甲苯精馏塔设计义务.doc

甲苯精馏塔设计 原始数据 年产量：2.5~5.0万吨 料液初温：25~35℃ 料液浓度：40%（苯质量分率） 塔顶产品浓度： 98%（苯质量分率） 塔底釜液含甲苯量不低于 97% (以质量计) 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修） 精馏塔塔顶压强：4 kpa（表压） 冷却水温度：30℃ 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2(表压) 设备型式：筛板(浮阀)塔 厂址：沈阳地区（基本风压：q0=45㎏/㎡，地质：地震烈度7级，土质为Ⅱ类场地土，气温：-20~40℃） 设计任务 完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，塔板结构简图，编制设计说明书。 设计内容 第一部分 工艺计算 1、全塔物料衡算： 2、确定最小回流比 一般是先求出最小回流比，然后根据 ,确定回流比 是根据汽液相平衡方程 q线方程 联立求得交点.，然后代入方程 其中利用t～x～y—回流 —最小回流比 —全塔平均相对挥发度 3.理论板数和实际板数的确定 （1）逐板法计算理论板数，交替使用操作线方程和相平衡关系。 精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： (利用操作线方程) (利用相平衡关系) （2）塔顶冷凝器（全凝器） 当塔顶为全凝器时, 则自第一块塔板下降的液相组成X1与Y1成相平衡，故可应用相平衡方程由Y1计算出X1，自第二块塔板上升蒸汽组成Y2与X1满足操作线方程，由操作线方程以X1计算得出Y2. （3）加料板位置的确定 求出精馏段操作线和提馏段操作线的交点，并以为分界线，当交替使用操作线方程和相平衡关系逐板往下计算到时，就以第n块板为进料板。 （4）实际板数的确定 板效率：利用奥康奈尔的经验公式 实际理论板数 4、塔的气液负荷计算 (1)、精馏段气液负荷计算 V—塔内气体摩尔流量 kmol/h Vs—塔内气体体积流量 、—分别为精馏段气相平均分子量、液相平均分子量 —分别为精馏段气相平均密度、液相平均密度 (2)、提馏段气液负荷计算(同上) 5、热量衡算 总热量衡算 式中：分别是塔顶蒸汽带出的热量、塔底产品带出的热量、塔设备的热损失、塔釜加热量、进料带入的热量、回流带入热量、 其中：塔设备的热损失 再沸器热负荷 冷凝器热负荷 —分别为塔顶冷凝器带走热量、塔顶产品带走热量 二．塔和塔板主要工艺尺寸的设计 1、板间距的初估 2、塔径D的初估与圆整 根据流量公式计算塔径，即 (值可由Smith关联图求取) 3、液流型式的选择 4、溢流堰（出口堰）的设计 (1).堰长 (2).堰上液层高度： (3).堰高 堰高与板上液层高度及堰上液层高度的关系： 5、降液管的设计 （1）、降液管的宽度与截面积 （2）.降液管底隙高度 6、塔板设计 (1).塔板布置 i.开孔区面积 ii 溢流区 溢流区面积及分别为降液管和受液盘所占面积. iii 安定区 其宽度()指堰与它最近一排孔中心之间的距离。 iv 无效区 （2）、筛板的筛孔和开孔率 i 筛孔孔径d0 ii 筛孔厚度δ iii 孔心距t Ⅳ 开孔率( Ⅴ 筛孔数n 7、塔板的流体力学验算 塔板流体力学验算目的是为了检验以上初算塔径及各项工艺尺寸的计算是否合理，塔板能否正常操作。 (1) 气体通过塔板的压强降:,m液柱 i.干板压降 ii.板上液层阻力 iii.液体表面张力的阻力 气体通过塔板的压降（ΔPp=hpgρL）应低于设计允许值。 （3）雾沫夹带 为了保证板式塔能维持正常的操作效果，应使每千克气体夹带到上一层塔板的液体量不超过0.1kg，即控制雾沫夹带量0.1kg(液)/kg(气)。 （4）漏液点气速uOW 为使筛板具有足够的操作弹性，应保持稳定性系数K: 若稳定性系数偏低，可适当减小开孔率或降低堰高，前者影响较大。 8、塔板的负荷性能图 三．浮阀塔的辅助设备 1.配管 (1)塔顶蒸汽管dp (2)回流管dR (3)进料管dF (4) 塔釜出料管dw （5）再沸器返塔蒸汽管dv 取uv=15m/S 2. 辅助设备 （1）冷凝器 a.热负荷QC = V r b.冷却水用量W 取冷却水的进口温度为30℃，出口温度为45℃，水的比热为4.18kJ