化工原理课程设计-苯-甲苯精馏塔设计(最终版).doc

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苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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化工原理课程设计
------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
聊城大学
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
4
目录
一序言 4
二板式精馏塔设计任务书五 5
三设计计算 6
6
10
14
19
20
23
26
四设计结果一览表 31
五板式塔得结构与附属设备 33
33
33
35
35
36
六参考书目 38
七设计心得体会 38
八附录 40
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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二板式精馏塔设计任务书五
一、设计题目
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
二、设计任务
(1)原料液中苯含量:质量分率=75%(质量),其余为甲苯。
(2)塔顶产品中苯含量不得低于98%(质量)。
(3)%(质量)。
(4)生产能力:90000t/y苯产品,年开工310天。
三、操作条件
(1)精馏塔顶压强:(表压)(2)进料热状态:自选
(3)回流比:自选。(4)单板压降压:≯
四、设计内容及要求
(1)设计方案的确定及流程说明
(2)塔的工艺计算
(3)塔和塔板主要工艺尺寸的设计
塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定;塔板的流体力学验算;塔板的负荷性能图。
(4)编制设计结果概要或设计一览表
(5)辅助设备选型与计算
(6)绘制塔设备结构图:采用绘图纸徒手绘制
五、时间及地点安排
(1)时间:~(第18周~第19周)
(2)地点:明德楼A318(1)教室
六、参考书目
[1]谭天恩•化工原理(第二版)下册•北京:化学工业出版社,1998
[2]何潮洪,冯霄•化工原理•北京:科学出版社,2001
[3]柴诚敬,刘国维•化工原理课程设计•天津:天津***,1994
[4]贾绍义,柴敬诚•化工原理课程设计•天津:天津大学出版社,2002
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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三设计计算

本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求,可以在常压下操作。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人精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,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,最小回流比较小,。塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,热效率比较低,但塔顶冷凝器放出的热量很多,但其能量品位较低,不能直接用于塔釜的热源,在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一,充分利用了能量。
塔板的类型为筛板塔精馏,筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3~8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列。筛板塔也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。
下图是板式塔的简略图:
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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表1苯和甲苯的物理性质
项目
分子式
分子量M
沸点(℃)
临界温度tC(℃)
临界压强PC(kPa)
苯A
C6H6




甲苯B
C6H5—CH3




表2苯和甲苯的饱和蒸汽压
温度

85
90
95
100
105

,kPa







苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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,kPa






表3常温下苯—甲苯气液平衡数据([2]:例1—1附表2)
温度

85
90
95
100
105
液相中苯的摩尔分率






汽相中苯的摩尔分率






表4纯组分的表面张力([1]:附录图7)
温度
80
90
100
110
120
苯,mN/m
甲苯,Mn/m


20







表5组分的液相密度([1]:附录图8)
温度(℃)
80
90
100
110
120
苯,kg/
814
805
791
778
763
甲苯,kg/
809
801
791
780
768
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
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表6液体粘度µ([1]:)
温度(℃)
80
90
100
110
120
苯()





甲苯()





表7常压下苯——甲苯的气液平衡数据
温度t
℃
液相中苯的摩尔分率
x
气相中苯的摩尔分率
y





































































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