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苯甲苯分离过程筛板式精馏塔设计方案
第一章 概述化工生产中所处理的原料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存,运输,加工和使用的需求,时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下,使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各相分挥发度的不同,使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。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的分离苯和甲苯混合物精馏塔。塔也是很早出现的一种板式塔,20世纪50年代起对塔进行了大量工业规模的研究,逐步掌握了筛板塔的性能,并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比,塔具有优点生产能力(20%—40%)塔板效率(10%—50%)而且结构简单,塔盘造价减少40%左右,安装维修都较容易在本设计中我们使用筛板塔,筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性,而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题,适当控制漏液。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一,五十年代之后,通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生产中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响,可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状,这样可以降低进口处的速度,使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成,使用碳钢的比较少。实际操作表明,筛板在一定程度的漏夜状态下操作使其板效率明显下降,其操作的负荷范围比泡罩塔窄,但设计良好的塔其操作弹性仍可达到2-3。等直接关系到生产过程的经济问题。[2]
本课程设计的主要内容是过程的物料衡算,工艺计算,结构设计校核。1.1精馏塔设计任务
在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液。已知原料液的年处理量为万吨,原料组成为0. (苯的质量分),要求塔顶馏出液的组成为0.9,塔底釜液含甲苯量不低于0.9(质量分)。
操作压力 进料热状态 回流比 单板压降 全塔效率 建厂地址 塔顶常压 kPa q=1 自选 0.kPa ET=60% 武汉地区 试根据上述工艺条件作出筛板塔的设计
1.2精馏塔设计方案的选定
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人精馏塔内。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,其余部分产品经冷却器冷却后送至储罐。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.倍。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。第二章 精馏塔计算2.1 精馏塔的物料衡算
2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
苯的摩尔质量
甲苯的摩尔质量
2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
2.1.3 物料衡算
原料处理量
总物料衡算 苯物料衡算
联立解得 W=31.447
2.2 塔板数的确定
2.2.1 理论板层数的求取 计算饱和蒸汽压
其中,苯 A=6.03055 B=1211.033 C=220.79
甲苯 A=6.07954 B=1344.8 C=219.482
苯
甲苯
当t=80.10℃时,Pa=101.332kPa,Pb=38.961 kPa;
当t=110.63℃时,Pa=237.684kPa,Pb=101.351 kPa
80.10℃时,
110.63℃时,
===2.470
得相平衡方程:
则
故最小回流比:
去操作回流比为最小回流比的1.4倍,
各段操作线方程的求取:
精馏段操作线方程为:
提馏段操作线方程:
两操作线交点横坐标为
由逐板计算法得
总理论板塔数=13块(包括再沸器)
进料位置=7 精馏段板数 6块 提馏段板数 7块
2.2.2 实际板层数的求取
ET=60%
精馏段:N精=6/0.6=10
提馏段:N提=7/0.6=11.67≈12
2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
2.3.1 操作压力计算
=105.325
每层塔板压降: =0.7
进料板压力:
精馏段的平均压力:
每层塔板压降:△p =0.7kpa
塔釜操作压力:
提馏段的平均压力:
2.3.2 操作温度计算)
则℃,℃,℃
精馏段的平均温度:℃
以求的进
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