文档介绍：板式精馏塔设计任务书
一、设计题目:
设计分离苯―甲苯连续精馏筛板塔
二、设计任务及操作条件
1、设计任务:
生产能力:
原料液组成: 35% 苯,苯-甲苯常温混合溶液(质量分率,下同)
分离要求:
塔顶产品组成苯≥96%
塔底产品组成苯≤4%
2、操作条件
平均操作压力: kPa
平均操作温度:94℃
回流比: 自选
单板压降: <= kPa
工时: 年开工时数7200小时化工原理课程设计
三、设计方法和步骤:
1、设计方案简介
根据设计任务书所提供的条件和要求,通过对现有资料的分析对比,选定适宜的流程方案和设备类型,初步确定工艺流程。对选定的工艺流程,主要设备的形式进行简要的论述。
2、主要设备工艺尺寸设计计算
(1)收集基础数据(2)工艺流程的选择(3)做全塔的物料衡算(4)确定操作条件(5)确定回流比
(6)理论板数与实际板数(7)确定冷凝器与再沸器的热负荷(8)初估冷凝器与再沸器的传热面积
(9)塔径计算及板间距确定(10)堰及降液管的设计(11)塔板布置及筛板塔的主要结构参数
(12)塔的水力学计算(13)塔板的负荷性能图(14)塔盘结构(15)塔高(16)精馏塔接管尺寸计算
3、典型辅助设备选型与计算(略)
包括典型辅助设备(换热器及流体输送机械)的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。
4、设计结果汇总
5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图
6、设计评述
二、设计计算
本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求,可以在常压下操作。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人精馏塔内。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。该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2倍。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,热效率比较低,但塔顶冷凝器放出的热量很多,但其能量品位较低,不能直接用于塔釜的热源,在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一,充分利用了能量。
塔板的类型为筛板塔精馏,筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3~8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列。筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有:
(1) 结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。
(2) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。
(3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
(4) 压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
筛板塔的缺点是:
(1) 塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。
(2) 操作弹性较小(约2~3)。
(3) 小孔筛板容易堵塞。
下图是板式塔的简略图
表1 苯和甲苯的物理性质
项目
分子式
分子量M
沸点(℃)
临界温度tC(℃)
临界压强PC(kPa)
苯A
甲苯B
C6H6
C6H5—CH3
表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压
温度
85
90
95
100
105
,kPa
,kPa
表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据([2]:例1—1附表2)
温度
85
90
95
100
105
液相中苯的摩尔分率
汽相中苯的摩尔分率
0
0
表4 纯组分的表面张力([1]:附录图7)
温度
80
90
100
110
120
苯,mN/m
甲苯,Mn/m
20
表5 组分的液相密度([1]:附录图8)
温度(℃)
80
90
100
110
120
苯,kg/
甲苯,kg/
814
809
805
801
791
791
778
780
763