化工原理課程設(shè)計苯-氯苯

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1、化工原理課程設(shè)計目錄第1章設(shè)計方案的確定21.1精餾操作21.2工藝流程的確定21.3操作條件的確定31.3.1操作壓力的確定31.3.2進(jìn)料的熱狀況41.3.3精餾塔加熱與冷卻介質(zhì)的確定41.3.4熱能的利用情況4第2章浮閥精餾塔的工藝設(shè)計52.1物料衡算52.2實際塔板數(shù)的計算62.2.1回流比的選擇62.2.2理論塔板數(shù)和實際塔板數(shù)的確定82.2.3工藝條件物性數(shù)據(jù)92.3浮閥塔主要尺寸的設(shè)計計算112.3.1塔的有效高度和板間距的初選112.3.2塔徑112.4塔板結(jié)構(gòu)及計算112.4.1塔板參數(shù)112.4.2浮閥數(shù)目與排列122.4.3塔板流體力學(xué)驗算132.4.3塔板流體力

2、學(xué)驗算142.4.4塔板負(fù)荷性能圖16第3章精餾裝置的附屬設(shè)備設(shè)計193.1原料預(yù)熱器19設(shè)計結(jié)果評價及自我總結(jié)26附錄A符號說明27附錄B帶控制點的工藝流程圖291化工原理課程設(shè)計第1章設(shè)計方案的確定1.1精餾操作本次設(shè)計的物系是苯和氯苯，由于兩物系的沸點不同，加熱后會造成氣液兩相，利用兩組分的相對揮發(fā)度的不同可將兩組分分離。因此本次設(shè)計采用板式精餾塔操作完成分離任務(wù)。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，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑驅(qū)動下（有時加質(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，

3、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，實現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。典型的精餾設(shè)備是連續(xù)精餾裝置，包括精餾塔、塔底再沸器、塔頂全凝器/冷凝器。1.2工藝流程的確定首先，苯和氯苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進(jìn)

4、入苯的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與苯的分離。本設(shè)計采用浮閥塔。浮閥塔是在泡罩塔和篩板塔基礎(chǔ)發(fā)展起來的，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點，成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔型。浮閥塔具有以下優(yōu)點：31化工原理課程設(shè)計1）生產(chǎn)能力由于浮閥塔板具有較大的開孔率，故其生產(chǎn)能力比泡罩塔的大20%——40%,與篩板塔相近。2）操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，故維持正常操作所容許

5、的負(fù)荷波動范圍比泡罩塔和篩板塔都寬。3）塔板效率高，因上升其他以水平方向吹入液層，故氣液接觸時間較長而霧沫夾帶量較小，板效率較高。4）氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小，因為氣液流過浮閥塔板時所遇阻力較小，故氣體壓強(qiáng)降及板上的液面落差都比泡罩塔小。5）塔造價低，因為結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，浮閥塔造價較為一般，為泡罩塔的60%～80%，為篩板塔的120%～130%。F1型浮閥塔結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，應(yīng)用最為普遍，為定型產(chǎn)品，閥片帶有三個腿，插入閥孔內(nèi)將各推腳底外翻，用以限制操作時閥片在板上升起的最大高度，閥片周圍有三塊略向下彎的定距片，以保證閥片的最小開啟高度。任務(wù)說明本次設(shè)計任務(wù)為苯-氯苯物系連續(xù)精餾

6、浮閥塔的設(shè)計，即需設(shè)計一個精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的氯苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計一板式塔，板空上安裝浮閥，具體工藝參數(shù)如下：　　原料苯含量：質(zhì)量分率=34%　　原料處理量：6.5萬噸/年產(chǎn)品要求：塔頂產(chǎn)品組成不低于96%塔頂輕組分回收率98%1.3操作條件的確定1.3.1操作壓力的確定31化工原理課程設(shè)計在精餾操作中，壓力的影響非常大。當(dāng)壓力增大的時候，混合液的相對揮發(fā)度減小，這樣有可能會使得汽相和液相的組成越來越接近，分離越來越難；而當(dāng)壓力減小的時候，混合液的相對揮發(fā)度增大，α值偏離1的程度越大，分離越容易。但是要保持精餾塔在低壓下操作，這對設(shè)備的要求相當(dāng)高，會使總的設(shè)備

7、費用大幅度增加。在實際設(shè)計中，要充分考慮這兩個方面的影響，我們一般采用的是常壓精餾。如果在常壓下無法完成操作，可以在一定條件下進(jìn)行小幅度的減壓或者增壓來改變混合液的相對揮發(fā)度，實現(xiàn)精餾分離。對于甲醇—水二元混合物系統(tǒng)在常壓的情況下，相對揮發(fā)度的差異很大，容易分離。因此在考慮多方面因素之后，本設(shè)計采用的常壓精餾，即塔頂?shù)牟僮鲏毫刂圃?01.325kpa下。由于本設(shè)計精餾塔不是很高，故可近似忽略每層塔板的壓降。在實際計算當(dāng)中，將全塔近似看做是在恒