苯与甲苯精馏塔设计-化工原理课程设计.doc

化工原理课程设计说明书 设计题目学 号学生姓名 指导教师 总评成绩 年月 日目 录 化工原理课程设计任务书 1 一、流程图的选择 3 二、塔板的工艺设计 4 1.1精馏塔全塔物料衡算 4 1.2理论塔板的计算 5 1.3塔工艺条件及有关物性数据计算 7 1.4塔径的初步设计 12 1.5溢流装置 14 1.6塔板布置及浮阀数目与排列 16 1.7塔板的流体力学计算 18 1.8淹塔 19 1.9物沫夹带 20 1.10塔板负荷性能图 21 三、塔附件设计 24 2.1接管 24 2.2裙座 25 2.3人孔 26 2.4筒体与封头 26 2.5塔高（不包括除沫器） 26 四、附属设备设计 26 3.1冷凝器的选择 26 3.2再沸器的选择 30 设计结果汇总 35 设计感想 37 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计 二、原始数据及条件 1、生产能力：年处理量苯-甲苯混合液26000吨（开工率300天/年） 2、原 料：苯的含量为35%（质量分数，下同） 进料热状况由设计者自选 泡点进料 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)Rmin 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 三、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 四、设计要求 1、设计程序简练清楚，结果准确并有汇总表。 2、计算公式、图表正确并注明来源，符号和单位要统一。 五、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 一、流程图的选择 图1 工艺流程图 本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。  二、塔板的工艺设计 1.1精馏塔全塔物料衡算 年处理量为26000t 查数据得 (1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 则由公式 已知，， 代入公式得 （2）原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 代入公式得 物料衡算 原料处理量 总物料衡算F=D+W 苯物料衡算 联立解得 式中F------原料液流量 D------塔顶产品量 W------塔底产品量 1.2理论塔板的计算 由手册查得苯一甲苯物系的气液平衡数据 表1 苯与甲苯汽液平衡数据 温度110.6 106.1 102.2 98.6 95.2 89.4 86.8 81.2 80.2 液相x 0 0.088 0.2 0.3 0.397 0.592 0.7 0.95 1 气相y 0 0.212 0.37 0.5 0.618 0.789 0.853 0.979 1 图2 苯与甲苯汽液平衡数据图 （2）最小回流及操作回流比 由autoCAD 软件得 q线与苯与甲苯气相平衡线的交点为（0.388,0.608） 所以 解得 取操作回流比为 精馏塔的气液相负荷 操作线方程 精馏段： 代入数据得 提馏段： 代入数据得 （5）做梯级得到 图3 图解法求理论板数 由图可得 (包括再沸器） 进料板位置 精馏段实际板层数 提馏段实际塔板数 所以全塔所需实际塔板数=20+17=37块（不包括再沸器） 1.3塔工艺条件及有关物性数据计算 温度 由苯与甲苯汽液平衡数据 并运用内差法得 精馏段平均温度： 提馏段平均