化工原理课程设计--苯-乙苯板式精馏塔设计

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1、华中科技大学化学与化工学院《化工原理》课程设计题目苯-乙苯板式精馏塔设计目录1、设计任务2、方案设计3、物料衡算3.1进料组成3.2全塔物料衡算3.3理论塔板数确定3.4实际塔板数确定3.5理论进料板和实际进料板确定4、热量恒算4.1塔顶冷却水用量4.2塔釜饱和蒸汽用量5、精馏塔工艺尺寸计算5.1塔径计算5.2塔有效高度计算5.3溢流装置5.4筛孔计算及排列6、流体力学计算6.1气体通过塔板的压降6.2塔板上液面落差6.3液沫夹带的校核6.4溢流液泛条件的校核6.5漏液点的校核6.6液体停留时间7、塔板负荷性能图8

2、、设备零部件管口的设计计算及选型8.1塔顶蒸汽进口管径8.2回流液管径8.3进料管管径8.4塔釜液料排出管管径9、精馏塔工艺数据表10、精馏塔结构数据表11、物性数据表12、主要符号说明13、参考文献1、设计任务（1）原料组成：原料中含苯35%，其余为乙苯（2）分离要求：塔顶产品中含苯大于等于99%，塔釜产品中含乙苯大于等于98%（3）生产能力：原料处理量为30万吨/年，每年按330天算，每天24小时连续运行操作条件：（1）常压操作（2）塔顶饱和液体回流（3）塔底再沸器间接蒸汽加热（4）加热蒸汽压力：5atm（5）

3、塔顶冷凝器冷却水进口温度：25℃（6）忽略设备与环境的热损失（7）泡点进料（8）连续操作根据工艺要求进行：（1）精馏系统工艺流程图及说明（2）塔板形式选择（3）基础物性数据（4）系统物料衡算和热量恒算（5）精馏塔工艺尺寸的计算（6）塔盘和溢流装置设计（1）流体力学计算，负荷性能图（2）进出口管径（3）设备工艺条件图（4）设备装配图2、方案设计本设计任务为分离苯－乙苯双组分均相混合液。采用的塔板类型为筛板式精馏塔。精馏过程的流程设计如下：原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作

4、为塔底产品（釜残液），再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽、产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表），以测量物流的各项参数。下图为本设计工艺流程图：3、工艺计算3.1进料组成XF=0.35XD=0.99XW=0.02年处理原料3*108KgM

5、苯=78g/molM乙苯=106g/mol1Kg原料中有苯：1750/481mol乙苯：250/37mol共10.39501mol3.2对全塔物料衡算F=D+WF*XF=D*XD+W*XW故F=3*108*10.39501/（330*24）=393750.379mol/h带入数据得D=133956.3145mol/hW=259794.0645mol/h3.3理论塔板数确定查得苯、乙苯的安托因常数如下表ABC苯6.0231206.35220.24乙苯6.0791421.91212.93由于过程在常压下进行，故将P˚=

6、101.325KPa带入安托因方程得常压下苯的沸点为80.0488℃，乙苯沸点为136.1520℃设计塔顶温度为露点温度t1,塔釜温度为泡点温度t2苯-乙苯气液平衡数据T/℃808896104112120128136x1.0000.7430.5420.3850.2590.1570.0720.000y1.0000.9400.8650.7620.6310.4650.2570.000解得t1=80.31℃依次解得进料板温度tW=106.22℃塔釜温度t2=133.78℃苯乙苯80.31℃饱和蒸汽压KPa101.35616

7、.82塔顶温度相对挥发度α6.03106.22℃饱和蒸汽压KPa212.8142.04进料温度相对挥发度α5.06133.78℃饱和蒸汽压KPa431.09100.23塔釜温度相对挥发度α4.30所以全塔平均相对挥发度α=5.13最小回流比Rmin===0.666我们选用回流比R=2Rmin=1.332Nmin===5.19根据吉利兰关系式：X=Y=Y=0.75-0.75*X0.5668算出理论实际塔板数N=9.0063.4实际塔板数确定苯和乙苯在某些温度下的粘度t/℃020406080100120140µ苯（mP

8、as）0.7420.6380.4850.3810.3080.2550.2150.184µ乙苯（mPas）0.8740.6660.5250.4260.3540.3000.2590.226求得塔顶、进料处、塔底苯和乙苯的粘度如下表所示80.31℃106.22℃133.78℃苯mPa·s0.3080.2430.191乙苯mPa·s0.3540.2880.233µ顶