化工原理課程設(shè)計(jì)苯甲苯的分離1

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1、化工原理課程設(shè)計(jì)———苯甲苯精餾塔設(shè)計(jì)年級(jí)專業(yè)設(shè)計(jì)者姓名設(shè)計(jì)單位指導(dǎo)老師完成日期26目錄概述3浮閥塔設(shè)計(jì)任務(wù)書3設(shè)計(jì)計(jì)算43.1設(shè)計(jì)方案的選定43.2精餾塔的物料衡算43.353.3.1理論板層數(shù)NT的求取53.3.2確定實(shí)際板數(shù)83.4精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算93.4.1操作溫度計(jì)算93.4.2平均摩爾質(zhì)量計(jì)算93.4.3平均密度計(jì)算103.4.4液體平均表面張力計(jì)算123.4.5液體平均粘度計(jì)算123.4.6氣液負(fù)荷計(jì)算133.5精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算143.6塔板主要工藝尺寸的計(jì)算163.7塔板的流體力學(xué)校核18

2、3.8塔板負(fù)荷性能圖20設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表23塔附件設(shè)計(jì)24苯甲苯精餾塔的工藝流程圖25結(jié)束語26參考文獻(xiàn)2626概述蒸流和精餾是化工生產(chǎn)中常用的一種混合物分離方法。精餾過程的實(shí)質(zhì)是利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度。即在同一溫度下，各組分的飽和蒸汽壓不同這一性質(zhì)，使液相中的輕組分轉(zhuǎn)移到汽相中，汽相中的重組分轉(zhuǎn)移到液相中，從而達(dá)到分離的目的。因此精餾塔操作彈性的好壞直接關(guān)系到化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在化工生產(chǎn)中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有非常重大的影響。本設(shè)計(jì)是針對(duì)苯

3、—甲苯的分離而專門設(shè)計(jì)的塔設(shè)備。根據(jù)設(shè)計(jì)條件以及給出的數(shù)據(jù)描述出塔溫度的分布，求得最小回流比以及塔頂?shù)南鄬?duì)揮發(fā)度、塔釜的相對(duì)揮發(fā)度、全塔平均相對(duì)揮發(fā)度，又根據(jù)物料平衡公式分別計(jì)算出精餾段和提餾段的汽、液兩相的流量。之后，計(jì)算塔板數(shù)、塔徑等。根據(jù)這些計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。計(jì)算和設(shè)計(jì)這些之后進(jìn)行了有關(guān)的力學(xué)性能計(jì)算和一系列的校核。浮閥塔設(shè)計(jì)任務(wù)書一、工藝要求與數(shù)據(jù)1、料液為苯—甲苯混合液，含苯0.4（質(zhì)量分率，下同）；2、產(chǎn)品含苯不低于94%，殘液含苯不高于3%3、生產(chǎn)能力：50000噸/年（按進(jìn)料算）二、設(shè)計(jì)條件連續(xù)操作、中

4、間加料、泡點(diǎn)回流。操作壓力：常壓進(jìn)料狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料生產(chǎn)時(shí)間：330天/年塔釜間接蒸汽加熱三、設(shè)計(jì)內(nèi)容精餾裝置流程設(shè)計(jì)與論證精餾過程的工藝計(jì)算浮閥塔主要工藝尺寸的確定塔盤設(shè)計(jì)流體力學(xué)條件校核、作負(fù)荷性能圖主要輔助設(shè)備的選型四、設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)說明書一份設(shè)計(jì)圖紙，包括流程圖，負(fù)荷性能圖，塔盤布置圖，浮閥塔工藝條件圖。26設(shè)計(jì)計(jì)算3.1設(shè)計(jì)方案的選定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對(duì)物料沒有特殊的要求，可以在常壓下操作。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采

5、用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的1.7倍。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。其中由于蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔

6、。浮閥塔特點(diǎn)：1.處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20%～40%，而更接近于篩板塔；2.操作彈性大，一般約為5～9，比篩板、泡罩和舌形踏板的操作性要大得多；3.塔板效率高，比泡罩塔高15%；4.壓力小，在常壓塔中每塊板的壓降一般為400～660N/㎡；5.液面梯度??；6.使用周期長；7.結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔的60%～80%,為篩板塔的120%～130%。3.2精餾塔的物料衡算(1)原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量（2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量26（3）物料衡算原料處理量總物料衡算

7、73.44=D＋W苯物料衡算73.44×0.44＝0.949D＋0.035W聯(lián)立解得D＝32.54kmol／hW=40.90kmol／h式中F------原料液流量D------塔頂產(chǎn)品量W------塔底產(chǎn)品量3.3塔板數(shù)的確定3.3.1理論板層數(shù)NT的求取（1）由手冊(cè)查得苯一甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x～y圖，見下圖（2）求最小回流比及操作回流比。采用作圖法求最小回流比。在上圖中對(duì)角線上，自點(diǎn)e（0.44,0.44）作垂線ef即為進(jìn)料線(q線)，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為＝0.653,＝0.4426故最小回流比為取操作回流比為（

8、3）求精餾塔的氣、液相負(fù)荷(泡點(diǎn)進(jìn)料：q=1)（4）求操作線方程精餾段操作線方程為提餾段操作線方程為（5）逐板法求理論板又根據(jù)可解得=2.475相平衡方程=0.94926因?yàn)椋季s段理論板。進(jìn)料板位置在第6快塔板。26<所以提留段理論