苯-乙苯连续精馏塔的设计分解.doc

课程设计说明书 学 院： 生态与资源工程学院 专业班级： 2012级化学工程与工艺(1)班 课程名称： 化工原理课程设计 题 目： 苯-乙苯连续精馏塔的设计 学生姓名：蔡 学号： 20124121036 指导老师： 杨自涛 2015年6 目录 一、设计说明书 3 2.1塔设备在化工生产中的作用和地位 4 2.2筛板塔的结构特点及应用场合 4 2.3主要物性数据 4 三、精馏塔的物料衡算 5 3.1进料组成 5 3.2全塔的物料衡算 5 3.3相对挥发度和回流比的确定 5 3.4塔板数的计算 7 3.4.1理论塔板数的计算 7 3.4.2实际塔板数的计算 8 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 8 4.1平均压力PM 8 4.2平均温度tm 9 4.3平均分子量 9 4.4平均密度 10 4.5液体的平均表面张力 10 4.6液体平均粘度 11 五、汽液负荷计算 11 六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 11 6.1塔径 11 6.2溢流装置 13 6.3弓形降液管宽度Wd和截面Af 14 6.4降液管底隙高度 15 6.5塔高 15 七、塔板的流体力学验 16 7.1降液管液泛 16 7.2降液管内停留时间 17 7.3液沫夹带 17 7.4漏液 17 八、塔板负荷性能图 18 8.1液沫夹带线 18 8.2液泛线（气相负荷上限线） 18 8.3液相负荷上限线 19 8.4漏液线（气相负荷下限线） 19 8.5液相负荷下限线 20 8.6操作线与操作弹性 20 九、设计评述 21 十、参考文献 21 一、设计说明书 （一）、设计题目 苯-乙苯连续精馏塔的设计 （二）、设计要求 进精馏塔的料液含乙苯40%（质量分数，下同），其余为苯；塔顶的乙苯含量不得高于2%；残液中乙苯含量不得低于98%。 生产能力为年产4.6万吨、98%的乙苯产品。 （三）操作条件 1.塔顶压力：4kPa（表压） 2.进料热状态：自选 3.回流比：自选 4.加热蒸气压：0.5MPa（表压） 5.单板压降 ≤0.7kPa。 （四）塔板类型 ： 筛板塔 （五）工作日 每年工作日为300天，每天24小时连续运行。 （六）、设计内容 1、设计说明书的内容 精馏塔的物料衡算； 塔板数的确定； 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 塔板主要工艺尺寸的计算； 塔板的流体力学验算； 塔板负荷性能图； 精馏塔接管尺寸计算； 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求： 绘制生产工艺流程图； 绘制精馏塔装配图。 二、前言 2.1塔设备在化工生产中的作用和地位 塔设备是化工、石油化工、精细化工、医药。食品和环保等行业普遍使用的气液传质设备，主要应用与蒸馏、吸收、解吸、萃取、洗涤、闪蒸、增湿、减湿、干燥等单元操作。 2.2筛板塔的结构特点及应用场合 筛板塔其塔板上开有许多均匀的小孔。根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为3-8mm）和大孔径筛板（孔径为10-25mm）两类。工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊的场合（如分离粘度大、易结焦的物系）。 筛板的优点是结构简单，易于加工，造价低，约为泡罩塔的60%，浮阀塔的80%；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大，比同直径泡罩塔增加20%-40%；气体分散均匀，传质效率较高；安装容易清理检修方便。其缺点是筛板易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料，且筛板塔的设计和操作不当，易产生漏液，使操作弹性减小，传质效率下降 2.3主要物性数据 1.苯、乙苯的物理性质 项目 分子式 分子量 沸点℃ 临界温度℃ 临界压力Pa 苯A C6H6 78.11 80.1 288.5 6833.4 乙苯B C8H10 106.16 136.2 348.57 4307.7 2.苯、乙苯在某些温度下的表面张力 t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 σ苯（mN/m） 28.8 26.25 23.74 21.27 18.85 16.49 14.17 σ乙苯（mN/m） [ (0.6/78.11)+(0.4/106.16) ]=0.671 xD=(0.98/78.11)/ [(0.98/78.11)+(0.02/106.16) ]=0.985 xw=(0.02/78.11)/ [(0.02/78.11)+(0.96/106.16) ]=0.027 3.2全塔的物料衡算 产物的产量：W=(4.6×10^7)/(300×24×105.6)=60.50Kmol/h 求得F=60.50×(0.985-0.027)/(0.985-0