苯甲苯浮阀精馏塔课程设计.doc

第一篇 化工原理课程设计任务书 1.1设计题目 苯-甲苯连续精馏（浮阀）塔的设计 1.2设计任务 1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算 流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算； 塔板数的计算； 塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）； 塔体各接管尺寸的确定； 冷却剂与加热剂消耗量的估算。 2.设计说明及讨论 3.绘制设计图 流程图（A4纸）； 塔盘布置图（8开坐标纸）； 工艺条件图（1号绘图纸）。 1.3原始设计数据 1、原料液：苯-甲苯，其中苯含量为35 %（质量），常温； 2、馏出液含苯：99.2 %（质量）； 3、残液含苯： 0.5 %（质量）； 4、生产能力：4000 (kg/h). 第二篇 流程及流程说明 为了能使生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔，塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液，精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流部分连续采出到产品罐（具体流程见附图）。 在流程确定方案选择上，本设计尽可能的减少固定投资，降低操作费用，以期提高经济效益。 1、加料方式的选择： 设计任务年产量虽小，但每小时4000Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。 2、回流方式的选择： 塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。 3、再沸器的选择： 塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。 第三篇 设计计算 3.1全塔的物料衡算 1、将任务书中的质量分数换算成摩尔分数，进料 （摩尔百分数） （摩尔百分数） （摩尔百分数） 2、求平均分子量，将换算成 进料处: 塔顶处: 塔釜处: 进料: 3、全塔的物料衡算 由物料衡算得： 代入数据得： 解之得： 3.2相对挥发度及回流比R 1、求全塔平均相对挥发度： 表3-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6 1.000 0.816 0.651 0.504 0.373 0.257 0.152 0.057 0 1.000 0.919 0.825 0.717 0.594 0.456 0.300 0.125 0 塔内温度的计算：采用内插法计算塔内的温度 塔顶： 由于采用全凝器，因此。查表可知，在80.1℃与84℃之间，值很接近，因此这两点之间可近似看作为直线，设此直线方程为：，代入80.1℃与84℃时的值： 解得： 即直线方程为： 将y1=0.993代入方程解得t1=tD=80.39℃ 塔底： xW＝0.00589，设直线方程为：t=kx+b，代入108℃与110.6℃时的x值： 解得： 所以直线方程为：t=-45.6x+110.6 将xW＝0.00589代入方程解出tW=110.3℃。 进料： =0.388，设直线方程为t=kx+b，代入92℃到96℃的x值： 解得： 所以直线方程为：t=-30.5x+107.4 将＝0.388代入方程解出tF=95.57℃。 所以全塔的平均温度 ==95.42℃ （2）塔内平均相对挥发度：采用内插法计算塔内平均温度下的相对挥发度 设直线方程x=kt+b,代入92℃到96℃之间的x的值 解得： 所以直线方程为：x=-0.03275t+3.517 将=95.42℃代入方程解出=0.392 设直线方程y=kt+b,代入92℃到96℃之间的y的值 解得： 所以直线方程为：y=-0.03075t+3.546 将=95.42℃代入方程解出=0.612 ∵ = 将=0.392，=0.612代入 得：=2.45 2、求回流比R （1）最小回流比Rmin 由=，代入=2.45整理得：y= 由于采用泡点进料，所以q=1,故q线方程为xe==0.388 联立、 ，求解得： Rmin＝ （2）确定最适宜操作回流比R 一般取R＝（1.2～2.0）Rmin ，然后在其间取适当值，通过计算作图，从而找出最适宜操作回流比R。 其中X=，Y=，Y= Nmin= 由下表3-2可以看出，当R=1.35Rmin=2.50时，所得的回流比费用最小，即最适宜回流比R=2.50。 表3-2 R/Rmin X Y R N N*R 1.20 0.11 0.53 2.10