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化工毕业设计分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔
毕
业
设
计
分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔
专业: 过程装备与控制工程
二〇一四年十一月
目录
一、设计任务书
(一)设计题目
(二)设计条件
(三)设计内容
二、塔板的工艺设计
(一)精馏塔的全塔物料衡算
(二)塔板数的确定
(三)精馏塔工艺条件及相关物性数据的计算
(四)塔径的计算
(五)塔板工艺尺寸计算
(六)塔板流体力学验算
(七)塔板负荷性能图
三、塔板设计一览表
四、塔高的设计计算
五、总装图
六、设计总结
七、参考文献
一、设计任务书
(一)设计题目
分离苯-甲苯的常压连续浮阀式精馏塔
(二)设计条件
进料组成:40%苯(摩尔分率,下同)
分离要求:
溜出液组成中苯为95%
釜残液组成中苯为5%
处理量:每小时100千摩尔苯-甲苯混合液
进料热状况:泡点进料
回流比:最小回流比的1.5倍
相对挥发度为2.47
工作压强:常
(三)设计内容
1)工艺计算确定塔板数
2)精馏塔主要结构尺寸设计
A、确定塔高和塔径
B、精馏段一块塔板结构设计
C、塔板流体力学验算及负荷性能图
3)设计一览表
4)总装图
二、塔板的工艺设计
设计计算过程
备注
精馏塔全塔物料衡算
相平衡方程
精馏段操作线方程
提馏段操作线方程
泡点进料
其中,
精馏段操作线方程为
提馏段操作线方程为
塔板数计算
第一块塔板上升的蒸汽组成
从第一块板下降的液体组成
由第二块板上升的气相组成
第二块板下降的液体组成
由第三块板上升的气相组成
由第三块板下降的液体组成
如此反复计算
,
,
,<0.4
<
第七块板上升的气相组成换提馏段操作线计算
如此反复计算
,
,
,
,
,<
所需总理论板数为12块,第六块加料,精馏段需5块
除以全塔效率可得最终需要22块塔板,第十一块加料。
计算全塔效率,气体体积流量,液体体积流量
由表查得,
由内插法得
由O’Connell图查得全塔效率为
又,
,
又,
气相流量 ,液相流量,气相密度,液相密度,物系表面张力。
塔板工艺尺寸计算
塔径 欲求塔径应先求出空塔气速u,而
式中C可由史密斯关联图查出,横标的数值为
取板间距 ,取板上液层高度 ,则图中参数为
。
根据以上数值,查得
取安全系数为0.6,则空塔气速为
塔径
按标准塔径圆整为
塔截面积
实际空塔气速
溢流装置
选用单溢流弓形降液管,不设进口堰。
各项计算如下:
堰长 :取堰长,即
出口堰高:
利用公式
采用平直堰,堰上液层高度 可依如下公式计算
近似取E=1,则可由列线图查出值
因,,由该图查得,则。
弓形降液管宽度和面积:通过图求取及,因为
查得,,则
验算液体在降液管中停留时间,即
>5s
故降液管尺寸可用。
降液管底隙高度:
取降液管底隙处液体流速,则
取
塔板布置及浮阀数目与排列
取阀孔动能因子,求孔速
,
求每层塔板上的浮阀数,有
取边缘区宽度,破沫区宽度,计算塔板上的鼓泡区面积,即
浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距,则估算排间距,即
考虑到到塔的直径较大,必须采用分块式塔板,而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积,因此排间距不宜采用,而应小于此值,按,以等腰三角形叉排方式作图。
排得阀数152个
按N=152重新核算孔速及阀孔动能因数
重新核算阀孔动能因数
阀孔动能因数变化不大,仍在9-12范围内
塔板开孔率=
塔板流体力学验算
气相通过浮阀塔板的压强降,有
干板阻力:
因,故干板阻力为
液柱
板上充气液层阻力:
本设备分离苯和甲苯的混合液,即液相为碳氢化合物,可取充气系数,则
液柱
液体表面张力所造成的阻力:
此阻力很小,忽略不计。
因此,与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为
液柱
则,单板压降
淹塔
为了防止淹塔现象的发生,要求控制降液管中清液层高度,.其中,
与气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度:前已计算出
液柱
液体通过降液管的压头损失:因不设进口堰,故
液柱
板上液层高度:前已选定板上液层高度为
则
取,又已选定,。则
可见,符合防止淹塔的条件
雾沫夹带
对于泛点率,有
泛点率=
及泛点率=
板上液体流径长度
板上液流面积
苯和甲苯为正常系统,取物性系数,又查得泛液点负荷系数,则
泛点率
=
及
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