化工原理課程設(shè)計(jì)苯甲苯的分離

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1、課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)——板式精餾塔的設(shè)計(jì)院系：化工學(xué)院班級(jí)：高材11202老師：石東坡序號(hào)：20姓名：劉洋課程設(shè)計(jì)序言?化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化工原理》課程和有關(guān)先修課程（《物理化學(xué)》，《化工制圖》等）所學(xué)知識(shí)，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通過課程設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和技能的能力，問題分析能力，思考問題能力，計(jì)算能力等。精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工

2、業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，按操作壓力還可分為常壓、加壓和減壓蒸餾，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。本設(shè)計(jì)的題目是苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。課程設(shè)計(jì)目錄一、板式精餾塔課程設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………………………………………

3、.4(一)、設(shè)計(jì)題目：4(二)、設(shè)計(jì)參數(shù)4(三)、設(shè)計(jì)內(nèi)容5二、設(shè)計(jì)計(jì)算51、設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集52、精餾塔的物料衡算73、塔板數(shù)的確定84、精餾塔的工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算95、氣液負(fù)荷計(jì)算136、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算(一)塔徑的計(jì)算147、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算188、塔板負(fù)荷性能圖21三、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總一覽表28四、精餾塔的附屬設(shè)備與接管尺寸的計(jì)算（略）29五、設(shè)計(jì)心得體會(huì)29七、參考書目32八、附錄32【1】苯——甲苯連續(xù)精餾過程板式精餾塔示意圖32【2】苯——甲苯精餾控制工藝流程圖32【3】苯——甲苯溫度組成(t-x(y))圖33課程設(shè)計(jì)一、板式精餾塔課程

4、設(shè)計(jì)任務(wù)書(一)、設(shè)計(jì)題目：苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)。(二)、設(shè)計(jì)參數(shù)年處理量：25000噸料液初溫:35℃料液組成：45％苯，苯-甲苯常溫混合溶液（質(zhì)量分率，下同）塔頂產(chǎn)品組成苯≥98％塔底釜液組成苯≤2%年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)：330天精餾塔塔頂壓力：4kpa（表壓）冷卻水進(jìn)口溫度：30℃飽和水蒸氣壓力：（間接水蒸氣加熱）設(shè)備型式：篩板精餾塔廠址：長江大學(xué)地區(qū)(三)、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)方案的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的條件和要求，通過對(duì)現(xiàn)有資料的分析對(duì)比，選定適宜的流程方案和設(shè)備類型，初步確定工藝流程。對(duì)選定的工藝流程，主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。2、精餾過程的工藝計(jì)算3、塔和塔板

5、主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算4、塔內(nèi)流體力學(xué)性能的計(jì)算與校核5、塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和塔板性能圖的繪制6、塔的工藝計(jì)算結(jié)果匯總一覽表7、典型輔助設(shè)備選型與計(jì)算（略）8、帶控制點(diǎn)的生產(chǎn)工藝流程圖及精餾塔設(shè)計(jì)工藝條件圖的繪制9、對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或?qū)τ嘘P(guān)問題的分析與討論10、編制課程設(shè)計(jì)說明書11、參考文獻(xiàn)課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集本設(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

6、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2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。塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為3～8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：(１)結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的6

7、0％，為浮閥塔的80％左右。(２)處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。(３)塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。(４)壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：(１)塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。(２)操作彈性較小(約2～3)。(３)小孔篩板容易堵塞。下圖是板式塔的簡(jiǎn)略圖：課程設(shè)計(jì)表1.1苯和甲苯的物理性質(zhì)([1]:P289)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)（℃）臨界溫度tC（℃）臨界壓強(qiáng)PC（kPa）苯A甲苯BC6H6C7H878.1192.138