南京工业大学化工原理课程设计计算说明.doc

南京工业大学 《化工原理》课程设计 设计题目 苯－甲苯二元体系筛板精馏塔设计 学生姓名 班级、学号 控制08 指导教师姓名 蔡锐 课程设计时间2011年6月6日-2011年6月17日 课程设计成绩 百分制 权重 设计说明书、计算书及设计图纸质量，70% 独立工作能力、综合能力、设计过程表现、设计答辩及回答问题情况，30% 设计最终成绩（五级分制） 指导教师签字 目 录 前 言 3 第一章 流程图 5 第二章 工艺计算 7 第三章 塔的结构计算 12 一、混合组分的平均物性参数的计算 12 二、平均密度的计算 13 三、塔高的计算 13 四、塔径的计算 14 五、塔板结构参数的确定 16 第四章 精馏塔的流体力学性能验算 19 一、气体通过筛板的压强降hp校核 19 二、液沫夹带校核 20 三、溢流液泛条件的校核 20 四、液体在降液管内停留时间的校核 21 五、漏液的验算 21 五、作负荷性能图 21 1、精馏段 21 2、提镏段 25 六、汇总表 28 第五章 塔的总体设计 29 一、塔体总高度 29 二、塔板结构 29 第六章 辅助设备的选择 30 一、塔顶冷凝器的选择 30 二、塔底再沸器的选择 32 三、管道设计与选择 32 1、塔顶回流管 32 2、塔顶蒸汽出口管 33 3、塔顶产品出口管 33 4、进料管 33 5、塔釜出料管 33 6、塔釜回流管 34 7、塔釜产品出管 34 四、泵 34 1、进料泵 34 2、回流泵 34 设计体会 35 参考文献 36 前 言 在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。塔设备的作用是实现气（汽）-液相或液-液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。塔设备广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置的生产，产品产量、质量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。 工业上对塔设备的主要要求是：（1）气液两相充分接触，相际间传热面积大；（2）生产能力大（3）操作稳定，操作弹性大；（4）阻力小；（5）结构简单，制造、安装、维修方便，设备的投资及操作费用低；（6）耐腐蚀、不易堵塞。 塔设备按照内件结构分有填料塔、板式塔。填料塔属于微分接触型的气液传质设备。塔内以填料作为气液接触和传质的基本构件。液体在填料塔表面呈膜状自上而下流动，气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相间的传质和传热。板式塔是一种逐级接触的气液传质设备。塔内以塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气-液相密切接触而进行传质与传热。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体， 密度为0．866g/cm3，对光有很强的折射作用（折射率：1.4961）。甲苯几乎不溶于水(0.52 g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0,6 mPa·s，也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940 kJ/kg，闪点为4 ℃，燃点为535 ℃。 分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。板式精馏塔、浮法塔都是常用的塔类型，可以根据不同塔各自特点选择所需要的塔。 筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，呈正三角形排列。上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴