苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计.doc

化工原理 课 程 设 计 题目： 苯--甲苯二元物系筛板式精馏塔的设计 化工原理课程设计任务书 一 设计题目：苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计 二 任务要求 设计一连续筛板精馏塔以分离苯和甲苯， 具体工艺参数如下：原料加料量 F＝100kmol/h进料组成 xF＝0.462馏出液组成 xD＝0.932 釜液组成 xw＝0.032塔顶压力 p＝100kpa 单板压降 ≤0.7 kPa 2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。 三 主要设计内容 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及 精或提 馏段塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高 4、辅助设备选型与计算 5、设计结果汇总 6、工艺流程图及精馏塔设备条件图 目录 摘要 化工生产常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏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部分冷凝达到轻重组分分离的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板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馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。 精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 关键词：苯、甲苯、精馏段、提馏段、筛板塔。 第一章 绪论 §1.1设计方案 苯和甲苯的混合液是使用机泵经原料预热器加热后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出经冷却器冷却后送至产品罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送入贮槽。具体连续精馏流程参见下图（图1-2-1）： 　　　 全凝器　　　　　　　　　 　　 回流 出料　　　　　　 乙胺二乙胺溶液 塔釜 全塔物料衡算 §1.2 设计 全塔物料衡算 板数的确定 板数的确定 筛板塔的设计 筛板塔的设计 画筛板负荷性能图 画筛板负荷性能图 热量衡算 热量衡算 附属设备及主要附件的设计 附属设备及主要附件的设计 §1.3 选塔依据 筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，具体优点如下： 结构简单、金属耗量少、造价低廉. 气体压降小、板上液面落差也较小. 塔板效率较高. 改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞孔. 第二章 精馏塔的工艺设计 2.1 精馏塔的物料衡算 2.1.1原料液及塔顶塔底产品的摩尔分率： 进料组成：=0.45+0.001×(20-8)=0.462 溜出液组成：=0.92+0.001×(20-8)=0.932 釜液组成：=0.02+0.001×(20-8)=0.032 进料量F=100kmol/h 总物料衡算： 即： 易挥发组分物料衡算： 即： 联立解得：D=47.78kmol/h，W=52.22kmol/h 2.1.2原料液及塔顶塔底产品的平均摩尔质量： 苯的摩尔质量：kg/mol 甲苯的摩尔质量：kg/mol =O.462×78.11+(1-0.462)×92.14=85.66kg/mol =0.932×78.11+(1-0.932)×92.14=79.06kg/mol =0.032×78.11+(1-0.032)×92.14=91.69kg/mol 2.2物性参数的计算 2.2.1操作温度的计算 由苯甲苯的气液平衡关系表2-1知：（101.3kPa) 表2-1 温度 t/℃ 苯的摩尔分数 温度 t/℃ 苯的摩尔分数 液相 x/％ 气相 y/％ 液相 x/％ 气相 y/％ 110.4 0.0 0.0 90.0 58.4 77.8 106.0 10.8 23.2 86.0 73.8