苯与甲苯混合液浮阀精馏塔项目设计方案.doc

苯与甲苯混合液浮阀精馏塔项目设计方案 第一章 化工原理课程设计任务书 1.1 设计题目：分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计 1.2 原始数据及条件 （1）生产能力：年处理量苯-甲苯混合液2.7万吨（开工率300天/年） （2）原 料：苯的含量为35%（质量分数，下同）饱和液体进料 （3）分离要求：塔顶馏出液中苯含量不低于99.8%塔底釜液中苯含量不高于0.2% （4）操作压力：常压101.325Kpa操作 塔顶表压4Kpa单板压降≤0.7Kpa （5）回流比：R=(1.1～2.0)由设计者自选 （6）塔顶采用全凝器泡点回流 （7）塔釜采用间接饱和水蒸气加热 （8）全塔效率为0.6 1.3 设计内容 （一）工艺设计 1、选择工艺流程，要求画出工艺流程 2、精馏工艺计算 （1）物料衡算确定各物料流量和组成； （2）经济核算确定适宜的回流比； （3）精馏塔实际塔板数。 用适宜回流比通过逐板计算，得到全塔理论塔板数以及精馏段和提馏段各自的理论塔板数。然后根据全塔效率求得全塔、精馏段、提馏段的实际塔板数，确定加料板的位置。 （二）精馏塔设备设计 1、塔和塔板主要工艺结构的设计计算 2、塔内流体力学性能的设计计算； 3、绘制塔板负荷性能图。画出精馏段和提馏段某块的负荷性能图 1.4 设计要求 1、设计程序简练清楚，结果准确并有汇总表。 1.5 设计时间：二周 注意事项： 写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源； 每项设计结束后，列出计算结果明细表 图、表分别按顺序编号 按规定的时间进行设计，并按时完成任务 第二章 塔板的工艺设计 2.1 设计方案的确定及工艺流程的说明 拟设计一台年处理苯－甲苯混合液2.7万吨(开工率300天/年)的浮阀精馏塔，要求塔顶馏出液中苯含量不低于99.8%，塔底釜液中含苯量不高于0.2%。先设计苯-甲苯混合液经预热器加热后，用泵送入精馏塔；塔顶上升蒸汽采用冷凝器冷凝后部分回流，其余作为塔顶产品冷却后送至贮槽；塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。操作压力为常压101.3 ，采取泡点进料。 图1 精馏流程工艺图 2.2 全塔物料衡算 表1 苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量 沸点 临界温度 临界压强 苯 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯 92.13 110.6 318.57 4107.7 2.2.1 进料、塔顶及塔底产品的摩尔分数 2.2.2 平均摩尔质量： 2.2.3 物料衡算： 2.3 塔板数的确定 2.3.1 确定理论塔板数 平衡图的绘制。 表2 苯和甲苯物系在总压为101.3kpa下t-x（y）关系 温度 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6 x 1 0.816 0.651 0.504 0.373 0.256 0.152 0.057 0 y 1 0.919 0.825 0.717 0.594 0.455 0.3 0.125 0 图2 苯和甲苯的汽、液平衡数据 用AUTOCAD作图求R 并选取R （1）本设计的进料状态选取的是泡点进料，即q=1,q线方程为： 作图得Ye=0.609 R== 取操作回流比R=1.5R=2.64 求精馏塔的气液相负荷 （3）求操作线方程： 精馏段操作线方程： = = 2.3.2 用图解法求理论板数N y x 图3 梯级法求理论板数 总理论板数N=23（包括塔釜）。其中精馏段为11.7，提馏段为11.3（包括塔釜），第12块板为进料板。 2.3.3 实际塔板数N 由E=N/N得： 精馏段实际塔板数N=11.7/0.6=19.5,取20 提馏段实际塔板数N=11.3/0.6=18.8,取19（包括塔釜） 故总的实际塔板数N=N+N=39（包括塔釜） 2.4 精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 2.4.1 操作压力 塔顶操作压力=101.325+4=105.325 每层塔板压降△=0.7 进料板压力△×N=105.325+20×0.7=119.325 塔底操作压力 2.4.2 操作温度 根据苯-甲苯的t-x-y 数据，采用内差法求取塔顶、进料层温度 塔顶温度 进料板温度=95.54Co 塔底温度 精馏段平均温度：==Co 提馏段平均温度：=Co 2.4.3 平均摩尔质量 塔顶平均摩尔质量计算： , 查平衡曲线，得 kg/k mol kg/k mol 进料板平均摩尔质量计算： 由图解理论板，得，查平衡曲线，得 塔底平均摩尔质量计算： 由,查平衡曲线。得 精馏段平均摩尔质量： 提馏段平均摩尔质量： 2.4.4 平均密度计算： 2.4.4.1 气相平均密度计算。 由理想气体状态方程，即： 精馏段： 提馏段： 2.4.4.2液相平均密度计算。