化工原理课程设计说明书---精馏塔设计.doc

目 录 摘 要 1 1 引 言 2 1.1化工原理课程设计的目的和要求 2 1.2通过课程设计达到如下目的 2 2 概 述 3 2.1精馏操作对塔设备的要求 3 2.2板式塔类型 3 2.2.1筛板塔 4 2.3精馏塔的设计步骤 4 3 设计方案 5 3.1操作条件的确定 5 3.1.1操作压力 5 3.1.2 进料状态 5 3.1.3加热方式 6 3.1.4冷却剂与出口温度 6 3.1.5回流方式的选择 6 3.1.6热能的利用 6 3.2确定设计方案的原则 7 3.2.1 满足工艺和操作的要求 7 3.2.2 满足经济上的要求 7 3.2.3保证安全生产 8 3.3设计方案的确定 8 4 具体计算过程 9 4.1 精馏塔的物料衡算 9 4.1.1原料业及塔顶、塔底产品的摩尔分率 9 4.1.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 9 4.1.3.物料衡算 9 4.2理论塔板数NT的求取 9 4.2.1求最小回流比及操作回流比 11 4.2.2求精馏塔的气、液相负荷 11 4.2.3求操作线方程 11 4.2.4图解法求理论塔板数 11 4.2.5实际板层数的求取 11 4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 12 4.3.1操作压力计算 12 4.3.2操作温度计算 12 4.3.3平均摩尔质量计算 12 4.3.4平均密度计算 13 4.3.5液体平均表面张力计算 14 4.3.6.液体平均粘度计算 15 4.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 16 4.4.1塔径的计算 16 4.4.2精馏塔有效高度的计算 18 4.5塔板主要工艺尺寸的设计 18 4.5.1溢流装置计算 18 4.5.2塔板布置 19 4.6筛板的流体力学验算 20 4.6.1塔板压降 20 4.6.2液面落差 21 4.6.3液沫夹带 21 4.6.4漏液 21 4.6.5液泛 21 4.7塔板负荷性能 22 4.7.1漏液线 22 4.7.2液沫夹带线 22 4.7.3液相负荷下限线 23 4.7.4液相负荷上限线 23 4.7.5液泛线 24 4.9计算结果 25 5 总结 27 参考文献 28 致谢 29 摘 要 精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。本设计的题目苯-甲苯精馏塔设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，应采用连续精馏的流程。　　本设计要求提供了一定的工艺参数和工艺操作条件，在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，再沸器工艺设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，塔盘结构图和设计说明书。 化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。 课程设计不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。所以，课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。 1.2通过课程设计达到如下目的 1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化； 2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力； 3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法； 4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图； 5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力； 通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力； 2 概 述 2.1精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求： (1) 气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 (2) 操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 (3) 流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 (4) 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 (5) 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、(6) 塔内的滞留量要小。 实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中