化工设计_苯-甲苯筛板精馏塔分离.docx
化工设计苯-甲苯连续精储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 精储塔的物料衡算613精馀塔的工艺条件及有关物性数据的计算111.4 精耀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 筛板的流体力学验算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 再沸涔315.2 板式塔结构32六参考书目34七设计心得体会34八附录35一序言.化工原理课程设计是综合运用£化工照理3课程和有关先修课程（物理化学hd化工制图等）所学学问，完成一个单元设备设计为主的次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起若培育学生实力的武要作用。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，思索问超实力，计算实力等。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。精储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的分别.依据生产上的不同要求，精储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锵或萃取精镯等特别方法进行分别.本设计的题目是紫-甲茉连续精镯筛板塔的设计,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。二板式精储塔设计任务书一、设计题目苯-甲苯连续精储筛板塔的设计。二、设计任务（D原料液中紫含量：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%（Jjfi1.）。（3）残液中笨含量不得高T-8.5%（质量）°（4）生产实力：90000t/y苯产品，年开工310天。三、操作条件(2)进料热状态:自选(4)单板压降压:>0.7kPa(1)精懒塔顶压强：40kPa(表压)(3)回流比：自选。叫设计内容及要求(D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)编制设计结果概耍或设计一览表(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:20U.6.202011.7.3(第18周第19周)(2)地点：明德楂A318(1)教室六、参考书H1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,冯霄化工原理北京：科学出版社，20013柴诚敬,刘国维化工原理课程设计天津：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。由于对物料没有特别的要求,可以在常年下操作。对丁二元混合物的分别，应采纳连续精储流程.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入精储塔内。塔顶上升蒸气采纳全凝器冷凝，冷凝液在泡点卜.一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却静冷却后送至储理。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。塔底设置用沸器采纳间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。其中由于蒸储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，不能干脆用塔釜的热源，在本次设计中设it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.充分利用了能量.塔板的类型为筛板塔桥恒，筋板塔塔板上开有很多均布的筋孔，孔径一般为38mm,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，比同塔径的泡罩塔可增加1015%。(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23)。(3)小孔筛板简洁堵塞。下图是板式塔的简略图：表1笨和甲莘的物理性质项目分子式分子量Y沸点（C）庭界温度Ir（C）临界压强Pr<kPa>羊AQJI.78.1180.1288.56833.4甲笨BGH-CII192.13110.6318.574107.7表2基和甲荤的他和藜汽压温度°C80.I859095100105HO.6P1°,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0Pg'.kPa40.016.054.063.374.386.0表3常温下紫一甲装气液平IMMi（2：A例1-1附表2）温度%80.1859095100105液和中策的摩尔分率1.0000.7800.5810.4120.2580.130汽相中笨的摩尔分率1.0000.9000.7770.6300.4560.262衰4纳坦分的衰面张力（Ih附录图7)温度8090100I1.O120笨三N1121.22018.817.516.2甲苯，MnZa21.720.619.518.417.3*5但分的液相密度(I1.尸依附录图8)ifi½CC)8090100110120笨,km,814805791778763卬苯,kgn'809801791780768表6液体粘度(1,%)温度CC)809010()I1.O120苯(mP1.s)0.3080.2790.2550.2330.215甲苯(mPu.s)0.3110.2860.2640.2540.228表7常用下苯一一甲苯的气液平衡数据温度tT液相中苯的摩尔分率X气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.2.50108.793.007.11107.615.(X)11.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01KX).01.(X).01.2 精谯塔的物料衡算(1)原料液及塔H、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量3x=78IUrgZbwo/甲苯的摩尔质量Ma=923kgfkn)1.0.75/78.11O.75/78.I1+O.25/92.13=0.7800.98/78.110.98/78.11+0.02/92.13=0.983XW0.085/78.110.085/78.11+0.915/92.13=0.099(2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔属汽Mf=0.7»)×78.11+(1-0.780)×92.1.3=S1.2(Xkg/kind)M1.t=0.983X78.11+(1-0.983)92.13=78,40(kg/kn>1.)Mw=0.099×78.11+(1-0.099)×92.13=90.73(kg/hw1.)(3)物料衡算原料处理量r9(XXXX)()81.20×31.0×24=I.49×102(zmo)总物料衡算D+W=.49×10-米物料衡算0.780F=0.983D+0.099VV联立解得D=1.19×KfkinoVhW=O.300°kmo1./h式中F原料液潦量D塔顶产品量W塔底产品量3塔板数的确定(1)理论板层数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.采纳恩特伍缠方程求最小回潦比。>“心5,)+JAq-Om解得，最小回流比空,=073取悚作回潦比为R=.8=3求精馀塔的气、液相负荷1.=M=1.31X1.19=155.89(Am力V=(+1.)D=(1.31.+1.)×1.1.9=274.89(kmoV)(泡点进料：q=1.)V=(e+1.)D-(1.-)F=2.31×119=274.89(nw)=>+<F=i.31.×1.19+I×I49=3(489(&*，力)求操作线方程精锚段操作线方程为XI1.+=0,567xn+0.426R+R+"提镭段操作线方程为II1.A-%1.<+学=13-0011(2)逐板法求理论板ad”)可解得=247相平衡方程)，=；g1.+(a-1.)x变形寿'=2.47-1.47y2.47.vV=1.+i.47x用精馈段操作线和和平衡方程进行逐板计算yi=x=0.983X,=0.959>1.+a(1.-M)y,=0.567.V,+0.426=0.970-=0.9592.47-1.47y>3=0.567x,+0.426=0,953X.=0.8912.47-1.47,V4=0.567.+0.426=0.931a4=-=0.8452.47-1.47y4y5=0567x4+0.426=0.905M=0.7952.47-1.47,y5y6=0.56Zq+0.426=0,877=0.7422.47-1.47”因为,=0.742<x,=0.78()故精储段理论板n=5,用提留段操作线和相平衡方程接著逐板计算y,=0.567xr+0.426=0.811=
