化工原理课程设计苯和甲苯.doc

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：苯-甲苯分离过程筛板式精馏塔设计者：班级化工2009级（1）班姓名郑健学号日期2012年6月26日指导教师：（签名）设计成绩：日期单位：石河子大学化学化工学院化工系目录1设计方案的选择及流程说明41.1概述41.1.1精馏原理41.1.2精馏塔选定41.2设计方案的确定42精馏塔的物料衡算52.1原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量52.2原料液及塔顶和塔底的摩尔分率52.3物料衡算53塔数的确定63.1理论板层数的求取63.1.1相对挥发度的求取63.1.2求最小回流比及操作回流比63.1.3求精

2、馏塔的气、液相负荷73.1.4求操作线方程73.1.5采用逐板法求理论板层数73.2实际板层数的求取84精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算84.1操作压力的计算84.2操作温度的计算94.3平均摩尔质量计算94.4平均密度计算104.4.1气相平均密度计算104.4.2液相平均密度计算104.5液体平均表面张力的计算114.6液体平均黏度计算125塔及塔板的工艺尺寸的设计计算135.1塔径的设计计算135.1.1精馏段：135.1.2提馏段：145.2塔的有效高度的计算155.3塔的实际高度的计算155.4溢流装置的计算155.

3、4.1精馏段：155.4.2提馏段：165.5塔板布置175.5.1精馏段：175.5.2提馏段：186流体力学验算206.1塔板压强降206.1.1精馏段：206.1.2提馏段：216.2液沫夹带量的校核216.2.1精馏段：216.2.2提馏段：226.3溢流液泛的校核226.3.1精馏段：226.3.2提馏段：236.4液体在降液管内停留时间的校核236.4.1精馏段：236.4.2提馏段：236.5漏液点的校核236.5.1精馏段：236.5.2提馏段：247塔板负荷性能图（以精馏段为例）257.1漏液线257.2液沫夹带

4、线257.3液相负荷下限线267.4液相负荷上限线267.5液泛线277.6负荷性能图及操作弹性288计算结构汇总表299小结301设计方案的选择及流程说明1.1概述1.1.1精馏原理利用从塔底部上升的含轻组分较少的蒸气，与从塔顶部回流的含重组分较少的液体逆流接触，同时进行多次部分汽化和部分冷凝，使原料得到分离。同时进行多次部分汽化和部分冷凝是在精馏塔中实现的。塔板上有一层液体，气流经塔板被分散于其中成为气泡，气、液两相在塔板上接触，液相吸收了气相带入的热量。使液相中的易挥发组分汽化，由液相转移到气相；同时，气相放出了热量，使气相

5、中的难挥发组分冷凝，由气相转移到液相。部分汽化和部分冷凝的同时进行是汽化、冷凝潜热相互补偿。精馏就是多次而且同时进行部分汽化和部分冷凝，使混合液得到分离的过程。1.1.2精馏塔选定精馏是气液两相之间的传质过程，而传质过程是由能提供气液两相充分接触的塔设备完成，并要求达到较高的传质效率。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质量、热量传递，气液相组成呈阶梯变化，属于逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶填料表面下流，气体逆流而

6、上，与液相接触进行质量、热量传递，气液相组成沿塔高连续变化，属于微分接触操作过程。我们选择的是板式塔。板式塔大致可分为两类：一类是有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板等；另一类是无降液管塔板，如栅板、穿流式波纹板等。工业上应用较多的是前者。这里，我们选择的是具有降液管的筛板塔。筛板塔是在塔板上钻有均匀分布的筛孔，上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群）。筛板塔的优点是结构简单，制造维修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易堵塞，不适宜处理粘性大的、脏的

7、和带固体粒子的液料。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易阻塞的物系可采用大孔径筛板。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大；（2）传质、传热效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外还要求不易堵塞、耐腐蚀等。实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，因此，设计者应根据塔型特点、物系性质、生产工艺条件、操作方式、设备投资、操作与维修费用等技术经济评价以及设计经验等因素,依矛盾的主次，综合考虑，选择适宜的塔型。1.2设计方案的确

8、定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加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间