化工原理课程的设计苯甲苯精馏塔的设计.docx

化工原理课程设计说明书设计课题：苯-甲苯精馏塔设计指导教师：设计成绩：日 期：设计任务书一、设计名称：苯-甲苯精馏塔设计二、设计条件：在常压连续精馏塔中精馏分离含苯50%（质量%，下同）的苯-甲苯混合液，要求塔顶流出液中苯的回收率为99%，塔底釜残液中含苯不高于2%。处理量：30000 t/a 料液组成（苯质量分数）： 50%塔顶产品组成（质量分数）： 98%塔顶易挥发组分回收率： 99%每年实际生产时间：7200 h三、设计任务完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。四、基础数据或其他操作条件所需数据自己查阅资料或根据资料确定五、设计说明书内容1 目录2 概述（设计方案的确定和流程说明、精馏基本原理等）塔的物料恒算、塔板数的确定、塔的工艺条件及有关物性数据的计算；塔和塔板的主要工艺尺寸的设计：塔体工艺尺寸的计算；塔板主要工艺尺寸的计算；塔板的流体力学验算；塔板负荷性能图。设计结果概要或设计一览表参考文献对本设计的评述或有关问题的分析讨论。参考文献：1. 姚玉英等.化工原理（下册），天津：天津大学出版社，19992. 侯丽新. 板式精馏塔，北京：化学工业出版社，20003. 柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计，天津：天津科学技术出版社，19984. 化学工程编写组. 化学工程手册. 北京：化学工业出版社5. 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册，北京：化学工业出版社一、概述1、设计方案确定确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式、余热利用方案以及安全、调节机构和测量控制仪表的设置等。本设计任务为分离苯—甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。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储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡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。筛孔塔板简称筛板塔板上开有许多均匀的小孔，孔径取5mm。筛孔在塔板上为正三角形排列。塔板上设置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液层。操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行传热和传质。在正常的操作条件下，通过筛孔上升的气流，应能阻止液体经筛孔向下泄漏。筛板的优点是结构简单、造价低，板上液面落差小，气体压降低，生产能力大，传质效率高。同填料塔相比，还有技术相对简单，上手较容易，易于操作，维护较简单，造价低等优点。2、设计流程说明本设计按以下几个阶段进行：根据设计任务书和工艺要求，确定设计方案；选择塔板类型；确定塔径、塔高等工艺尺寸；进行塔板的设计，包括溢流装置的设计、塔板的布置、升气道（泡罩、筛孔或浮阀等）的设计及排列；进行流体力学验算；绘制塔板的负荷性能图；根据负荷性能图，对设计进行分析，若设计不够理想，可对某些参数进行调整，重复上述过程，一直到满意为止。管路及附属设备的计算与选型，如再沸器、冷凝器。绘制化工原理设计说明书。绘制精馏塔的主体设备图。3、精馏基本原理精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。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。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。精馏过程是组分反复汽化和反复冷凝的过程，耗能较多