244_390627_甲苯-乙苯的精馏工艺课程设计.doc

化工原理课程设计 学生姓名： 学 号：2009402010107 年 级：09级1班 专 业：化学工程与工艺 设计题目：甲苯-乙苯的精馏工艺 创建日期：2012年2月 目 录 第一部分 设计任务书 一、设计题目 - 3 - 二、设计任务 - 3 - 三、设计条件 - 3 - 四、设计内容 - 4 - 第二部分 精馏塔的设计 一、精馏塔的物料衡算 - 5 - （一）、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 - 5 - （二）、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 - 5 - （三）、 物料衡算 - 5 - 二、塔板数的确定 - 5 - （一）、理论板层数NT的求取 - 5 - （二）、实际塔板数NP的求取 - 8 - 三、 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 - 8 - （一）、操作压力计算 - 8 - （二）、操作温度计算 - 9 - （三）、平均摩尔质量计算 - 9 - （四）、平均密度计算 - 10 - （五）、液体平均表面张力计算 - 12 - （六）、液体平均粘度计算： - 13 - 四、精馏塔的气、液相负荷计算 - 15 - （一）、精馏段气、液相负荷计算 - 15 - （二）、提馏段气、液相负荷计算 - 16 - 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 - 16 - （一）、塔径的计算 - 16 - （二）、精馏塔有效高度的计算 - 18 - 六、塔板主要工艺尺寸的计算 - 18 - (一)、溢流装置计算 - 18 - （二）、塔板布置 - 20 - 七 、 筛板的流体力学验算 - 23 - (一) 、塔板压降 - 23 - (二)、 液面落差 - 26 - (三)、 液沫夹带 - 26 - (四)、漏液 - 26 - (五) 、液泛 - 27 - 八、塔板负荷性能图 - 27 - （一）、精馏段塔板负荷性能图 - 27 - （二）、提馏段塔板负荷性能图 - 30 - 九、课程设计评价 第一部分 设计任务书 一、设计题目 筛板式精馏塔的设计 二、设计任务 完成精馏塔的工艺设计；精馏塔设备设计；有关附 属设备的设计和选用；绘制工艺流程图；塔板结构简图和塔板负荷性能图；编制设计说明书。 三、设计条件 1、处理量： 20000 （吨/年）。 2、进料组成：苯、环戊烷的混合溶液，含环戊烷的质量分数为55%。 3、进料状态： 泡点进料 4、常压操作 5、回流液温度为塔顶蒸汽的露点 6、间接蒸汽加热、加热蒸汽压力为5 kgf/cm2 7、精馏塔塔顶压强: 4 KPa(表压) 8、冷却水进口温度25℃ 9、总塔效率为 0.6 10、分离要求：塔顶的环戊烷含量不小于99%(质量分数),塔底的 环戊烷含量不大于2%(质量分数)。 11、年开工时间： 300 （天） 12、完成日期： 2012 年 2 月 11 日 四、设计内容 （一）、工艺设计 1、选择工艺流程和工艺条件（要求画出工艺流程） ①加料方式； ②加料状态； ③塔顶蒸汽冷凝方式； ④塔釜加热方式； ⑤塔顶塔底的出料状态； ⑥塔顶产品由塔顶产品冷却器冷却至常温。 2、精馏工艺计算 ①物料衡算确定各物料流量和组成； ②经济核算确定适宜的回流比； ③精馏塔实际塔板数。 （二）、精馏塔设备设计 1、选择塔型和板型。采用板式塔，板型为筛板塔， 2、塔和塔板主要工艺结构的设计计算 3、塔内流体力学性能的设计计算； 4、绘制塔板负荷性能图。画出精馏段和提馏段某块的负荷性 能图 5、有关具体机械结构和塔体附件的选定。 接管规格、筒体与封头、除沫器、裙座、吊柱、人孔、塔 的顶部空间、塔的底部空间。 接管规格：（1）进料管（2）回流管（3）塔釜出料管（4）塔顶蒸汽出料管（5）塔釜进气管（6）法兰 6、总塔高的计算：包括上、下封头、裙座高度、塔主体的 高度、塔的顶部空间、塔的底部空间 第二部分 精馏塔的设计 一、精馏塔的物料衡算 （一）、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量：78.11kg/kmol 环戊烷的摩尔质量：70.1kg/kmol XF = = 0.5766 XD = = 0.9910 XW = = 0.0222 （二）、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF = 0.5