化工原理课程设计苯和甲苯.doc

化工原理课程设计说明书
设计题目:苯-甲苯分离过程筛板式精馏塔
设计者:班级化工2009级(1)班
姓名郑健
学号 2009071976
日期 2012年6月26日
指导教师:(签名)
设计成绩: 日期
单位:石河子大学化学化工学院化工系
目录
1 设计方案的选择及流程说明 4
概述 4
精馏原理 4
精馏塔选定 4
设计方案的确定 4
2 精馏塔的物料衡算 5
原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 5
原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 5
物料衡算 5
3 塔数的确定 6
理论板层数的求取 6
相对挥发度的求取 6
求最小回流比及操作回流比 6
求精馏塔的气、液相负荷 7
求操作线方程 7
采用逐板法求理论板层数 7
实际板层数的求取 8
4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 8
操作压力的计算 8
操作温度的计算 9
平均摩尔质量计算 9
平均密度计算 10
气相平均密度计算 10
液相平均密度计算 10
液体平均表面张力的计算 11
液体平均黏度计算 12
5 塔及塔板的工艺尺寸的设计计算 13
塔径的设计计算 13
精馏段: 13
提馏段: 14
塔的有效高度的计算 15
塔的实际高度的计算 15
溢流装置的计算 15
精馏段: 15
提馏段: 16
塔板布置 17
精馏段: 17
提馏段: 18
6 流体力学验算 20
塔板压强降 20
精馏段: 20
提馏段: 21
液沫夹带量的校核 21
精馏段: 21
提馏段: 22
溢流液泛的校核 22
精馏段: 22
提馏段: 23
液体在降液管内停留时间的校核 23
精馏段: 23
提馏段: 23
漏液点的校核 23
精馏段: 23
提馏段: 24
7 塔板负荷性能图(以精馏段为例) 25
漏液线 25
液沫夹带线 25
液相负荷下限线 26
液相负荷上限线 26
液泛线 27
负荷性能图及操作弹性 28
8 计算结构汇总表 29
9 小结 30
设计方案的选择及流程说明
概述
精馏原理
利用从塔底部上升的含轻组分较少的蒸气,与从塔顶部回流的含重组分较少的液体逆流接触,同时进行多次部分汽化和部分冷凝,使原料得到分离。
同时进行多次部分汽化和部分冷凝是在精馏塔中实现的。塔板上有一层液体,气流经塔板被分散于其中成为气泡,气、液两相在塔板上接触,液相吸收了气相带入的热量。使液相中的易挥发组分汽化,由液相转移到气相;同时,气相放出了热量,使气相中的难挥发组分冷凝,由气相转移到液相。部分汽化和部分冷凝的同时进行是汽化、冷凝潜热相互补偿。精馏就是多次而且同时进行部分汽化和部分冷凝,使混合液得到分离的过程。
精馏塔选定
精馏是气液两相之间的传质过程,而传质过程是由能提供气液两相充分接触的塔设备完成,并要求达到较高的传质效率。根据塔内气液接触部件的结构型式,可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量塔板,气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质量、热量传递,气液相组成呈阶梯变化,属于逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层,液体自塔顶填料表面下流,气体逆流而上,与液相接触进行质量、热量传递,气液相组成沿塔高连续变化,属于微分接触操作过程。我们选择的是板式塔。
板式塔大致可分为两类:一类是有降液管的塔板,如泡罩、浮阀、筛板等;另一类是无降液管塔板,如栅板、穿流式波纹板等。工业上应用较多的是前者。这里,我们选择的是具有降液管的筛板塔。筛板塔是在塔板上钻有均匀分布的筛孔,上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层,形成气液密切接触的泡沫层(或喷射的液滴群)。
筛板塔的优点是结构简单,制造维修方便,造价低,相同条件下生产能力高于浮阀塔。其缺点是稳定操作范围窄,小孔径筛板易堵塞,不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的液料。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性,对易阻塞的物系可采用大孔径筛板。
工业上对塔设备的主要要求:(1)生产能力大;(2)传质、传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小;(4)操作稳定,适