化工原理课程设计-苯-甲苯物系分离系统的设计

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1、课程设计任务书2010～2011学年第一学期学生姓名：专业班级：08化学工程与工艺（2）指导教师：工作部门：化工与材料学院一、课程设计题目苯-甲苯物系分离系统的设计二、设计组人员及任务分配三、课程设计内容（含技术指标）1.设计条件生产能力：3.0万吨/年（每年按300天生产日计算）原料状态：苯含量30%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中苯含量96%（wt%）；塔釜苯含量1%（wt%）操作压力：100kPa其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.8Rm摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混

2、合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。本设计书对苯和甲苯的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图。采用浮阀精馏塔，塔高19.4

3、9米，塔径0.8米，按逐板法计算实际板数为25。算得全塔效率为0.540。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为12，提馏段实际板数为13。实际加料位置在第13块板(从上往下数)，精馏段操作弹性为3.113，提馏段操作弹性为3.524。通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。再沸器采用卧式浮头式换热器。用120℃饱和蒸汽加热，用20℃循水作冷凝剂。原料液走管程，饱和蒸汽走壳程。关键词：苯__甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构目录课程设计任务书Ⅰ摘要1第1章绪论21.1设计流程的说明21.2苯与甲苯的物性数据及回

4、归图4第2章精馏塔的工艺计算82.1基础数据82.2精馏塔的物料衡算92.3全塔效率的估算102.4理论板层数的计算112.5实际板数和实际加料位置的确定13第3章精馏塔主要工艺尺寸的设计143.1塔的工艺条件及物性数据143.2精馏塔主要工艺尺寸的计算18第4章附属设备及接管的选取324.1原料预热器的设计324.2塔顶冷凝器热负荷及冷却水用量324.3塔底再沸器热负荷及水蒸气用量344.4进料泵的估选354.5主要接管尺寸的选取35参考文献37主要符号说明38结束语39附录一:CAD带控制点流程图40附录二：手绘带控制点流程图41第1章绪论1.1设计流程的说明本设计任务为分离苯—甲苯混合物

5、。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后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。1.1.1塔板形式目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可

6、根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。1.1.2精馏方式精馏的特点是，可以连续大规模生产，产品浓度、质量可以保持相对稳定，能源利用率高，操作易于控制。1.1.3进料状态进料状态直接影响到进料线（q线）、操作线和平衡关系的相对位置，对整个塔的热量衡算也有很大的影响。和泡点进料相比，若采用冷进料，在分离要求一定的条件下所需理论板数少，不需要预热器，但塔釜热负荷(一般需采用直接蒸汽加热）从总热量看基本平衡，但进料温度波动较大，操作不易控制；若采用露点进料，则在分离要求一定的条件下。所需理论板数多，进料前预热器负荷大，能耗大，同时精馏段与提馏段上升蒸汽量变化较大，操作不易控制，受外界条件影响大。泡点进

7、料介于二者之间，最大的优点在于受外界干扰小，塔内精馏段、提馏段上升蒸汽量变化较小，便于设计、制造和操作控制。1.1.4冷凝方式冷却剂的选择由塔顶蒸汽温度决定。如果塔顶蒸汽温度低，可选用冷冻盐水或深井水做冷却剂。如果能用常温水作冷却剂，是最经济的。水的入口温度由气温决定，出口温度由设计者确定。冷却水出口温度取得高些，冷却剂的消耗可以减少，但同时温度差较小。传热面积将增加。冷却水出口温度的选择由当地水