文档介绍：苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计
1 设计任务和条件
(1)年处理含苯60%(质量分数,下同) 的苯-甲苯混合液50000吨
(2)料液温度 35℃
(3)塔顶产品浓度98%
(4)塔底釜液含甲苯98%
(5)每年实际生产天数 330(一年中有一月检修)
(6)精馏塔顶压强 4Kpa(表压)
(7)冷水温度 30℃
(8)饱和蒸汽压力
(9)地址:江苏盐城
2. 板式塔的设计
工业生产对塔板的要求:
①通过能力要大,即单位塔截面能处理的气液流量大。
②塔板效率要高。
③塔板压力降要低。
④操作弹性要大。
⑤结构简单,易于制造。在这些要求中,对于要求产品纯度高的分离操作,首先应考虑高效率;对于处理量大的一般性分离(如原油蒸馏等),主要是考虑通过能力大。
精馏装置包括精馏塔,原料预热器,再沸器,冷凝器,釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不同,可分为连续精馏和间歇精馏两种流程。
在本次的设计中,是为分离苯—甲苯混合物。对于二元混合物的分离,应该采用连续精馏流程。
蒸馏过程按操作压力不同,可分为常压蒸馏,减压蒸馏和加压蒸馏。一般除热敏性物系外,凡通过常压分离要求,并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系,都应采用常压精馏。
根据本次任务的生产要求,应采用常压精馏操作。
蒸馏操作有五种进料热状况,它的不同将影响塔内各层塔板的汽、液相负荷。工业上多采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料,通常用釜残液预热原料。
所以这次采用的是泡点进料。
由于采用泡点进料,将原料液加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却后送至储罐。
回流比是精馏操作的重要工艺条件,其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。
苯—甲苯混合液是属易分离物系,最小回流比较小,。塔釜采用间接蒸汽加热,塔顶产品经冷却后送至储罐。
3工艺流程图
板式塔主要由筒体、封头、塔内构件(包括塔板、降液管和受液盘)、人孔、进出口管和群座等组成。
按照塔内气、液流动的方式,可将塔板分为错流与逆流塔板两类。工业应用以错流式塔板为主,常用的由泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。
此次设计按照要求选用筛板塔来分离苯-甲苯系。
精馏塔的物料衡算
,塔底产品的摩尔分数
苯的摩尔质量= kg/kmol
甲苯的摩尔质量= kg/kmol
=()/(+)=
=()/(+)=
Xw=()/(+)=
2. 原料液及塔顶,塔底产品的平均摩尔分数
MF=*+*=
MD=*+*=
Mw=*+*=
原料处理量 qn,f=(50000×103)/(24×300×)=(kmol/h)
总物料衡算 =qn,D+qn,W
苯物料衡算 ×=×qn,D+×qn,W
联立解得 qn,D=
qn,W=
5塔板数的确定
苯--甲苯属理想物系,可采用图解法求理论板层数。
①由手册查得苯--甲苯物系的气液平衡数据,绘出x-y图,见图1。
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1中对角线上,自点e(,)作垂线ef即为进料线(q线),该线与平衡线的交点坐标为
= =
故最小回流比为
R=
取操作回流比为
R=2Rmin==
③求精馏塔的气、液相负荷
L=RD=×=
V=(R+1)D=×= mol/h
L,=L+F=+= mol/h
V,=V= mol/h
④求操作线方程
精馏段操作线方程
y=+
提留段操作线方程
Y=-0.
图1
图解法求理论塔板数采用图解法求理论塔板数,