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苯-甲苯襄樊学院化工原理课程设计论题:分离苯-甲苯混合物的精馏塔设计系别:化学工程与食品科学学院班级:化学工程与工艺0711指导老师:田志高学生姓名:张力学号:07115042目录一、前言 1(一)塔设备设计概述: 1(二)板式精馏塔设备选型及设计 1二、设计方案的确定 2三、精馏塔的工艺计算和论叙 3(一)精馏塔的物料衡算 3(二)塔板数的确定 4(四).塔体工艺尺寸的计算: 8(五)板式塔的塔板工艺尺寸计算: 10四、筛板的流体力学验算 13五、塔板负荷性能图: 161、漏夜线: 162、液沫夹带线: 163、液相负荷下限线: 174、液相负荷上限线: 175、液泛线: 186、负荷性能图: 19六、板式塔的结构与附属设备: 20(一)塔顶结构: 20七、塔体设计总表: 21八、方案优化 22一、前言(一)塔设备设计概述:塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一,他可以使气(或汽)液或液液两相紧密接触,达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。塔设备中常见的单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。此外,工业气体的冷却和回收、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和减湿等。最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。作为主要用于传质过程的塔设备,首先必须使气(汽)液两相能充分接触,以获得高的传质效率。此外,为满足工业生产的需要,塔设备还必须满足以下要求:1、生产能力大;2、操作稳定,弹性大;3、流体流动阻力小;4、结构简单、材料耗用量少,制造和安装容易;5、耐腐蚀和不易阻塞,操作方便,调节和检修容易。(二)板式精馏塔设备选型及设计因为板式塔处理量大、效率高、清洗检修方便且造价低,故工业上多采用板式塔。因而本课程设计要求设计板式塔。1、工业上常见的几种的板式塔及其优缺点:Ⅰ、浮阀塔:在塔板开孔上方,安装可浮动的阀片,浮阀可随气体流量的变化自动调节开度,可避免漏液,操作弹性大,造价低,且安装检修方便,但对材料的抗腐蚀性能要求高。Ⅱ、筛孔塔:结构简单、造价低廉、筛板塔压降小、液面落差也较小、生产能力及塔板效率都较泡罩塔高,故应用广泛。Ⅲ、泡罩塔:其气体通道是升气管和泡罩,由于升气管高出塔板,即使在气体负荷很低时也不会发生严重漏液,操作弹性大,升气管为气液两相提供了大量的传质界面。但泡罩塔板结构复杂,成本高,安装检修不便,生产能力小。综合考虑最终选择筛孔式精馏塔。2、设计板式塔的要求及简易流程首先应根据已给定的操作条件,由图解法或解析法求得理论塔板数、选定或估算塔板效率,从而测得实际塔板数,然后对以下内容进行设计或计算:Ⅰ、塔高的计算:包括塔的主体高度、顶部与底部空间的高度,以及裙座的高度Ⅱ、塔径的计算。Ⅲ、塔内件的设计:主要是塔盘的工艺和结构设计,此多此还包括,塔的进出口、防冲档板、防涡器、除沫器等的设计计算。设计流程简略图流程:装置的有关操作条件→给定的塔板设计条件→确定塔径→溢流区的设计→气液接触区的设计→各项核对计算。二、:蒸馏操作可在常压、加压或减压下进行,应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。例如对于热敏感物料,可采用减压操作。本次设计为一般物料因此,采用常压操作。:进料状态有五种:过冷液,饱和液,气液混合物,饱和气,过热气。但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点,才送入塔内。这样塔的操作比较容易控制。不受季节气温的影响,此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同,在设计和制造上也叫方便。本次设计采用泡点进料即q=1。,若塔底产物基本上就是水,而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大,便可以直接采用直接加热。直接蒸汽加热的优点是:可以利用压力较低的蒸汽加热,在釜内只需安装鼓泡管,不需安装庞大的传热面,这样,操作费用和设备费用均可节省一些,然而,直接蒸汽加热,由于蒸汽的不断涌入,对塔底溶液起了稀释作用,在塔底易挥发物损失量相同的情况下,塔釜中易于挥发组分的浓度应较低,因而塔板数稍微有增加。但对有些物系,当残液中易挥发组分浓度低时,溶液的相对挥发度大,容易分离故所增加的塔板数并不多,此时采用直接蒸汽加热是合适的。,应尽量使用循环水。如果要求的冷却温度较低。可考虑使用冷却盐水来冷却。。因此,热效率很低,可采用一些改进措施来提高热效率。因此,根据上叙设计方案的讨论及设计任务书的要求,本设计采用常压操作,泡点进料,间接蒸汽加热以及水冷的冷却方式,适当考虑热能利用。三、精馏塔的工艺计算和论叙(一)精馏塔的物料衡算1、原料