苯—甲苯连续精馏塔的工艺设计化工原理课程设计

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1、化工原理课程设计设计题目:苯—甲苯连续精馏塔的工艺设计学生姓名:_____________学号:__________专业班级:__指导教师:__________目录摘要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52.4精馏段和提馏段操作线方程62.5逐板法确定理论板数及进料位置（编程）62.6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

2、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265.6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3

3、5附录4生产工艺流程图36教师评语37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。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1.2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

4、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

5、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。311.2.1加料方式本设计的加料方式为泡点进料。1.2.2加热方式本设计的加热方式为塔底间接加热。1.2.3回流比的选择选择操作回流比为最小回流比的1.2倍。1.2.4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。1.2.5设计流程图第1章31精馏塔的工艺设计1.1产品浓度的计算M苯=78.11，M甲苯=92.1

6、4摩尔分数XF=XD=XW=摩尔质量2.2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110.60095.239.761.884.480.391.4106.18.821.292.148.971.082.390.395.7102.220.037.089.459.278.981.295.097.998.630.050.086.870.085.380.2100.0100

7、.0用内插法求得、、:::故由上塔顶温度气相组成进料温度气相组成塔底温度31气相组成由上温度和气相组成来计算相对挥发度则精馏段平均相对挥发度提馏段平均相对挥发度1.1最小回流比的计算和适宜回流比的确定2.2.1最小回流比的计算由Antonie方程，——温度T时的饱和蒸汽压T——温度，KA,B,C——Antonie常数表2.2[1]ABC苯6.30351211.033220.79甲苯6.079541344.8219.482则：故最小回流比即为2.2.2适宜回流比的确定设计中令回流比1.2物料衡算F:进料量（

8、Kmol/s）=0.440原料组成（摩尔分数，下同）31D：塔顶产品流量（Kmol/s）=0.992塔顶组成W：塔底残夜流量（Kmol/s）=0.012塔底组成进料量：物料衡算式为：因R=1.30表2.3物料衡算结果表1物料流量（kmol/s）组成进料F苯0.44甲苯0.56塔顶产品D苯0.992甲苯0.008塔底残夜W苯0.012甲苯0.988表2.4物料衡算结果表2物料物流（kmol/s）精馏段上升蒸汽量14.19提馏段上