化工原理课程设计苯甲苯连续精馏筛板塔工艺设计.doc

苯-甲苯连续精馏筛板塔工艺设计
《化工原理》课程设计任务书


㈠ 设计题目
苯-甲苯溶液连续精馏筛板塔的设计。
㈡ 设计任务
１．精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算
⑴ 流程及操作条件的确定；
⑵ 物料衡算及热量衡算；
⑶ 塔板数的计算；
⑷ 塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）；
⑸ 塔体各接管尺寸的确定；
⑹ 冷却剂与加热剂消耗量估算。
２．设计说明及讨论
３．绘制设计图
⑴ 流程图（A4纸）；
⑵ 塔盘布置图（16开坐标纸2张，精馏段和提馏段分别绘制）；
⑶ 工艺条件图（A3纸）。
㈢ 原始设计数据
１．原料液：苯-甲苯，其中苯含量分别为35%（质量%），温度为20℃；
２．馏出液含苯为：%（质量）；
３．残液含苯为：%（质量）；
４．生产能力：按 2800 (kg原料/h)。
㈣ 设计时间
开始时间：二Ｏ一一年五月二十三日
完成时间： 六月三日（含考核时间）
目 录
第1篇 绪 论 …………………………………………4
第2篇 流程及相关参数的选择 ……………………………5
第3篇 计算过程 ……………………………………………6
.......................6
相对挥发度 及回流比R..................7
..........................11
确定全塔效率ET并求解实际塔板数.......13
............14
................19
..................22
....................26
........................29
及热量衡算.........36
第4篇 计算结果列表 ………………………………………42
第5篇 小结与体会 …………………………………………44
第6篇 参考文献 ……………………………………………45
第1篇 绪 论
精馏所进行的是汽、液两相之间的传质，而作为汽、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使汽、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。板式塔为逐级接触型汽－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上汽－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
筛板塔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。
第2章 流程及相关参数选择
设计方案的确定
本设计任务为分离苯-甲苯混合物。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入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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，回流比要充分考虑到费用问题。塔釜采用间接蒸汽加热，塔顶产品经冷却后送至储罐。
加料方式的选择：
设计任务年产量虽小，但每小时2300Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。
2、回流方式的选择：
塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。
3、再沸器的选择：
塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。
计算过程
1、将任务书中的质量分数换算成摩尔分数
（摩尔百分数）
（摩尔百分数）
（摩尔百分数）
2、求平均分子量，将换算成
进料处:
塔顶处:
塔釜处:
进 料：
3、全塔的物料衡算
由物料衡算得：
代入数据得：
解之得：
及回