化工原理课程研发设计浮阀式连续精馏塔研发设计.doc

目 录 第一部分：设计任务书 ……………………………………………………………2 第二部分：工艺流程图 ……………………………………………………………3 第三部分：设计方案的确定与说明 …………………………………………4 第四部分：设计计算与论证 ……………………………………………………4 一、工艺计算 ………………………………………………………………………4 二、流体力学验算 ………………………………………………………………15 三、主要管尺寸计算 ……………………………………………22 四、辅助设备定型 ………………………………………………23 五、塔的总体结构 ………………………………………………26 六、塔节说明 ……………………………………………………28 七、泵的选择 ……………………………………………………29 第五部分：设计计算结果 …………………………………………30 第六部分：心得体会 ………………………………………………31 第七部分：参考资料 ………………………………………………31 第二部分：工艺流程图(见附图) 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 ，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.1－2.0倍，即： R＝（1.1－2.0）R 回流方式采用泡点回流，易于控制。 选择塔板类型： 选用F1浮阀塔板（重阀）。F1浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，且重阀采用厚度2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g。浮阀塔具有的优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压强以及液面落差较小，塔的造价比较低（浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60－80％，而为筛板塔的120－130％）。 第四部分：设计计算与论证 一.工艺计算 （一）物料衡算 1.将质量分数转换成摩尔分数 2.摩尔流量计算 3.平均分子量 （二）.最小回流比 乙醇－水气液平衡数据作x-y图： 从对角线点a（Xd，Xd）向平衡线作切线得截距0.35 取 （1）.精馏段方程: 精馏段方程: （2).提馏段方程 提馏段方程: （三）.理论塔板数 用cad作图法 由图得；理论板数=20 精馏段塔板数=18 提馏段塔板数=2 进料板为第18块 （四）.塔的工艺条件及物性资料计算 1.塔顶第一块板： =0.8182 查表得 气相0.8325×46＋（1－0.8325）×18＝41.31 液相0.8182×46＋（1－0.8182）×18＝40.91 相对挥发度 2.进料： 0.11，查表得0.4541 气相0.4541×46＋（1－0.4541）×18＝30.72 液相0.11×46＋（1－0.11）×18＝21.08 相对挥发度 3.塔釜最底板： 0.008，查表得0.088 气相0.088×46＋（1－0.088）×18＝20.464 液相0.008×46＋（1－0.008）×18＝18.224g/mol 相对挥发度 流量表： 进料流量F F=186.1kmol/h=1.0897kg/s=0.00122m3/s 塔顶产品流量D D=23.43kmol/h=0.2663kg/s=0.000352m3/s 塔底产品流量B B=162.67kmol/h=0.8235kg/s=0.000858m3/s 塔顶第一块板液体和气体流量LD、VD LD=40.91kmol/h=0.4649kg/s=0.000614m3/s VD=64.34kmol/s=0.7383kg/s=0.5134m3/s 塔底最底板的液体和气体流量LB、VB LB=227.01kmol/s=1.1492kg/s=0.0012m3/s VB=64.34kmol/s=0.3657kg/s=0.6081m3/s 计算相关参数列表如下， 相关参数 塔顶第一块板 进料板 塔釜最底板