苯-甲苯浮阀式精馏塔的设计

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1、化工原理课程设计任务书一设计题目：苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯，具体工艺参数如下：原料加料量F=75kmol/h进料组成xf=0.41馏出液组成釜液组成塔顶压力单板压降进料状态2工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点回流。三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、辅助设备选型与计算设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔设备条件图目录任务书1目录Ⅱ摘要1第1章绪论21.1设计流程21.2设计思路2第2章精馏

2、塔的工艺设计42.1产品浓度的计算42.2最小回流比的计算和适宜回流比的确定52.3物料衡算62.4精馏段和提馏段操作线方程72.5逐板法确定理论板数及进料位置（编程）72.6全塔效率、实际板数及实际加料位置7第3章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算83.1物性数据计算83.2精馏塔主要工艺尺寸的计算103.3塔板主要工艺尺寸的计算123.4塔板流体力学校核153.5塔板符合性能图17第4章热量衡算214.1热量衡算示意图214.2热量衡算21第5章塔附属设备的计算255.1筒体与封头255.2除沫器255.3裙座255.4塔总体高度的设计255.5换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算26

3、5.6进料管的设计275.7泵的选型275.8贮罐的计算28第6章结论296.1结论296.2主要数据结果总汇29结束语30参考文献31附录1主要符号说明32附录2程序框图34附录3精馏塔工艺条件图35附录4生产工艺流程图36教师评语37摘要本次化工原理课程设计，设计出了苯—甲苯得分离设备—连续浮阀式精馏塔。进料摩尔分数为0.44，使塔顶产品苯的摩尔含量达到0.965，塔底釜液摩尔分数为0.035。综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对苯—甲苯溶液进行分离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为16块，其中精馏段塔板数为7块，提馏段塔板数为9块。根据经验是算得全塔效率为0.5

4、35，塔顶使用全凝器，泡点回流。精馏段实际板数为13块，提馏段实际板数为15块，实际加料板位置在第14块板。由精馏段的工艺计算得到塔经1m，塔总高16.8m。通过流体力学验算表明此塔的工艺尺寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精馏塔有较好的操做性能，精馏段操作弹性为1.48。塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。用133.3℃饱和水蒸气加热，饱和水蒸气走壳程，进料液走管程。关键词：苯—甲苯浮阀精馏物料衡算第1章绪论1.1设计流程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。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

5、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。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。设计流程框图如下：精馏塔主要工艺尺寸的设计精馏塔的工艺设计热量衡算塔的附属设备及主要附件的选型绘制工艺流程图和工艺条件图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。5432F1WDF2FF1-原料罐，2-进料罐，3-苯、甲苯

6、精馏塔，4-塔顶全凝器，5-再沸器1.2设计思路本次课程设计的任务是设计苯—甲苯精馏塔，塔型为浮阀式板塔，进料为两组份进料，且苯与甲苯的挥发度有明显差别，可用一个塔进行精馏分离。要分离的组分在常压下均是液体，因此操作在常压下即可进行，进料为泡点进料，需预热器。同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不许汽相出料，故采用全凝，又因所设计的塔较高，应用泵强制回流。1.2.1加热方式本设计的加热方式为塔底间接加热。1.2.2回流比的选择选择操作回流比为最小回流比的2倍。1.2.3塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择冷凝方式为全凝,冷却介质为冷水。1.2.4设计流程图精馏塔的工艺设计1.1

7、产品浓度的计算M苯=78.11，M甲苯=92.14摩尔分数XF=XD=XW=摩尔质量MF=XFM苯+（1-XF）M甲苯=0.44kg/kmol2.2平均相对挥发度的计算温度计算表2.1苯—甲苯的气液平衡与温度的关系表[1]温度/0C苯/%(mol分率)温度/0C苯/%(mol分率)温度/0C苯/%(mol分率)液相气相液相气相液相气相110.60095.239.761.884.480.391.4106.18.821.29