化工原理课程设计_苯-甲苯筛板精馏塔分离.docx

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1、化工原理课程设计苯一甲苯连续精值筛板塔的设计书目一序2二板式精储塔设计任务书五2三设计计算31.1 设计方案的选定及基础数据的搜集31.2 枯懦塔的物料衡算61.3 精馅塔的工艺条件及有关物性数据的计彝I1.1.4 精储塔的塔体工艺尺寸计算151.5 塔板主要工艺尺寸的计算171.6 筛板的流体力学脸算191.7 塔板负荷性能图22四设计结果一览表28五板式塔得结构与附属设备295.1 附件的计算295.1.1 接管295.1.2 冷凝器315.1.3 再沸器315.2 板式塔结构32六参考书目34七设计心得体会34A附录36一序言化工原理课程设计是综合运用E化工原理课程和有关先修课程（物理化

2、学h6化工制图2等）所学学问，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培育学生实力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟识工程设计的基本内容，驾驭化工单元操作设计的主要程序及方法，熬炼和提高学生综合运用理论学问和技能的实力，问题分析实力，思索问题实力，计尊实力等.精储是分别液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用“精饱过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次干脆接触和分别，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分

3、的分别。依据率产上的不同要求，精情操作可以是连续的或间歇的，有些特别的物系还可采纳衡沸精储或萃取精饱等特别方法进行分别。木设计的题目是苯甲苯连续精懒筛板塔的设计，即需设计一个精储塔用来分别易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采纳连续操作方式，需设计一板式塔将其分别。二板式精微塔设计任务书一、设计题H苯-甲苯连续精馈筛板塔的设计。二、设计任务（D原料液中苯含量：质量分率=75%（质量），其余为甲苯。（2）塔顶产品中苯含忌不得低于98%（质量）。(3)残液中苯含量不得高于8.5%(质量)。(4)生产实力:90000t/y苯产品，年开工310天。三、操作条件(D精储塔顶压强：4.0kPa(表压)(2)进料热

4、状态：自选(3)回流比：自选。(4)单板压降压：0.7kPa四、设计内容及要求(1)设计方案的确定及流程说明(2)用的工艺计算(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)协助设备选型与计算(6)绘制塔设备结构图：采纳绘图纸徒手绘制五、时间及地点支配(D时间:2011.6.202011.7.3(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(其次版)下册北京：化学工业出版社，19982何潮洪,冯西化工原理北京：科学出版社,200131柴诚敬,刘国维化工原理课程设

5、计天津：天津科学技术出版社，19944贾绍义,柴敬诚化工原理课程设计天津：天津高校出版社，2002三设计计算1.1 设计方案的选定及基础数据的搜集本设计任务为分别苯一甲苯混合物，由丁对物料没有特别的要求，可以在常压卜操作。对于二元混合物的分别，应采纳连续精锚流程。设计中采纳泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送人精调塔内。塔顶上升蒸气采纳全凝器冷凝，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。该物系属易分别物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔底设置再沸器采纳间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储搬。其中由于蒸储过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝

6、，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，不能干脆用于塔釜的热源，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J能量。塔板的类型为筛板塔精馀，筛板塔塔板上开有很多均布的筛孔，孔径一般为38皿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符，它的主要优点有：(1)结构比浮阀塔更简洁，易于加工，造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。(2)处理实力大，比同塔径的泡草塔可增加IOI5%(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

7、接触不匀。(2)操作弹性较小(约23).(3)小孔筛板简洁堵塞。下图是板式塔的简略图：分子式分子量M沸点（C）临界温度14C）临界压强P,（kPa）笨ACHI78.1180.1288.56833.4甲笨Bt-192.13110.6318.574107.7萃和甲荤的物理性项温度“C80.1859095100105110.60,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0P：,kPa10.046.054.063.374.386.02笨和甲荤的他和蒸汽压*3常温下紫一甲荤气液1HM1.（2,R例1-1时衰2）,Jg0C80.1859095100105液相中策的摩尔分

8、率1.00.700.5810.4120.2580.130汽相中笨的摩尔分率1.0000.9000.7770.6300.4560.262*4%区分的表面张力1.,tt*B7)温度8090100HO120笨，mNn21.22018.817.516.2卬苯，Mn/m21.720.619.518.-I17.3表5但分的液相密度（【1】：Pc附录图8）海度（C）8090100110120靠kgm)814805791778763甲苯,kg/m809801791780768表6液体粘度匕（1.bPw）温度CC）8090100110120苯(m1.,4j.s)0.3080.2790.2550.2330.215

9、甲茶(nPa.s0.3110.2860.2610.2540.228表7常压下笨一一t笨的气液平6微据温度IC液相中苯的摩尔分率X气相中苯的摩尔分率110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.(X)11.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.()8

10、5.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.()98.880.2199.099.6180.011.0100.01.2 精储塔的物料衡算（1）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率米的摩尔质地K1.=7811.bwH甲苯的摩尔质甲=923kgkmo1.0.75/78.110.75/78.11+0.25/92.130.98/78.110.780d-0.98/78.11+0.02/92.130.085/78.11=0.983XW-0.085/78.11+0.915/92.13=0.099(2)原料液

11、及塔I、塔底产品的平均摩尔质量jWf=().7S()78.11+(1-0.7)92.13=K1.2(11kg/km1.)Mn=0.983X78.11+(1-0.983)92.13=78,4(Xkg/kn1.)MV=0.09978.1.1.+(1.-().099)92.13=9().73(kg/hno1.)(3)物料衡算原料处理量F=90000000=m)81.2031024总物料衡算D+W=1.49xI02苯物料衡和0.780F=0.983Z)+0.099IV联立解得D=1.1.91.0*kmo1.hW=OJOxIO2kmo1.zh式中F原料液流量D塔顶产品量W塔底产品量3塔板数的确定(1)理

12、论板层数NT的求取苯甲苯属志向物系，可采逐板计算求理论板层数。求最小回流比及操作回流比.采纳恩特伍德方程求最小回流比。解得，最小回流比RW=O.73取操作回流比为R=1.8KO=1.31求精惚塔的气、液相负荷1.=ZfD=UIx1.19=155.89(11u)Vz=(+i)D=(1.31+1.)1.i9=274.89(knoVh)（泡点进料：q=DV=(e+1.)D-(1.-)F=2.31x119=274.89(w)1.=宠。+4尸=1.31x119+1x149=3(“.89(*，力求操作线方程精储段操作线方程为=Xn+=0.567XJ1.+0.426R+1.R+1提储段操作线方程为/UA-=

13、X”+=1.109x-0.01Iyay(2)逐板法求理论板乂依据Rm,.=-j-!1vj可解得a=2.17a-1.xf-xf相平衡方程)，=解褥1.+(a-1.)x2.47)V=X=1.+1.47x变形得2.47-1.47y川精谣段操作线和相平衡方程进行逐板计算y1.=xn-0.9831.+a(1.-)=0.959y,=0.5671+0.426=0.970-=0.9592.47-1.47yy,=0.567.r,+0.426=0.953-=0.8912.47-1.47V.V4=0.567x+0.426=0.931x4=0.8452.47-1.47V4y5=0.567.v4+0.426=0.905:=0.7952.47-1.47以2.47-1.47%=0.742K=0.567a,+0.426=0.877,因为,6=().742xr=0.780