文档介绍：广州大学化工原理课程设计说明书
苯---甲苯二元混合物
连续精馏装置的设计
学院:生命科学学院
设计者:孙洋
班级:生物工程092班
学号:0920020054
指导教师:吴俊荣、王正平
一设计概述
(一)设计的目的
1、培养学生查阅资料、选用公式和搜集数据的能力;
2、综合分析设计任务要求,确定化工工艺流程,进行设备选型;
3、培养学生迅速准确进行工程计算的能力;
4、培养用简洁的文字、清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
(二)塔设备在化工生产中的作用与地位
塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。此外,工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
在化工、石油化工、炼油厂中,塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视。
(三)塔设备的分类
塔设备经过长期的发展,形成了形式繁多的结构,以满足各方面的特殊需要,为研究和比较的方便,人们从不同的角度对塔设备进行分类,按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔;按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔;按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔,长期以来,人们最长用的分类按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两大类。
(四)板式塔
板式塔是分级接触型气液传质设备,种类繁多,根据目前国内外的现状,注意到的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。
泡罩塔是历史悠久的板式塔,长期以来,在蒸馏、吸收等单元操作使用的设备中曾占有主要的地位,泡罩塔具有以下优点:
(1).操作弹性大
(2).无泄漏
(3).液气比范围大
(4).不易堵塞
泡罩他的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修方便以及气相压力降较大。
筛板塔液是很早就出现的板式塔,20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究,形成了较完善的设计方法,与泡罩塔相比,具有以下的优点:
(1).生产能力大(20%-40%)
(2).塔板效率高(10%-15%)
(3).压力降低(30%-50%)而且结构简单,塔盘造价减少40%左右,安装维修都比较容易[1]。
20世纪50年代起,浮阀塔板已大量的用于工业生产,以完成加压、常压、减压下的蒸馏、脱吸等传质过程。
浮阀式之所以广泛的应用,是由于它具有以下优点:
(1).处理能力大
(2).操作弹性大
(3).塔板效率高
(4).压力降小
其缺点是阀孔易磨损,阀片易脱落。
浮阀的形式有很多,目前常用的浮阀形式有F1型和V-4型,F1型浮阀的结构简单,制造方便,节省材料,性能良好。F1型浮阀又分为轻阀和重阀两种。V-4型浮阀其特点是阀孔冲成向下弯曲的文丘里型,以减小气体通过塔板的压强降,阀片除腿部相应加长外,其余结构尺寸与F1型轻阀无异,V-4型阀适用于减压系统。
二设计方案的确定及流程说明
(一) 塔类型的选用
本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔,实现苯-甲苯的分离。苯-甲苯体系比较容易分离,待处理料液清洁,此次设计选用筛板塔。筛板塔,是扎板塔的一种,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。气体(或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。
(二) 装置流程说明
精馏装置有精馏塔、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。热量自塔釜输入,物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离,由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
苯和甲苯的原料混合物进入原料罐,在里面停留一定的时间之后,通过泵进入原料预热器,在原料预热器中加热到泡点温度,然后,原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点,混合物中既有气相混合物,又有液相混合物,这时候原料混合物就分开了,气相混合物在精馏塔中上升,而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中,这些气相混合物被降温到泡点,其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中,停留一定的时间然后进入苯的储罐,而其中的气态部分重新回到精馏塔中,这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中,一部分进入再沸器,在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程,而进料口不断有新鲜原料的加入。最终,完成苯与甲苯的分