化工原理（课程设计）.doc

PAGE 23 - 化工原理课程设计 甲苯—二甲苯双组分连续精馏筛板塔的设计 学院：化工学院 班级：应化10-1 姓名：王 孟 学号：3 指导老师：钟声 目 录 一． 序…………………………………………………………………2 二． 原始数据…………………………………………………………3 三． 设计计算…………………………………………………………5 四． 物料衡算…………………………………………………………5 五． 塔顶温度、塔底温度及最小回流比计算………………………5 六． 确定最佳操作回流比及塔板层数………………………………8 七． 塔板结构计算……………………………………………………14 八． 溢流堰高度及堰上液层高度的确定……………………………16 九． 板面筛孔布置的设计……………………………………………16 十． 水力学性能参数及校核…………………………………………16 十一．塔板负荷性能图…………………………………………………18 十二．筛板设计计算的主要结果：……………………………………21 十三．主要符号说明（略）……………………………………………22 十四. 主要参考文献……………………………………………………22 十五 双组分连续精馏的流程图………………………………………23 十六 结束语……………………………………………………………24 序 混合物的分离是化工生产过程中的重要过程。混合物分为均相和非均相物系,非均相物系的分离主要依靠质点运动与流体流动原理实现分离,而化学工业中通常遇到的是均相分离,通常有精馏，吸收，萃取和干燥等单元的操作。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种典型单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。按蒸馏方式分为简单蒸馏，平衡蒸馏，精馏和特殊精馏等。当混合物各组分挥发度差别很小或形成共沸时，采用精馏。精馏是多级分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。工业上以精馏应用最为广泛。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。精馏塔是大型的设备组装件，分为板式塔和填料塔两大类。一般处理物料量较大时多采用板式塔。板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等。 本次设计任务为设计一定产品纯度的精馏塔，实现甲苯－二甲苯的分离。鉴于甲苯－二甲苯体系比较易于分离，待处理料液清洁的特点，同时对筛板塔的结构，性能做了较充分的研究，认识到只要设计合理，操作正确，就可以获得较满意的塔板效率和一定的操作弹性。设计决定选用筛板塔。 本设计的具体流程：原料液（甲苯和二甲苯，且泡点进料）经预热器加热到指定的温度后，送入塔的进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板下降，最后流入塔的再沸器中。在每层塔板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行传质、传热。操作时，连续地从塔底再沸器取出部分液体作为塔底产品(或为塔釜残液排出)，部分液体气化，产生的蒸气依次上升通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被部分(选择适当的回流比)冷凝，并将部分冷凝液用泵或靠位差送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算、热量衡算，工艺计算，结构设计和校核。 设计时间为2013年6月  化工原理课程设计 Ⅰ.原始数据 设计题目：双组分连续精馏筛板塔的设计 原料处理量：1.35×104 原料组成： 组分名称 甲苯 二甲苯 组成（质量分率） 0.65 0.35 分离要求：（1）：馏出液中低沸点组分的含量不低于0.97（质量分率）。 （2）：馏出液中低沸点组分的收率不低于0.975（质量分率）。 操作条件：（1）：操作压力：常压。 （2）：进料及回流状态：泡点液体。 Ⅱ.设计计算 物料衡算 苯的摩尔质量：MA=92kg/kmol 甲苯的摩尔质量：MB=106kg/kmol 原料液摩尔分率： 塔顶产品摩尔分率： 原料液的平均摩尔质量：=0.6815×92＋(1－0.6815)×106＝96.459kg/kmol 物料衡算原料处理量： =139.96kmol/h 塔顶易挥发组分回收率： ∴kmol/h 总物料衡算： ∴＝139.96－95.49＝44.47kmol/h 139.96×0.6815＝95.49×0.9739＋44.47× ∴=0.0536 塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算 （1）确定操作压力： 塔顶压力：76