苯-甲苯二元混合液连续精馏装置的设计(来自璟璩原创).docVIP

目 录 1 绪论 3 2 塔板的工艺设计 3 2.1 设计方案的确定 3 2.2 精馏塔全塔物料衡算 3 2.3 常压下苯—甲苯气液平衡组成（摩尔分数）与温度关系 4 2.3.1 温度 4 2.3.2 密度 5 2.3.3 混合液体表面张力 8 2.3.4 混合物的黏度 9 2.3.5 相对挥发度 9 2.4 理论塔板数的计算 9 2.5 塔径的初步设计 11 2.5.1 气液相体积流量计算 11 2.5.2 精馏段塔径计算 12 2.5.3 提馏段塔径计算 13 2.6 溢流装置 14 2.6.1 堰长、堰上液层高度及堰高 14 2.6.2 弓形降液管的宽度和横截面 14 2.6.3 降液管底隙高度 15 2.7 塔板分布、浮阀数目与排列 15 2.7.1 塔板分布 15 2.7.2 浮阀数目与排列 15 3 塔板的流体力学计算 17 3.1 气相通过浮阀塔板的压降 17 3.1.1 精馏段 17 3.1.2 提留段 17 3.2 淹塔 18 3.2.1 精馏段 18 3.2.2 提馏段 18 3.3 物沫夹带 19 3.3.1 精馏段 19 3.3.2 提馏段 20 3.4 塔板负荷性能图 20 3.4.1 物沫夹带线 20 3.4.2 液泛线 21 3.4.3 液相负荷上限 22 3.4.4 漏液线 22 3.4.5 液相负荷下限线 22 3.5 浮阀塔工艺设计计算结果 24 4. 塔附件设计 24 4.1 接管 24 4.1.1 进料管 24 4.1.2 回流管 25 4.1.3 塔底出料管 25 4.1.4 塔顶蒸气出料管 25 4.1.5 塔底进气管 26 4.1.6 法兰 26 4.2 简体与封头 26 4.2.1 简体 26 4.2.2 封头 26 4.2.3 裙座 26 4.2.4 手孔 27 5 塔总体高度的设计 27 5.1 塔的顶部空间高度 27 5.2 塔的底部空间高度 27 5.3 塔总体高度 27 6 总结 27 参考文献 28 附录 29 苯-甲苯二元混合液连续精馏装置的设计 1 绪论 化工生产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，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法.塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。 精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行，塔内装有若干层塔板和充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器，回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔形，特别是在石油，化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的是F1型和V-4型。F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，采用轻阀。浮阀塔具有下列优点：①生产能力大，②操作弹性大，③塔板效率高，④气体压强降及液面落差较小，⑤塔的造价低。浮阀塔不宜处理宜结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。 2 塔板的工艺设计 2.1 设计方案的确定 本设计任务为分离苯—甲苯混合物，对二元混合物的分离，应采用连续径流流程，设计中采用泡点进料，将原料通过预热器加热到泡点后送入精馏塔内，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分流至塔内塔内，其余部分产品冷却后送到储罐。该操作过程选取的回流比为最小回流比的1.5倍，塔釜采用的是直接真气加热，塔底产品冷却后都送到储罐。 工艺流程图：见附图1 2.2 精馏塔全塔物料衡算 苯的分子质量 甲苯的分子质量 F：进料量（kmol／s） ：原料组成（摩尔分数） D：塔顶产品流量（kmol／s） ：塔顶组成（摩尔分数） W：塔底残夜流量（kmol／s） ：塔底组成（摩尔分数） 原料苯组成 塔顶组成 塔底组成 进料量