化工原理课程设计化工113班吕越.doc

化工原理课程设计说明书 设计题目： 苯—氯苯精馏过程板式塔设计 设 计 者：班级 化工113 姓名 吕越 日 期： 2014年06月30号 指导教师： 任云利 设计成绩： 目 录 设计任务书…………………………3 设计计算书…………………………4 设计方案的确定……………………………………4 精馏塔物料衡算……………………………………4 塔板数的确定………………………………………5 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算………8 塔体工艺尺寸计算…………………………………13 塔板主要工艺尺寸…………………………………15 塔板流体力学验算…………………………………17 浮阀塔的结构………………………………………20 精馏塔接管尺寸……………………………………23 产品冷却器选型……………………………………25 对设计过程的评述和有关问题的讨论……………25 附图：生产工艺流程图 精馏塔设计流程图 设计任务书 （一）题目 试设计一座苯—氯苯连续精馏塔，要求年产纯度99.5%的氯苯80000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于0.5%，原料液中含氯苯38%（以上均为质量分数）。 （二）操作条件 （1）塔顶压力 4kPa（表压）； （2）进料热状况 泡点； （3）回流比 R=2Rmin； （4）塔底加热蒸汽压力 0.5Mpa（表压）； （5）单板压降 ≤0.7 kPa； （三）塔板类型 浮阀塔板（F1型） （四）工作日 每年按330天工作计，每天连续24小时运行 （五）厂址 厂址为洛阳地区 设计计算书 一、设计方案的确定 本任务是分离苯—氯苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，本设计采用板式塔连续精馏。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送进精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分冷却后送至储物罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍，且在常压下操作。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储物罐。 二、精馏塔物料衡算（以轻组分计算） 1．原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 氯苯的摩尔质量 2．原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量 3．物料衡算 原料处理量 总物料衡算 苯物料衡算 联立解得 三、塔板数的确定 1．理论板数NT的求取 （1）由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据，绘出x—y图。 80 90 100 110 120 130 131.8 101.33 136.66 179.99 234.60 299.99 378.65 386.65 19.73 27.33 39.07 53.33 72.40 95.86 101.33 1.000 0.677 0.442 0.265 0.127 0.019 0.000 1.000 0.913 0.785 0.613 0.376 0.072 0.000 （2）由于泡点进料q=1，在图上作直线x=0.9965交对角线于a点，作直线x=0.4690交平衡线于q点，连接a、q两点，过q点作横轴的平行线交纵轴于一点，读得 yq=0.4355，则最小回流比如下： 取操作回流比为 (3)求精馏塔的气、液相负荷 L=R+D=1.1882*48.91=58.115kmol/h V=(R+1)D=(1.1882+1)*48.91=107.025kmol/h （4）求操作线方程 精馏段操作线方程 （5）图解法求理论板层数 如附图1，将x=0.638带入精馏段操作线方程，得出y=0.871，在图中找出该点记为d，连接ad两点即得精馏段操作线；在对角线上找到c点（0.003，0.003），连接cd两点即得提馏段操作线。自a点开始在操作线和平衡线之间作阶梯线。求解结果为： 总理论板层数 进料板位置 实际板层数的求解（试差法） 精馏段 N精=5.2/0.4930=10.5————11层 提馏段 N提=4.4/0.4930=8.9————9层 N=n精+n提=20层 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1．操作压力的计算 塔顶操作压力 每层塔板压降 进料板压力 精馏段平均压力 塔底操作压力