分离苯甲苯混合液的浮阀板式馏塔工艺设...(doc毕设论文)

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1、第1章绪论1.1塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。塔设备的设计和研究，已经受到化工行业的极大重视。在化工生产中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有非常重大的影响。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。即在同一温度下，各组分的饱和蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，汽相中的重组分转移到液相中，从而达到分离的目的。因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。1.2设计背景为了加

2、强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加大塔的研究力度。如今在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、设计工作，加速了我国塔技术的开发。国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等。国外已经

3、转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。经过我国这些年的努力，在塔研究方面与国外先进技术的差距正在不断的减小。1.3设计参数1、设计规模：苯-甲苯混合液处理量10000t/a2、生产制度：年开工300天，每天三班8小时连续生产3、原料组成：苯含量为40%（质量百分率，下同）4、进料状况：热状况参数q自选5、分离要求：塔顶苯含量不低于98..5%，塔底苯苯含量不大于2.5%6、建厂地区：大气

4、压为760mmHg，自来水年平均温度为15℃的某地。1.4问题研究本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布，求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度，又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。之后，计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。第2章塔的工艺计算2.1塔温的分布苯和甲苯的混合物是服从拉乌尔定律的理想溶液。在常压下它们的蒸汽压及汽液

5、平衡数据，如下表所示：表一苯和甲苯的蒸汽压及汽液平衡数据80.027603001.0001.00084.08503330.8230.92288.0957379.50.6590.83092.010784320.5080.72096.01204492.50.3760.596100.013445590.2560.453104.014956250.1550.304108.01659704.50.0580.128114.0174876000由表一数据作如图2-1等压曲线（t-x图）和图2-2气液平衡曲线（y-x图）。将进料、塔

6、顶和釜液的浓度以分子分数表示为：1—汽相2—液相图2-1苯-甲苯的等压曲线根据图2-1可确定它定、塔釜和进料温度分别为：由于沸点进料（q=1），由图2-1和图2-2可得与进料液体相平衡的蒸汽组成，由式（3-53a）得最小回流比：塔顶的相对挥发度：塔釜的相对挥发度：则全塔的平均相对挥发度：图2-2气液平衡曲线2.2物料平衡则有：由上述方程式可求得：)操作回流比：1.精馏段液相流量：气相流量：2.提馏段液相流量：气相流量：2.3塔板数的计算2.3.1图解法沸点进料（q=1）。q线方程为一垂线es，经过a点作精馏段操作线，

7、其截距为：再由b点作提馏段操作线，与精馏段操作线交于e点，连接be得提馏段操作线。在平衡线和操作线之间作阶梯，得理论板数为11.7层，精馏段为5层，第6层为进料板。2.3.2差分方程法塔顶馏出物的平均分子量：塔顶馏出量：进料液的平均分子量：进料量：釜液的平均分子量：釜液量：1.精馏段：由下面公式可得:=-1.9精馏段操作线与平衡线交点的横坐标由下面公式求得：=0.187由于沸点进料q=1，所以得：由公式求得精馏段理论板数：=5.3（层）2.提馏段：由下面公式求得：=-1.339=-0.00867=0.662近似计算，

8、取由公式，取提馏段理论塔板数（包括塔釜）：=6.14（层）则全塔理论板数为：N=5.3+6.14=11.44（层）精确计算：（1）取精馏段的理论板数为5层（2）按公式计算当n=5时公式变为下面形式：可求得：（3）由公式求得：=0.46（4）由公式求得提馏段的理论塔板数：=6.35（层）精确计算的理论板数（全塔包括塔釜）为5+6.35=11.35