化工原理课程设计(浮阀塔)讲义.doc

板式连续精馏塔设计任务书 一、设计题目：分离苯—甲苯系统的板式精馏塔设计 试设计一座分离苯—甲苯系统的板式连续精馏塔，要求原料液的年处理量为 50000 吨，原料液中苯的含量为 35 %，分离后苯的纯度达到 98 %，塔底馏出液中苯含量不得高于1%（以上均为质量百分数） 二、操作条件 1. 塔顶压强： 4 kPa （表压）； 2. 进料热状态： 饱和液体进料 3. 回流比： 加热蒸气压强： 101.3 kPa（表压）； 单板压降： ≤ 0. 7 kPa 塔板类型 ： 浮阀塔板 四、生产工作日 每年300天，每天24小时运行。 五、厂址 厂址拟定于天津地区。 六、设计内容 1. 设计方案的确定及流程说明 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 3. 精馏塔的物料衡算 4. 塔板数的确定 5. 塔体工艺尺寸的计算 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算 7. 塔板流体力学验算 8. 绘制塔板负荷性能图 9. 塔顶冷凝器的初算与选型 10. 设备主要连接管直径的确定 11. 全塔工艺设计计算结果总表 12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图 13. 对本设计的评述及相关问题的分析讨论 目 录 一、绪 论 1 二、设计方案的确定及工艺流程的说明 2 2.1设计流程 2 2.2设计要求 3 2.3设计思路 3 2.4设计方案的确定 4 三、全塔物料衡算 5 3.2物料衡算 5 四、塔板数的确定 6 4.1理论板数的求取 6 4.2全塔效率实际板层数的求取 7 五、精馏与提馏段物性数据及气液负荷的计算 9 5.1进料板与塔顶、塔底平均摩尔质量的计算 9 5.2气相平均密度和气相负荷计算 10 5.3液相平均密度和液相负荷计算 10 5.4液相液体表面张力的计算 11 5.5塔内各段操作条件和物性数据表 11 六、塔径及塔板结构工艺尺寸的计算 14 6.1塔径的计算 14 6.2塔板主要工艺尺寸计算 15 6.3塔板布置及浮阀数目与排列 17 七、 塔板流体力学的验算及负荷性能图 19 7.1塔板流体力学的验算 19 7.2塔板负荷性能图 22 八、塔的有效高度与全塔实际高度的计算 27 九、浮阀塔工艺设计计算总表 28 十、辅助设备的计算与选型 30 10.1塔顶冷凝器的试算与初选 30 10.2塔主要连接管直径的确定 31 十一、对本设计的评述及相关问题的分析讨论 33 13.1设计基础数据 36 13.2附图 38 一、绪 论 化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 二、设计方案的确定及工艺流程的说明 2.1设计流程 本设计任务为分离苯、甲苯混合物。对于二元混合物的分离，采用连续精馏流程。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入精馏塔内。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，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。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1.7倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 图2-1 精馏工艺流程图 图2-2 单塔工艺流程简图 2.2设计要求 总的要求是在符合生产工艺条件下，尽可能多的使用新技术，节约能源和成本，少量的污染。精馏塔对塔设备的要求大致如下： 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。 效率高，气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。? 流体