化工原理课程设计(苯～甲苯混合物常压精馏塔设计).doc

化工原理课程设计 苯～甲苯混合物常压精馏塔设计 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。 板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。 板式塔一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收,有些类型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以气液系统为例），液体在重力作用下,自上而下依次流过各层塔板,至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质优点：重量轻、效率高、处理量大、便于维修。 缺点：结构复杂、压力降大。 筛板塔 扎板塔的一种，内装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛；并装有溢流管或没有溢流管。操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。气体（或蒸气）由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触，并相互作用。应用于蒸馏、吸收和除尘等。 筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有: (1) 结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右. (2) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10～15%. (3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右. (4) 压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右. 筛板塔的缺点是: (1) 塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀. (2) 操作弹性较小(约2～3). (3) 小孔筛板容易堵塞. 浮阀塔 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的,它主要的改进是取消了升气管和泡罩,在塔板开孔上设有浮动的浮阀,浮阀可根据气体流量上下浮动,自行调节,使气缝速度稳定在某一数值.这一改进使浮阀塔在操作弹性,塔板效率,压降,生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越.但在处理粘稠度大的物料方面,又不及泡罩塔可靠.浮阀塔广泛用于精馏,吸收以及脱吸等传质过程中.塔径从200mm到6400mm,使用效果均较好.国外浮阀塔径,大者可达10m,塔高可达80m,板数有的多达数百块. 浮阀塔之所以这样广泛地被采用,是因为它具有下列特点: (1) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加20～40%,而接近于筛板塔. (2) 操作弹性大,一般约为5～9,比筛板,泡罩,舌形塔板操作弹性要大得多. (3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右. (4) 压强小,在常压塔中每块板的压强降一般为400～660N/m2. (5) 液面梯度小. (6) 使用周期长.粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作. (7) 结构简单,安装容易,制造费为泡罩塔板的60～80%,为筛板塔的120～130%. 【精馏操作对塔设备的要求】 精馏所进行的是气(汽),液两相之间的传质,而作为气(汽),液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气(汽),液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率.但是,为了满足工业生产和需要,塔设备还得具备下列各种基本要求:(1) 气(汽),液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带,拦液或液泛等破坏操作的现象.(2) 操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽),液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性.(3) 流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用.对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作.(4) 结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易.(5) 耐腐蚀和不易堵塞,方便操作,调节和检修.(6) 塔内的滞