苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计讲义.doc

河 西 学 院 Hexi University 化工原理课程设计 题 目: 苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计 学 院: 化学化工学院 专 业: 化学工程与工艺 学 号: 2014210023 姓 名: 谭婧芳 指导教师: 魏玉娟 2016 年 12 月 3 日 目 录 化工原理课程设计任务书 摘 要 1 1 概述 1 1.1精馏原理及其在化工生产中的应用 1 1.2精馏塔对塔设备的要求 1 1.3本次设计中所选塔的特性 2 1.4本设计中精馏方式的选定及其特点 2 1.5塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 2 1.6加料状态及回流比的选取 3 2 精馏塔工艺设计 3 2.1精馏塔的物料衡算 3 2.2理论塔板数的确定 3 2.3全塔效率 5 3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 8 3.1有关物性数据的计算 8 3.2馏塔的塔体工艺尺寸计算 10 3.3塔板主要工艺尺寸计算 13 3.4筛板的流体力学验算 16 3.5塔板负荷性能图 20 3.6热量衡算 25 4 塔的辅助设备及附件的计算与选型 29 4.1全凝器 29 4.2再沸器 30 4.3接管管径计算与选型 31 4.4裙座 32 4.5封头 33 4.6吊柱 33 4.7塔总体高度的设计 33 5精馏塔设计结果汇总表 33 6 设计总结 35 参考文献 35 致 谢 37 苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计 谭婧芳 摘 要：本设计采用筛板塔分离苯和甲苯，通过逐板计算法计算得出理论塔板数为15块，回流比为2.085，算出全塔效率48%，实际塔板数为31块，进料位置为第15块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.8米，总塔高12.4米，通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准，同时还对精馏塔的辅助设备进行了选型计算。 关键词：苯-甲苯 连续精馏 筛板塔 泡点进料 1 概述 1.1精馏原理及其在化工生产中的应用 化工生产中常需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，精馏就是常用的分离方法之一，是组成化工生产过程的主要单元操作，为实现高纯度的分离已成为蒸馏方法能否广泛应用的核心问题，为此提出了精馏过程。精馏的核心是回流，精馏操作的实质是塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。 本次设计中，我们进行的是苯和甲苯二元物系的精馏分离，简单蒸馏和平衡蒸馏只能达到组分的部分增浓，如何利用两组分的挥发度的差异实现高纯度分离，是精馏塔的基本原理。实际上，蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式不同，分连续蒸馏和间歇蒸馏，我们这次所用的就是筛板式连续精馏塔。蒸馏是物料在塔内的多次部分汽化与多次部分冷凝所实现分离的。热量自塔釜输入，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，有时后可以考虑将余热再利用。要保持塔的稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料。 1.2精馏塔对塔设备的要求 塔设备选定是指确定整个精馏装置的流程。主要设备的结构形式和主要操作条件。所以塔设备的选定必须满足一下条件： ① 生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。 ② ③ 流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 ④ 有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常流动，而且不会使效率发生较大的变化。 ⑤ 结构简单，造价低，安装检修方便。 ⑥ 能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.3本次设计中所选塔的特性 塔板的类型为筛板塔精馏，筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm，筛孔在塔板上作正三角形排列。筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：? ①结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。? ②处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。?? ③塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。? ④压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。 1.4本设计中精馏方式的选定及其特点 本设计采用常压精馏，一般除了热敏性物料以外，凡通过常压操作不难实现分离要求，其主要优点有： ①气、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带，拦液或液泛等破坏操作的现象。 ②操作稳定，弹性大，当塔设备的气，液负荷有较大范围的变动时，仍能在较