化工原理课程设计说明书-年产3.0万吨甲苯的甲苯-邻二甲苯浮阀式精馏塔的设计及计算

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1、新乡学院化工原理课程设计说明书院（系）名称化学与化工学院专业名称化学工程与工艺年级班级08化学工程与工艺1班学生姓名学号指导教师姓名30目录一、设计条件1二、设计内容1三、浮阀塔流程工艺图2四、精馏塔的物料衡算及条件设计2（1）、甲苯、邻二甲苯物料衡算2（2）、塔顶、塔釜工艺参数3五、确定适宜回流比6六、求理论板及实际塔板层数（采用捷算法）7七、确定进料板位置8八、确定换热器热负荷及换热面积8（1）预热器热负荷及换热面积计算9（2）冷凝器热负荷及换热面积计算9（3）再沸器热负荷及换热面积计算10九、塔板计算及

2、板间距计算:10（1）精馏段及提馏段流量计算10（2）精馏段及提馏段体积流量计算10①精馏段10②提溜段11（3）塔径及板间距计算12①精馏段在塔顶设定工艺条件下12②提溜段塔径及板间距设计12十、塔板布置13（1）堰长、堰高及堰上液层高13（2）降液管宽度及截面积14（3）降液管底隙高度14（4）浮阀数目及排列14十一、对精馏段塔板进行流体力学验算及负荷性能图核算15（1）精馏塔段流体力学验算15①气相通过浮阀塔板压降15防止液泛验算16防止雾沫夹带的核算1630（2）精馏段进行塔板负荷性能的核算17雾沫夹

3、带线：按泛点率80%计算17液泛线17液相负荷上限线17漏液线18液相负荷下线限18十二、提馏段流力学验算及负荷性能核算19（1）提馏塔段流体力学验算19气相通过浮阀塔板压降19防止液泛验算20防止雾沫夹带的核算20（2）提留段塔板负荷性能核算21雾沫夹带21)夜冷线21液相负荷上线21漏液线21液相负荷下线限22十三、换热器的选型及核算23⑴、换热器类型选取及传热系数的核算23①类型选取23②核算总传热系数23十四、主要接管尺寸的选取25（1）进料管25（2）回流管25（3）釜液出口管25（4）塔顶蒸汽管2

4、6（5）加热蒸汽管26十五、设计结果一览表..........................................................................................................................27参考文献2830化工理课程设计任务书专业：化学工程与工艺班级：08化工1班姓名：设计日期：2011年4月设计题目：年产3.0万吨甲苯的甲苯-邻二甲苯浮阀式精馏塔的设计及计算一、设计条件：进料量F=93.4kmol/h进料组成

5、=0.5（摩尔分率）进料温度tF=130oC气液混合进料进料压力P进=107.4kpa产品要求=97%回收率=97%每年生产时间300天，每天工作时间24小时，共7200小时。单板压降≤0.6Kpa；塔顶表压为3.5Kpa二、设计内容：(1)精馏塔的物料衡算；(2)塔板数的确定；(3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；(4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算；(5)塔板主要工艺尺寸的计算；(6)塔板的流体力学验算；(7)塔板负荷性能图；(8)精馏塔接管尺寸计算；(9)绘制生产工艺流程图；30(10)绘制精馏塔设计条

6、件图；三、浮阀塔流程工艺图四、精馏塔的物料衡算及条件设计（1）、甲苯、邻二甲苯物料衡算甲苯的摩尔质量=92kg/kmol邻二甲苯的摩尔质量=106kg/kmol原料处理量F=93.4kmol/h进料苯的摩尔分率=0.5塔顶苯的摩尔分率=0.97塔顶易挥发组分的回收率η=97%总物料衡算：F=D+W易挥发（甲苯）组分衡算：塔顶易挥发组分（苯）的回收率：η=联立解得30W=F-D=93.4-46.3=46.所以塔顶甲苯流率为45.3kmol/h塔底甲苯流率为1.4kmol/h（2）、塔顶、塔釜工艺参数：由甲苯-邻

7、二甲苯恒压下T-X-Y相图可知甲苯-邻二甲苯混合液可视为理想物系。查资料得：甲苯的安托尼方程：邻二甲苯的安托尼方程：（其中P，105pa；T，K）进料压力：P进=107.4kpa进料压力下泡点方程：露点方程：泡点方程及露点方程作出恒压下进料的T-X-Y相图30当T=399.3K即t=126.3oC时，xA=0.5，所以t=126.50C是原料的泡点温度。当T=406.9K即t=133.9OC时yA=0.5，所以t=133.9oC是原料的露点温度。气液混合进料时，进料温度在露点温度和泡点温度之间，取tF=130

8、0C即TF=403K根据杠杆原理：（xF-xA）nL=（yA-xF）nV由压力107kpa下T-X-Y相图可知：xA=0.391yA=0.618则：0.109nL=0.118nV对于气液混合进料：塔顶表压3.5Kpa则塔顶实际压力PD=104.8Kpa作出塔顶定压104.8Kpa下甲苯-邻二甲苯T-X-Y相图：30当塔顶组成xD=97%时，查图得塔顶温度TD=385.7K，tD=112.7oC，yD