文档介绍：化工原理课程设计
题目筛板精馏塔分离苯—甲苯工艺设计
教学院化工与材料工程学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
2011年6 月 14日
目录
摘要一
绪论二
第一章流程及流程说明 1
第二章精馏塔工艺的设计 2
2
、塔底产品的摩尔分率 2
、塔底产品的平均摩尔质量 2
3
3
3
3
3
3
3
3
第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 5
5
9
13
16
第四章热量衡算 21
21
21
21
21
21
21
22
第五章塔的附属设备的计算 23
23
24
25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
主要符号说明 30
摘要
在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中,给定的条件为:
进料量为
塔顶组成为:
进料馏出液组成为:
塔釜组成:
加料热状态:q=1
塔顶操作压强:(表压)
首先根据精馏塔的物料衡算,求得D和W,通过图解法确定最小回流比;再根据操作线方程,运用图解法求得精馏塔理论板数,确定温度奥康奈尔公式求的板效率,继而求得实际板数,确定加料位置。
然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算,求得各工艺尺寸,确定精馏塔设备结构。继而对筛板的流体力学进行验算,检验是否符合精馏塔设备的要求,作出塔板负荷性能图,对精馏塔的工艺条件进行适当的调整,使其处于最佳的工作状态。
第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型,确定物性数据,计算传热系数和传热面积。然后对进料泵进行设计,确定类型。
关键词:
苯-甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构塔附属设备
下图为连续精馏过程简图:
出料
回流
苯蒸汽
塔底
绪论
在本设计中我们使用筛板塔,筛板塔的突出优点是结构简单,造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性,而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题,适当控制漏液。
筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管,而直接在板上开很多小直径的孔——筛孔。操作时气体以高速通过小孔上升,液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。
相同条件下,筛板塔生产能力比泡罩塔高10%—15%,板效率亦约高10%—15%,而每板压力降则低30%左右,适用于真空蒸馏;塔板效率较高,但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性,但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞,不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。
第一章流程及流程说明
本设计任务为分离苯——甲苯混合物。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入精馏塔内。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。该物系属易分物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
任务书上规定的生产任务长期固定,适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔;塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液;精馏塔塔顶设有全凝器,冷凝液部分利用重力泡点回流;部分连续采出到产品罐。简易流程如下,具体流程见附图。
出料
苯——甲苯混合液回流

塔底出料
图1

第二章精馏塔工艺的设计

、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量= 甲苯的摩尔质量=
产品中苯的质量分数==
进料中苯的质量分数==
残液中苯的质量分数=
、塔底产品的平均摩尔质量
苯——甲苯属于理想物系,可采用图解法求理论板数。
最小回流比的确定
——甲苯气液平衡线x-y图。
2求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。在图上对角线上,自点e(,)作垂线ef即为进料线,该线与平衡线的交点坐