分离苯和甲苯混合液的常压筛板精馏塔设计书.docx

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1、分离苯和甲苯混合液的常压筛板精馏塔设计书一．绪论精馏是一种利用回流是液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离单元操作，广泛应用于石油、化工、轻工、食品、冶金等领域。精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，按操作压力还可分为常压、加压和减压蒸馏，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、塔底再沸器、

2、塔顶全凝器/冷凝器。本设计采用筛板板式精馏塔完成指定分离任务，设计书中包括物料衡算和能量横算；以及塔板数的确定，塔板工艺尺寸的确定，再沸器、全凝器的选型等容。本设计按以下几个阶段进行：(1) 设计方案确定和说明。根据给定任务，对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。(2) 蒸馏塔的工艺计算，确定塔高和塔径。(3)塔板设计：计算塔板各主要工艺尺寸，进行流体力学校核计算。接管尺寸、泵等，并画出塔的操作性能图。(4)管路及附属设备的计算与选型，如再沸器、冷凝器。(5)绘制精馏塔的设备图。二．设计方案的确定设计题目：分离苯—甲苯混合液的常压筛板精馏塔1.

3、原始数据：生产能力：处理量为8000kg/h原料：苯含量为40%（mol,下同）的液体进料方式：泡点进料分离要求：塔顶馏出液苯含量为95%塔底釜液甲苯含量为98%操作要求：取回流比为倍的最小回流比，总板效率为0.82.装置流程的确定装置流程包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏在塔的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离，热量自塔釜输出，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。次设计中采用的是用泵输送原料。塔顶冷凝器采用是全凝器，以便于准确的控制回流比。3.操作压力的选择精馏操作经常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所处理

4、物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。根据苯和甲苯的物料特性，此设计采用常压操作。4.进料热状况的选择进料状态和塔板数、塔径、回流量及塔的预热负荷都有密切的联系。在实际生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设计和制造上提供了方便。此设计采用泡点进料。5．加热方式的选择精馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。由于饱和水蒸气温度与压力互为单值函数关系，其温度科通过压力调节。同时，饱和水蒸气的冷凝替热较大，价格较低

5、廉，因此通常用饱和水蒸气作为加热剂，在苯设计中采用的就是饱和水蒸气加热。6．回流比的选择回流比是精馏操作的重要工艺条件，其选择原则是使设备费和操作费之和最低。在本设计中采用最小回流比的2倍作为才做回流比。三．精馏塔全物料衡算F：进料量（kmol/s）xF：原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量（kmol/s）xD：塔顶组成W：塔底残液流量（kmol/s）xW：塔底组成笨的摩尔质量：MA=78kg/kmol甲苯的摩尔质量：MB=92kg/kmol由已知条件：xf=0.4xD=0.95xW=1-0.98=0.02进料量：F=8000kg/h=8000/3600(0.4*7

6、8+0.6*92)=0.0257kmol/s物料衡算式：F=D+WFxF=DxD+WxW四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算附：苯—甲苯气液平衡组成与温度的关系（101.3Pa）苯/%（摩尔分数）温度/℃液相气相0.00.0110.68.821.2106.120.037.0102.230.050.098.639.761.895.248.971.092.159.278.989.470.085.386.880.391.484.490.395.782.395.097.981.2100.0100.080.21.温度利用表中数据用插法计算时间tF、tD、tDtF：（95.2-9

7、2.1）/（39.7-48.9）=（tF-95.2）/（40-39.7）tF=95.10℃tD：tD=81.2℃tW：（106.1-110.6）/（8.8-0）=（tW-110.6）/（2-0）tW=109.58℃所以精馏段平均温度:t1=（tF+tD）/2=（95.10+81.2）/2=88.15℃提馏平均温度：t2=(tF+tW)/2=（95.10+109.58）/2=102.34℃1．密度已知：混合液密度：1/PL=aa/PA+ab/PB混合气密度：Pv=（T0PM）/22.4TP0式中：PL、Pv表示混合液、混合气的密