化工原理课程设计-苯-甲苯浮阀精馏塔.docx

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1、3．课程设计报告内容3.1流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器←→塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯3.2流程和方案的说明及论证3.2.1流程的说明首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物

2、上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。3.2.2方案的说明和论证本方案主要是采用浮阀塔。精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板

3、式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。五：结构简单，造价低，安装检修方便。六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起

4、泡性等。而浮阀塔的优点正是：而浮阀塔的优点正是：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的变化，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时阻力较小，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

5、泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高20%～30。但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。3.3设计的计算与说明3.3.1全塔物料衡算根据工艺的操作条件可知：料液流量F=（10-0.5*19）t/h=2.25Kg/s=94.285

6、Kmol/h料液中易挥发组分的质量分数xf=（30+0.5*19）%=39.5%；塔顶产品质量分数xd=98%，摩尔分数为97.6%；塔底产品质量分数xw=2%，摩尔分数为1.7%；由公式：F=D+WF*xf=D*xd+W*xw代入数值解方程组得：塔顶产品(馏出液)流量D=41.067Kmol/h=0.89Kg/s；塔底产品(釜液)流量W=53.218Kmol/h=1.360Kg/s。3.3.2．分段物料衡算lgPa*=6.02232-1206.350/(t+220.237)安托尼方程lgPb*=6.0

7、7826-1343.943/(t+219.377)安托尼方程xa=(P总-Pb*)/(Pa*-Pb*)泡点方程根据xa从《化工原理》P204表6—1查出相应的温度根据以上三个方程，运用试差法可求出Pa*,Pb*当xa=0.395时，假设t=92℃Pa*=144.544P，Pb*=57.809P,当xa=0.98时，假设t=80.1℃Pa*=100.432P，Pb*=38.904P,当xa=0.02时，假设t=108℃Pa*=222.331P，Pb*=93.973P,t=92℃，既是进料口的温度，t=80

8、.1℃是塔顶蒸汽需被冷凝到的温度，t=108℃是釜液需被加热的温度。根据衡摩尔流假设，全塔的流率一致，相对挥发度也一致。a=Pa*/Pb*=144.544P/57.809P=2.500（t=80.1℃）所以平衡方程为y=ax/[1+(a－1)x]=2.500x/（1+1.500x），最小回流比Rmin为Rmin=[xd/xf-a(1-xd)/(1-xf)]/(a-1)＝1.426，所以R=1.5Rmin＝2.139，所以精馏段液相质量流量L