化工课程设计..doc

设计题目：年处理35000t苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计 课程设计的目的与意义： 化工原理课程设计是培养学生综合运用化工原理及先修课程的基本知识进行化工工艺设计的能力，使学生掌握化工设计的基本程序和方法，得到一次化工设计的基本训练，并应着重培养学生以下几方面的能力。 查阅技术资料，选用公式和搜集数据的能力。 树立既考虑技术上的先进性与可靠性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思路，在这种设计思想的指导下去分析和解决工程实际问题的能力。 迅速准确地进行工程计算（包括电算）的能力。 用简洁的文字、清晰的图表示表达自己设计结果的能力。 工艺操作条件： 年处理量：35000吨， 料液初温：35℃ 料液浓度：55%（苯质量分率） 塔顶产品浓度：98%（苯质量分率） 塔底釜液浓度：2%(以质量计) 每年实际生产天数：330天 （一年中有一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4Kpa （表压） 冷却水进口温度：30℃ 饱和水蒸气压力：0.1Mpa（表压） 设备型式：筛板塔 厂址：江苏盐城 课题设计任务： 完成主题设备的工艺设计与计算； 有关附属设备的设计和选型； 绘制带控制点的工艺流程简图和主体设备的工艺条件图； （4）编写设计说明书。 指导教师　 　　　 2010 年 12 月 6 日 设计任务和条件 年处理含苯55%（质量分数）的苯-甲苯混合液35000吨。 产品苯含量98%。 残液中苯含量不高于2%。 操作条件： 精馏塔的塔顶压力 4kpa（表压） 进料状态 泡点进料 料液初温 35℃ 冷却水温度 30℃ 加热蒸汽压力 0.1Mpa （5）设备型式 筛板塔 （6）厂址 江苏盐城 二．设计计算 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离苯和甲苯混合物。应采用常压下的连续精馏装置。本设计采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后进入储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1.原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分数 苯的摩尔质量 MA=78kg/kmol 甲苯的摩尔质量 MB=92kg/kmol xF= =0.59 xD==0.983 xW==0.024 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=0.59×78+0.41×92=83.74 MD=0.983×78+0.017×92=78.24 MW=0.024×78+0.976×92=91.66 3.物料衡算 原料液处理量 qn，F==52.77kmol/h 总物料衡算 52.77=qn，D+qn，W 苯物料衡算 52.77×0.59=0.983×qn,D+0.024×qn,W 联立解得 qn，D=31.14 kmol/h qn，W=21.63 kmol/h (三)塔板数的确定 1.理论板层数NT的确定 苯-甲苯属理想体系 x-y图 (2)求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e（0.59，0.59）作垂线ef即为q线，该线与平衡线的交点坐标为yq=0.775,xq=0.590。 故最小回流比为 Rmin==1.12 取操作回流比为 R=1.5Rmin=1.5×1.12=1.68 （3）求精馏塔的气、液相负荷 qn,L=Rqn,D=1.68×31.14=52.32kmol/h qn,v=(R+1)qn,D=(1.68+1)×31.14=83.46kmol/h qn,L’=qn,L+qn,F=105.09kmol/h qn,v’=qn,v=83.46kmol/h (4)操作线方程 精馏段操作线方程为 y=x+xD=0.627x+0.367 提馏段操作线方程为 y’=x’-xW=1.259x’-0.0062 图解法求理论板层数 采用图解法求理论板层数，如图所示。求解结果为：总理论板层数NT=16，