，而每板压力降则低30%左右，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。32吉林化工学院化工原理课程设计第一章流程及流程说明本设计任务为分离苯——甲苯混合物。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。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔

6、釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。　　　　　出料苯——甲苯混合液　回流塔底出料图132吉林化工学院化工原理课程设计第二章精馏塔工艺的设计2.1产品浓度的计算2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量=78.11kg/mol甲苯的摩尔质量=92.13kg/mol产品中苯的质量分数==0.984进料中苯的质量分数==0.54残液中苯的质

7、量分数=0.0352.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量苯——甲苯属于理想物系，可采用图解法求理论板数。2.2最小回流比的确定1.查手册绘制苯——甲苯气液平衡线x-y图。2求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图上对角线上，自点e（0.54，0.54）作垂线ef即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为最小回流比2倍最小回流比32吉林化工学院化工原理课程设计2.3物料衡算F=85kmol/h总物料衡算苯物料衡算联立得D=45.23Kmol/hW=39.77Kmol/h2.4精