苯-甲苯精馏塔的设计课程设计《化工原理》课程设计.docVIP

《化工原理》课程设计 设计题目 苯-甲苯精馏塔的设计 学 生 指导教师 讲师 年 级 专 业 系 部 课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 原料苯含量：质量分率= % 原料处理量：质量流量=t/h 产品要求：质量分率： =98%，x=1% 2、操作条件 常压精馏，泡点进料，塔顶全凝，泡点回流，塔底间接加热。3、设备型式：筛板塔 三、设计内容 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径 （2）降液管溢流堰 （3）塔、辅助设备选型、结果汇总、设计 8、参考文献、塔图四、图纸要求 1、带控制点的工艺流程图（2＃图纸）；2、精馏塔条件图（1＃图纸）。 摘要：本设计对苯—甲苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计，主要进行了以下工作：1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括：①精馏塔的物料衡算；②塔板数的确定；③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；④精馏塔的塔体工艺尺寸计算；⑤精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。本设计简明、合理，能满足初步生产工艺的需要，有一定的实践指导作用。 关键词：苯—甲苯；分离过程；精馏塔 目录 1 1 文献综述 3 1.1概述 3 1.2方案的确定及基础数据 3 2 塔物料衡算 5 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 5 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 6 2.3物料衡算 6 3 塔板数的确定 6 3.1理论板层数的求取 6 3.2求精馏塔气液相负荷 7 3.3操作线方程 8 3.4逐板计算法求理论板层数 8 3.5全塔效率估算 8 3.6求实际板数 9 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 9 4.1操作压力计算 9 4.2安托尼方程计算 10 4.3平均摩尔质量计算 10 4.4平均密度计算 11 4.5液体平均表面张力计算 12 4.6液体平均粘度计算 13 4.7气液负荷计算 14 5 精馏塔塔体工艺尺寸的计算 15 塔径的计算 15 6 塔板主要工艺尺寸的计算 16 6.1溢流装置计算 16 6.2塔板布置 18 6.3筛孔数n与开孔率： 19 7 筛板的流体力学验算 19 7.1气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（精馏段） 19 7.2气体通过筛板压强相当的液柱高度计算（提馏段） 21 8 塔板负荷性能图 22 8.1精馏段： 22 8.2提馏段： 26 9 设备设计 30 9.1塔顶全凝器的计算与选型 30 9.2再沸器 31 10 各种管尺寸确定 31 10.1进料管 31 10.2出料管 31 10.3塔顶蒸汽管 32 10.4回流管 32 10.5再沸返塔蒸汽管 32 11 塔高 32 12.设计体会 33 13.参考文献 34 分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔 1．文献综述 1.1概述 在常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合液，已知原料液的处理量为20.5t/h，组成为45.5%（苯的质量分率），要求塔顶馏出液的组成为98%（苯的质量分率）塔底釜的组成为1%。 设计条件如下： 操作压力 4kpa（塔顶表压） 进料热状况 泡点进料 1.2方案的确定及基础数据 本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏留成 设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升的蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至贮罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比是最小回流比的2倍，塔釜 采用间接蒸汽加热塔顶产品经冷却后送入贮罐。 表1 苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点（℃） 临界温度tC（℃） 临界压强PC（kPa） 苯A C6H6 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯B C6H5—CH3 92.13 110.6 318.57 4107.7 表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压 温度 80.1 85 90 95 100 105 110.6 ,kPa 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.0 ，kPa 40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据（[2]：例1—1附表2） 温度 80.1 85 90