化工原理课程设计-分离苯和甲苯混合物的浮阀塔设计

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1、化工原理课程设计任务书一、设计题目分离苯和甲苯混合物的浮阀塔设计二、设计任务及操作条件1•混合物流量F=5kg/s,其中易挥发组分含量为35%(质量比);2•要求塔顶溜出液中含苯98%,塔釜残液中含苯不大于1.7%；3.塔内为常压操作；4.进料热状况为泡点饱和液体进料；5•塔顶为全凝器，泡点回流。冷却水进出冷凝器的温度分别为20°C和30°C；6.再沸器用绝压为200Kpa的饱和蒸汽加热，在泡点下排出；7.总板效率为50%；8•采用F1性浮阀塔。三、设计内容1.设计方案的选择及流程的确定；2.塔的无聊衡算、热量衡算；3•塔的主要工艺尺寸的确定；(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定；(2)塔板

2、的流体力学验算；(3)塔板的负荷性能图。4.辅助设备的选型和计算；5•绘制工艺流程图(2号图一张)；6.绘制浮阀塔的设备图(1号图一张；)7•编写设计说明说。1.设计方案简介11.1设计方案选择11.2工艺流程简介22.设计基础物性数据23.塔的工艺设计计算43.1物料衡算43.2最小回流比和适宜回流比确定43.3精馅段和提馆段操作线方程53.4理论塔板数的确定53.5实际板数及实际加料位置63.6操作温度的计算73.7平均摩尔质量计算73.8平均密度计算83.9液相平均表面张力的计算93.10塔径的计算103.11精馆塔有效高度的计算123.12溢流装置计算123.13塔板布置及浮阀数目与

3、排列154.塔板流体力学验算164.1干板阻力164.2塔板清液层阻力174.3淹塔174.4雾沫夹带184.5塔板负荷性能图195.热量衡算233.1冷凝器23245.2再沸器4.塔附属设备的计算246.1接管246.2筒体与封头256.3除沫器256.4裙座266.5人孔266.6塔总体高度设计277.工艺设计结果277.1物料衡算表275.2浮阀塔板工艺设计计算结果276.小结283.致谢2829［参考文献］1・设计方案简介1.1设计方案选择本设计任务为分离苯一甲苯混合物。对于二元混合物的分离，采用连续精惚流程。精馆是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到

4、广泛应用。精憾过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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，实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本设计为苯-甲苯浮阀式连续精憾塔的设计，需设计一个精憾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，设计浮阀塔。浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀的常用形式有F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中

5、。浮阀塔的优点：(1)生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑,其开孔面积大于泡罩塔板,生产能力比泡罩塔板大20%〜40%,与筛板塔接近。(2)操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。(3)塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长,而雾沫夹带量小，塔板效率高。(4)气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板吋阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。(5)塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%〜80%,但是比筛板塔高20%〜30%。浮阀塔盘的操作原理：浮阀塔的塔板上，按一定中心距开阀孔，阀孔

6、里装有可以升降的阀片，阀孔的排列方式，应使绝大部分液体内有气泡透过，并使相邻两阀容易吹开，鼓泡均匀。为此常采用对液流方向成错排的三角形的排列方式。蒸汽自阀孔上升，顶开阀片，穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫，浮阀能随着气速的增减在相当宽的气速范围内自由升降，以保持稳定的操作。需要注意的是，浮阀塔不易处理易结焦或粘度大的系统。木设计中，苯-甲苯混合物粘度不大，浮阀塔可以正常工作。1.2工艺流程简介工艺流程图见附图1。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憾塔内。储罐中的原料液用机泵加入精憎塔。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分冋流至塔内，其余部分经产品冷

7、凝器冷却后送至储罐。回流比是精谓操作的重要工艺条件，其选择原则是使设备费用和操作费用之和最低；同时在设计时也应根据实际情况选择回流比，可以参考同类生产的经验值确定。考虑到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・5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。塔釜再沸器用饱和蒸汽作为热源加热料液。2.设计基础物性数据表1苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量M沸点(°C)临界温度t/