化工原理课程设计之苯.docx

浮阀精福塔工艺设计任务书1.工艺要求与数据（1）料液为米-一甲-混合液,含-40%（质量分数）2 2）X=94%X=3%（质量分数）（3）年生产实力：7万吨（进料）3 .设计条件（1）连续常压操作、中间加料、泡点回流（2）泡点进料（3）年生产时间330天（4）塔釜用间接蒸汽加热，加热蒸汽压力300kP,（5）设塔顶冷凝用水进口温度为25©4 .设计内容（1）精询流程设计及论证（2） T艺计算C3）,盘设计（精储段、提储段各选块）（4）精悔段、提馅段流体力学条件校核（5）主要协助设备的选型（再沸器、冷凝器）（6）限制系统、节能措施、工艺调整、故障处理、废液处理的方案5 .设计成果（1）设计说明书（含评价与体会）（2）设计图纸（画在设计说明书中：流程图、t-x-y图、作图法求理论塔板数、负荷性能图2张）、（画在图纸上：塔盘布置图1张、浮阀塔工艺条件图1张）化工原理课程设计苯-甲苯浮阀塔精t班级：姓名：专业：目录绪论3第一章设计方案的选择和论证1、设计流程52、设计要求63、设计思路64、相关符号说明7其次章塔的工艺计算1、基础物性数据92、塔的工艺计算103、逐板计算法求理论板数计算114、精饰塔的工艺条件及有关物性数据的计算125、精镭塔的工艺尺寸的计算166,塔板流体力学校核237、塔板负荷性能图278、设计结果一览表319、协助设备的选型3310、塔附件设计计算34第三章平安与环保1、平安留意事项382、环境爱护39第四章设计过程的评述和探讨1、回流比的选择392、塔高和塔径403、进料状况的影响404、热量衡算和节能405、精饰塔的操作和调整41结束语42参考文献43绪论塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。依据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置肯定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯改变，属逐级接触逆流操作过程。填科塔内装有肯定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续改变，属微分接触操作过程。工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产实力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稔定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简洁，材料耗用量少；（6）制造安装简洁，操作修理便利。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡革、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式水纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡期塔板等。浮阀塔广泛用于精储、汲取和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可依据气体流量的大小而上下浮动，自行调整。浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型乂分为F-1型（V-1型）、V-4型、十字架型、和A型，其中F-I型浮阀结构较简洁、节约材料,，制造便利，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部颁标准（JB其阀孔直径为39mm,重阀质量为33g,轻阀为25g。一般多采纳市阀，因其操作稳定性好。浮阀塔的主要优点是生产实力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较泡罩塔箍洁。化工生产常需进行二元液相混合物的分别以达到提纯或回收有用组分的目的，精馀是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分别目的的方法。精饵I操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，驾驭气液相平衡关系，熟识各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分别过程中的各种参数是特别重要的。塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精常问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馀设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采纳。本设计书对苯和甲苯的分别设备一浮阀精储塔做了较具体的叙述，主要包括：工艺计算，协助设备计算,塔设备等的附图。采纳浮阀精谭塔，塔高15.54米，塔径1.4米，按逐板计算理论板数为12。算得全塔效率为0.511。塔顶运用全凝器，部分回流。精馀段实际板数为10,提端段实际板数为12。实际加料位置在第11块板（从上往下数），操作弹性为4.5三通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在平安操作范围内。塔的附屈设备中，全部管线均采纳无缝钢管。再沸器采纳卧式浮头式换热器。用加热蒸汽压力30OkPa加热，用15°C循水作冷凝剂。饱和蒸汽走管程，釜液走壳程。由于时间仓促，再加上水平有限，书中难免有不妥之处，恳请老师指责指正。编者2011/4/20流体阻力小，流体通过塔设备时阻力降小，可以节约动力技用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。有肯定的操作弹性，当气液相流率有肯定波动时，两相均能维持正常的流淌，而且不会使效率发生较大的改变。结构简洁，造价低，安装检修便利。能满意某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等本次试验我们依据所给条件设计出塔的各项参数及其附属设备的参数。3、设计思路在本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精幅分别，简洁蒸谭和平衡蒸储只能达到组分的部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分别，是精储塔的基本原理。事实上，蒸的装置包括精锚塔、原料预热器、蒸谭釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热馀过程按操作方式不同，分为连续蒸馀和间歇蒸储，我们这次所用的就是浮阀式连续精饵!塔。蒸帽是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分别的。热量闩塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用，在此就不叙述。要保持塔的稳定性，流程中除用泵干脆送入塔原料外也可以采纳高位槽。塔顶冷凝器可采纳全凝器、分凝器-全能器连种不同的设置。在这里打算用全凝器，因为可以精确的限制回流比。此次设计是在常压下操作。因为这次设计采纳间接加热，所以须要再沸器。回流比是精帽操作的重要工艺条件。选择的原则必使设备和操作费用之和最低。在设计时要依据实际须要选定回流比。塔板工艺计算I流体力学验算塔负荷性能图冷凝器与再沸器的选型I塔附属设备计算图1-2设计思路流程图本设计采纳连续精镭操作方式、常压操作、泡点进料、间接蒸汽加热、选R=1.7Rmin、塔顶选用全凝器、选用浮阀塔。在此运用浮阀塔，浮阀塔塔板是在泡.革塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它汲取了两者的优点，其突出优点是可以依据气体的流量自行调整开度，这样就可以避开过多的漏液。另外还具有结构简洁,造价低，制造便利，塔板开孔率大，生产实力大等优点。浮阀塔始终成为化工生中主要的传质设备，其多用不锈钢板或合金。近年来所探讨开发出的新型浮阀进一步加强了流体的导向作用和气体的分散作用，使气液两相的流淌接触更加有效，可显著提高操作弹性和效率。从苯一甲苯的相关物性中可看出它们可近似地看作志向物系。而且浮阀与塔盘板之间的流通面积能随气体负荷的变动而自动调整，因而在较宽的气体负荷范围内，均能保持稳定操作。气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也较小。4、相关符号说明Af一降液管截面积,m2；AT塔截面积,m2；C-计算UmaX时的负荷系数,m/sd一填料直径,mD塔径,m；Aa塔板开孔区面积,m2；AO筛孔总面积,m2；c0流量系数,无因次；CS-气相负荷因子,m/s：d一筛孔直径,m；CV液体夹带量,kg（液）kg（气）；ET一总板效率,无因次;17开孔区到塔壁距离Wcm0.060.0618开孔区面积Aam21.051.0519阀孔宜径dm0.0390.03920浮阀数个n个14014021阀孔气速Uom/s6.826.5922阀孔动能因数F0121223开孔率先10.910.924孔心距tm0.0750.07525排间距t,m0.010.0126塔板压降Pkpa0.63990.65927液体在降液管内的停留时间tS18928底隙高度hom0.0490.04130泛点率，%44.74831液相负荷上限1."BMtmss0.01080.010832液相负荷下限1.sBinmJ/s0.0001650.00016533气相负荷下限v,.1.nm7s0.4870.46934操作弹性4.54.59、协助设备的选型(1)冷凝器的选型本设计冷凝器选用管壳式全凝器M=¾=温却22"由tw=110.54°C查液体比汽化热共线图得*t=363KJS又气体流量Vh=1.1.m3/S密度。，=3.17心,而则介=匕Xa=1.1x3.17=3.487Ag/sQ=qmiv卡=3.487X363=1265.781KJ/s取传热系数K=900Wm2k,则传热面积A=Qi3=黑£祟=6端加热蒸汽的质量流量W=1265.78x,C1.,(tu-t1.)4.2X22.7×I(XX)3.2kgs10、塔附件设计计算接管(1)进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T形进料管。本设计采纳直管进料管。F=8838.4Kgh,分=8004Kgm'则体积流量%=£=%=加"管内流速“6,心、j4V.360014×i1.3600=0.0493m=49.3W1.则管径7六1.=VHrr取进料管规格中57X3.5则管内径d=50mm4匕,4×11,进料管实际流速为F=3600x3J4x0.。夕="a加/S)(2)回流管采纳直管回流管，回流管的回流量O=3226A町力=0.00"”"/S4Jr也W57.27×91.863体积流量1.1.1.-标=666,”?取管内流速u=1.6mJs1,1.,西/4×6.6636_.则"=匕Y314X1.6=°0384"'可取回流管规格645X3则实际管径d=3911m塔顶蒸汽接管实际流速u=4×11d2=4x6.66/36003.I4×O.O392=1.55S(5)塔釜进气管Vr=148.49相平均摩尔质量M=91.86总人塔釜蒸汽密度/VwRT120,7X91.868.314x(110.54+273)塔顶汽相平均摩尔质量M=%82依/公川则塔釜蒸汽体积流量K=-=1484!8482-=12528kg/h取管内蒸汽流速u=20?/则”/4V73600_i4X12528/360立-N3.14×30=0.2524m可取回流管规格6237X8则实际管径d=257mm塔顶蒸汽接管实际流速