苯－甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计.doc

安徽理工大学
化工原理课程设计说明书
设计项目:苯-甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计
学院名称: 化学工程学院
专业班级: 化工07-5班
学号:
学生姓名:
设计组序: 7
指导教师: 张洪流
二○一○年一月十一日
化工原理课程设计任务书
同学:
威名化工厂拟采用一板式塔分离苯-甲苯混合液。已知:原料质量流量为 11500 kg/h,料液组成为 40 %(质量百分比,下同),初始温度为30℃,用流量为 11000 kg/h、温度为 170 ℃的中压热水加热至沸点进料;要求塔顶产品中苯的含量不小于 95 %、釜液中苯的含量不高于 4 %。
试根据工艺要求进行:
(1)非标准浮阀式精馏塔的工艺设计;
(2)标准列管式原料预热器的选型设计。
设计附图清单:
(1)苯-甲苯系统的t-x-y关系曲线图(并标注有原料液的沸点、塔顶操作温度、塔釜操作温度查取标记);
(2)最小回流比确定及理论塔板数计算图(在同一个x-y坐标系中表示);
(3)精、提馏段的负荷性能图并标注精、提馏段的稳定操作区域及操作弹性计算点(在同一页面上显示两图);
(4)绘制浮阀塔的总装配图(包括设备主图、塔板分块结构总装图—精、提馏段分别在对应主图的位置绘出,进出口接管图等。)
设计时间:~(校历18~19周)
指导教师: 系主任:
二○○九年十二月二十八日
安徽理工大学课程设计(论文)成绩评定表
学生姓名: 学号: 专业班级:
课程设计题目:苯-甲苯精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计
指导教师评语:

成绩:
指导教师:
二○一○年月日
目录
设计任务书………………………………………………………………1
课程设计成绩评定表……………………………………………………2
一、前言…………………………………………………………………4
二、苯-甲苯精馏塔工艺设计…………………………………………6
精馏方案的确定…………………………………………………6
产品流量计算……………………………………………………6
操作回流比确定…………………………………………………7
理论塔板数计算…………………………………………………7
实际塔板数计算…………………………………………………7
塔内气、液相流量计算…………………………………………8
设计截面的选择…………………………………………………8
流体物性参数计算………………………………………………8
设计截面结构参数计算…………………………………………9
(十)负荷性能图校核与结构参数推广………………………………11
(十一)塔设备附件设计及选用………………………………………13
(十二)浮阀塔结构参数一览表………………………………………14
三、列管式料液预热器的选型设计……………………………………14
初选换热器………………………………………………………14
换热器性能校核…………………………………………………16
四、参考文献……………………………………………………………18
五、结束语………………………………………………………………19
前言

本设计是为威名化工厂拟新建的苯-甲笨混合液分离系统进行的专项设计。
主体拟采用浮阀式精馏塔。浮阀式精馏塔是近40年发展起来的,它兼备了泡罩塔和筛板塔的优点,具有结构简单,制造方便,造价低,生产能力大的优点。由于阀片的采用,可以随气量的变化自由升降,漏液几率低;上升气流水平进入液层,气液两相接触时间长,具有较高的塔板效率。故浮阀塔具有操作弹性大,稳定性高,分离性能好等优点。由于浮阀塔优点显着,迄今为止仍是化工蒸馏过程中使用最广泛的一种塔型。故本设计中主体分离设备拟采用该结构。
原料预热器拟采用标准U形管式换热器。众所周知,换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。换热器的种类根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为混合式、间壁式、蓄热式和中间载热体式四大类。为便于废热利用,同时考虑到使用的普遍性,故本设计中采用间壁式换热器。而间壁式换热器又以列管式换热器应用最广,具有单位体积设备的传热面积大,间壁两侧流体可通过流体输送机械控制在强制湍流状态,故传热系数大,传热效果好等优点。故本设计中对原料预热器的设计拟采用列管式换热器。又由本设计工艺条件可知,作为加热剂的热水进口温度为170℃,苯-甲苯混合液的初温为30℃,传热温差必超过50℃。因此,列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响,采取各种补偿的办法,以消除或减小温差应力。根据所采取的温差补偿措施,列管式换热器