毕业设计----苯-甲苯筛板塔精馏系统设计.doc

目 录 第一章 概述 1 一、塔设备的基本功能和性能评价指标 1 二、塔设备的类型 1 （一）泡罩塔板 2 （二）筛板 2 （三）浮阀塔板 3 （四）喷射型塔板 5 第二章 设计方案的确定及流程说明 5 一、 装置流程的确定 5 二、操作压力的选择 6 三、 进料热状态的选择 6 四、加热方式 6 五、回流比的选择 7 第三章 塔的工艺计算 7 一、全塔物料衡算及塔板数的确定 7 （一）物料衡算 7 （二）理论塔板数的计算 8 二、精馏段塔的工艺条件及物性数据计算 10 三、精馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算 14 （一）塔径 14 （二）溢流装置 15 （三）塔板布置 16 （四）塔板流体力学验算 16 （五）塔板负荷性能图 18 四、提馏段塔的工艺条件及物性数据计算 21 五、提馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算 24 （一）塔径 24 （二）溢流装置 24 （三）塔板布置 25 （四）流体力学验算 26 第四章 设计结果一览表 31 第五章 设计总结及有关问题的分析讨论 32 参考文献 32 第一章 概述 高径比很大的设备称为塔器。用于蒸馏(精馏)和吸收的塔器分别称为蒸馏塔和吸收塔。塔设备是化工、石油化工、生物、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。 蒸馏和吸收作为分离过程,虽基于不同的物理化学原理,但均属于气液两相间的传质过程,有着共同特点,可在同样的设备中进行操作。 一、塔设备的基本功能和性能评价指标 为获得最大的传质速率,塔设备应该满足两条基本原则: (1)使气液两相充分接触,适当湍动,以提供尽可能大的传质面积和传质系数,接触后两相又能及时完善分离； (2)在塔内使气液两相有最大限度的接近逆流, 以提供最大的传质推动力。 板式塔的各种结构设计、新型高效填料的开发,均是以这两条原则的体现和展示。 从工程目的出发,塔设备性能的评价指标如下: (1)通量-----单位塔截面的生产能力,表征塔设备的处理能力和允许空塔气速； (2)分离效率-----单位压降塔的分离效果,对板式塔以板效率表示,对填料塔以等板高度表示； (3)适应能力-----操作弹性,表现为对物料的适应性及对负荷的适应性。 塔设备在兼顾通量大、效率高、适应行强的前提下,还应该满足流动阻力低、结构简单、金属耗量少、造价低、易于操作控制等要求。 一般来说，通量、效率和压强是互相影响甚至是互相矛盾的。对于工业大规模生产来说，应该在保持高通量前提下，争取效率不过与降低；对于精密分离来说，应优先考虑高效率，而通量和压强则放在第二位。 二、塔设备的类型 根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔两大类。按塔内气液接触方式，有逐级接触式和微分（连续）接触式之分。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡状、蜂窝状、泡沫状或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 工业生产中，一般当理物料量较大时多采用板式塔，当要求塔径在0.8m以下时多采用填料塔。现在这种局面已有所改变，直径在30m以上的填料塔已在工业生产中运行。 按照塔内气液流动的方式，可将塔板分为错流塔与逆流塔板两类。 筛板塔为错流塔板类型之一。塔内气液两相成错流流动，即液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整体塔来说，两相基本上成逆流流动。错流塔板降液管的设置方式及堰高可以控制板上液体流径与液层厚度，以期获得较高的效率。 在几种主要类型错流塔中，应用最早的是泡罩塔板，目前使用最广泛的是筛板塔和浮阀塔板。 （一）泡罩塔板 泡罩塔是应用最早的气液传质设备之一，长期以来，人们对泡罩塔的性能作了较充分的研究，在工业生产实践中积累了丰富的经验。 泡罩塔板结构如图一所示。每层塔板上开有若干个孔，孔上焊有短管作为上升气体的通道，称为升气管。升气管上覆以泡罩，泡罩下部周边开有许多齿缝。齿缝一般有矩形、三角形及梯形三种，常用的是矩形。泡罩在塔板上作等边三角形排列。化工厂中广泛使用的圆形泡罩的主要结构参数已系列化。 泡罩塔的优点是：因升气管高出液面，不易发生漏夜现象，有较好的操作弹性，即当气液流量有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，适于处理各种物料。缺点是：塔板结构复杂，金属耗量大，造价高；塔板压降大，兼因物沫夹带现象严重，限制了气速的提高，致使生产能力及板效率均较低。目前仍有采用的。 图一：泡罩塔 （二）筛板 筛板结构如图二所示。塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3~8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列.塔板上设置溢流堰,使板上能维持一定厚度的液层。操作时，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层中鼓泡而出，气夜间密切接触而进行传质。在