苯-氯苯浮阀板式连续精馏塔设计
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苯-氯苯分离精馏塔设计摘要:氯苯作为一种重要的基本有机合成原料,在生产上应用广泛,由苯液相氯化法制得的氯苯中含有一定量的苯,本设计为一连续精馏塔,用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯。
本设计选用了效率、经济、安全等各个方面综合性能较好的内件产品,采用了板式精馏塔,塔板选用筛板。
筛板塔结构简单,造价低;板上液面落差小,气体压强低,生产能力较大;气体分散均匀,传质效率较高。
本设计主要完成了工艺计算和设备设计两方面的内容,设计思想主要依照GB150-1998《钢制压力容器》。
工艺计算确定塔径为0.8m,塔总高度为9.9m。
设备设计部分,确定筒体材料为16MnR,筒体名义厚度为8mm。
根据《过程设备设计》及JB4737-95确定封头为标准椭圆型封头,公称直径为800mm,曲面高度200mm,直边高度为25mm,厚度为8mm;液体和气体进出口接管法兰都选用标准为HG20593-97的突面(RF)型板式平焊钢管制法兰(PL);丝网除沫器选用SP型过滤网;因为本设计没有特殊要求,故选用的是圆筒形裙座,直径为800mm。
最后进行了筒体和封头的强度和稳定性计算,各人孔和接管的开孔补强计算,筒体的强度和稳定性以及水压试验的校核,通过校核,确定本设计的塔体壁厚、高度等在设计压力下均符合要求。
关键词:氯苯;精馏;筛板塔The design of distillation column about the separationOf benzene and chlorobenzeneAbstract:Chlorobenzene as an important basic organic synthesis raw material, widely used in production, the rule of law by a benzene liquid-phase chlorination of p contains a certain amount of benzene, the design for a continuous distillation column for separation volatile benzene and chlorobenzene is not easy. The design chooses the integrated product of good synthesized function with efficiency, economic, security and other aspects .It will be better that choosing rectifying tray Tower and sieve as tray.The sieve tower has mang advantages such as simple structure and low price,besides liquid drop on the surface of plate is small. It has a low pressure , but a larger capacity of production. At last gas in tower spreads evenly with a higher efficiency of mass transfer . The design completes the process calculation which defines that the tower diameter is 800mm and the overall height is 9.9m, and equipment design which defines that the material of the barrel is 16MnR and the nominal thickness is 8 mm according to the Steel Pressure Vessel (GB150-1998).The design selectes the standard elliptic heads whose diameter is 800mm, surface height is 200mm, straight flange height is 25mm according to the Process Equipment Design and JB4737-95. The piping flanges of import and export of liquid and gas are all used the RFPF according to HG 20593-97.The wire mesh demister selects the SP filter screen. The design has no specific requirements so that the cylindrical skirt is selected, whose diameter is 800mm..Finally the design conducts the festigkeit and stability ueberpruefung and so on, and defines the thickness and height of the tower body all conform the requirements under the design pressure.Keywords: chlorobenzene,distillation,plate column目录第1章绪论 (1)1.1 精馏原理 (1)1.2 塔设备概述 (1)1.3 氯苯简介 (2)第2章苯-氯苯分离精馏 (3)2.1 工艺流程 (3)2.2设备选型 (4)2.2.1 塔设备的选型 (4)2.2.2 塔板的类型与选择 (5)2.3 操作条件的选择 (6)第3章工艺计算 (7)3.1 计算准备 (7)3.2 精馏塔的物料衡算 (7)3.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7)3.2.2 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (7)3.2.3 物料衡算 (7)3.3 塔板数的确定 (8)3.3.1 理论板层数N T的求取 (8)3.3.2 实际板层数的求取 (10)3.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)3.4.1 操作压力计算 (10)3.4.2 操作温度计算 (10)3.4.3 平均摩尔质量计算 (11)3.4.4 平均密度计算 (11)3.4.5 液体平均表面张力计算 (13)3.4.6 液体平均粘度计算 (13)3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (14)3.5.1 塔径的计算 (14)3.5.2 精馏塔有效高度计算 (17)3.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (18)3.6.1 溢流装置计算 (18)3.6.2 塔板布置 (21)3.7 筛板的流体力学验算 (23)3.7.1 塔板压降 (23)3.7.2 液面落差 (25)3.7.3 液沫夹带 (25)3.7.4 漏液 (26)3.7.5 液泛 (26)3.8 塔板负荷性能图 (27)3.8.1 精馏段塔板负荷性能图 (27)3.8.2 提馏段塔板负荷性能图 (30)第4章筒体设计 (36)4.1 材料选择 (36)4.1.1 材料选择依据 (36)4.1.2 材料选择 (37)4.2 结构形式 (37)4.3 筒体厚度确定 (38)4.3.1 计算准备 (38)4.3.2 筒体厚度 (38)第5章封头设计 (40)5.1 封头形式选择 (40)5.1.1 常见封头型式 (40)5.2 封头计算 (41)5.2.1 封头材料 (41)5.2.2 封头厚度的计算 (41)第6章开孔设计 (43)6.1 人孔的选择 (43)6.2 管道内径计算分析 (43)6.2.1 进料管计算 (43)6.2.2 塔顶蒸汽出口管计算 (44)6.2.3 回流管计算 (44)6.2.4 釜液出口管计算 (44)6.2.5 气体进口管计算 (45)6.3 管道法兰选择 (45)第7章开孔补强 (46)7.1 补强结构的选择 (46)7.2 补强计算 (46)7.2.1 开孔所需补强面积 (46)7.2.2 有效补强范围 (47)第8章裙座的选择 (50)第9章辅助装置及附件 (51)9.1 除沫器 (51)9.1.1 操作气速的计算 (51)9.1.2 直径D N的计算 (51)9.2 梯子手柄 (52)9.3 操作平台与梯子 (52)第10章压力试验 (53)10.1 试验目的 (53)10.2 试验压力 (53)10.3 校核试验时圆筒的薄膜应力 (53)结论 (55)致谢 (56)参考文献 (57)第1章绪论1.1 精馏原理精馏是分离液体混合物最常用一种作,在化工、炼油等工业中应用很广。
化工原理课程设计说明书设计题目:苯-氯苯板式精馏塔课程设计设计人员:所在班级:化学工程与工艺成绩:指导老师:日期:2010.12.03苯-氯苯分离板式精馏塔的设计任务书(一) 设计题目苯-氯苯连续精馏塔的设计(二)设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含氯苯35%(质量分数,下同);(2)塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%;(3)釜残液中氯苯的纯度为99.8%;(4)生产能力为10万每年99.8%的氯苯;(5)每年按330天算,每天24小时连续运行;(6)操作条件1) 塔顶压力4kPa(表压)2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力506kpa(表压)5) 单板压降≤0.7kPa。
(三) 设备形式筛板塔或浮阀塔板(四)设计内容:1、设计说明书的内容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) 塔板主要工艺尺寸的计算;6) 塔板的流体力学验算;7) 塔板负荷性能图;8) 精馏塔接管尺寸计算;9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2、设计图纸要求:1) 绘制生产工艺流程图(A2号图纸);2) 绘制精馏塔设计条件图(A2号图纸)。
(五)设计基础数据:1、苯-氯苯的饱和蒸汽压数据:2、苯、氯苯的密度、黏度、表面张力、汽化热等物性参数。
目录前 言 ........................................................................................................................................................ 4 1.设计方案的思考 ............................................................................................................................ 4 2.设计方案的特点 .............................................................................................................................. 5 3.工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 5 一.设备工艺条件的计算 ...................................................................................................................... 6 1.设计方案的确定及工艺流程的说明 ............................................................................................ 6 2.全塔的物料衡算 . (6)2.1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 ...................................................................................... 6 2.2 平均摩尔质量 .......................................................................................................................... 6 2.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 .............................................................................................. 6 3.塔板数的确定 ................................................................................................................................ 73.1理论塔板数T N 的求取 ........................................................................................................... 7 3.2 确定操作的回流比R ............................................................................................................... 8 3.3求理论塔板数 ........................................................................................................................... 9 3.4 全塔效率T E ......................................................................................................................... 10 3.5 实际塔板数pN (近似取两段效率相同) (10)4.操作工艺条件及相关物性数据的计算 (11)4.1平均压强mp (11)4.2 平均温度m t .......................................................................................................................... 11 4.3平均分子量mM (11)4.4平均密度mρ (12)4.5 液体的平均表面张力mσ (13)4.6 液体的平均粘度mL μ, (15)4.7 气液相体积流量 (16)6 主要设备工艺尺寸设计 ................................................................................................................ 16 6.1 塔径 ........................................................................................................................................ 16 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ................................................................................................ 18 7.1 溢流装置 ................................................................................................................................ 18 7.2 塔板布置 .. (20)8 塔板流的体力学计算 (21)8.1 塔板压降 (21)8.2液泛计算.................................................................................................. 错误!未定义书签。
化工原理课程设计——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书目录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 (1)一.设计题目 (1)二.操作条件 (1)三.塔板类型 (1)四.工作日 (2)五.厂址........................................ 错误!未定义书签。
六.设计容 (2)七.设计基础数据 (2)符号说明 (2)设计方案 (5)一.设计方案的思考 (5)二.设计方案的特点 (5)三.工艺流程 (5)苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书 (5)一.设计方案的确定及工艺流程的说明 (5)二.全塔的物料衡算 (6)三.塔板数的确定 (6)四.塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 (9)五.精馏段的汽液负荷计算........................ 错误!未定义书签。
六.塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 (13)七.塔板负荷性能图 (18)八.附属设备的的计算及选型 (21)筛板塔设计计算结果 (31)设计评述 (32)一.设计原则确定 (32)二.操作条件的确定 (33)设计感想 (34)苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务一.设计条件年产纯度为99.5%的氯苯4万吨,原料液为苯和氯苯的的混合液,其中氯苯含量中为38%(质量百分数),其余为苯,采用泡点进料,要求塔顶氯苯含量不高于2%,精馏塔顶压强为4kPa(表压),单板压降不大于0.7kPa,采用300天/年工作日连续生产。
二.操作条件1.塔顶压强4kPa(表压);2.进料热状况,泡点进料;3.回流比,自选;4.压降不大于0.7kPa;三.塔板类型筛板或浮阀塔板(F1型)。
四.工作日每年300天,每天24小时连续运行五.计容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.塔板主要工艺尺寸的计算;6.塔板的流体力学验算;7.塔板负荷性能图;8.设计计算结果总表。
一、概述塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。
它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的目的。
常见的塔设备中完成的单元操作有:精馏、吸收、解吸、和萃取等。
此外,工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥,以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
化工厂或炼油厂中,塔设备的性能对于整个装置的产品质量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环保等各个方面,都有重大的影响。
据有关资料报道,塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例(见表1—1)。
它所好用的刚才重量在各类工艺设备中也属较多(见表1—2)。
因此,塔设备的设计和研究,受到化工、炼油等行业的极大重视。
表1-1 化工生产装置中各类工艺设备所占投资的比例表1-2 化工生产装置中塔设备所占的重量比例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。
筛板是在塔板上钻有均布的筛孔,呈正三角形排列。
上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层,形成气液密切接触的泡沫层(或喷射的液滴群)。
筛板塔是1932年提出的,当时主要用于酿造,其优点是结构简单,制造维修方便,造价低,气体压降小,板上液面落差较小,相同条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔。
其缺点是稳定操作范围窄,小孔径筛板易堵塞,不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。
但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性,对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板,故近年我国对筛板的应用日益增多,所以在本设计中设计该种塔型。
苯-氯苯分离浮阀板式精馏塔设计书一.苯-氯苯分离过程浮阀板式精馏塔设计任务1.1设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为98%的氯苯3.2万吨/年,塔顶馏出液中苯含量不低于98%,塔底馏出液中苯含量不高于0.2%,原料液中含苯65%(以上均为质量%)。
1.2操作条件1.塔顶压强4kPa(表压);2.进料热状况,自选;3.回流比,自选;4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压);5.单板压降不大于0.7kPa;1.3塔板类型浮阀塔板(F1型)。
1.4工作日每年330天,每天24小时连续运行。
1.5厂址厂址为天津地区。
1.6设计容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.塔板主要工艺尺寸的计算;6.塔板的流体力学验算;7.塔板负荷性能图;8.精馏塔接管尺寸计算;9.绘制生产工艺流程图; 10.绘制精馏塔设计条件图;11.绘制塔板施工图(可根据实际情况选作); 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二、塔的工艺计算已知参数:苯、氯苯混合液处理量,F =5000kg/h ;65.0=F x ;985.015.01=-=D x ;01.0=W x ;回流比R (自选);进料热状况,1=q ;塔顶压强,kPa P 4=塔顶;单板压降不大于kPa 7.0。
已知数据如下表所示:表3-1 苯和氯苯的物理性质表3-2 苯和氯苯的饱和蒸汽压表3-3 液体的表面力(σ)表3-4 苯与氯苯的液相密度表3-5 液体粘度µL2.1塔的物料衡算1)料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率986.0559.112/0.2114.78/0.98114.78/0.98x D =+=00288.0559.112/8.99114.78/2.0114.78/2.0x W =+=2)平均分子量Kmol Kg M F /48.87559.112)728.01(114.78728.0=⨯-+⨯=Km ol/Kg 60.78559.112)986.01(114.78986.0M D =⨯-+⨯=Km ol /Kg 50.112559.112)00288.01(114.7800288.0M W =⨯-+⨯=2.2、全塔物料衡算总物料衡算 5000''=+W D (1)易挥发组分物料衡算 500065.0'01.0'985.0⨯=+W D (2)联立上式(1)、(2)解得:h kg F 5000'= h kg 88.3312'D =h kg 12.1687'W =∴ 57.1687.485000F =='=F M F h Kmol / 42.1578.603312.88M D D D =='=h Kmol / 15.00112.5012.1687M W W W =='=h Kmol / 728.0559.112/35114.78/65114.78/65=+=F x2.3塔板数的确定2.2.3.1塔板数T N 的计算在本设计中,苯—氯苯属于理想物系,可用图解法计算理论板数T N 。
苯-氯苯分离板式精馏塔设计(总17页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--苯-氯苯分离板式精馏塔的设计1设计题目试设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为%___的氯苯___6500___吨/年,塔顶馏出液中含氯苯不得高于___2%___,原料液中含苯__62%____(以上均为质量分数)2操作条件塔顶压力 常压进料热状态 泡点进料回流比 自选塔底加热蒸气压力 (表压)单板压降 ≤。
3塔板类型筛孔板4工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行5设计内容设计方案的确定本设计任务为分离苯-氯苯连混合物。
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。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分加回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
精馏塔的物料衡算原料液及塔顶、塔底的摩尔分率:苯的摩尔质量 A M =kmol氯苯摩尔质量 B M =kmolF x =0.62/78.110.62/78.110.38/112.5+= D x =0.98/78.110.98/78.110.02/112.5+= W x =0.002/78.110.002/78.110.998/112.5+= 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =⨯ ⨯=kmolD M =⨯ ⨯=kmolW M =⨯ ⨯=kmol物料衡算产物处理量 W =65001000300248.032112.397⨯⨯=kmol/h 总物料衡算 F=D+苯物料衡算 0.7010.9860.0038.032F D =+⨯联立解得 D=hF=h塔板数的确定理论板层数T N 的求取 由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据,画出x-y 图,见图 1。
求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。
广东石油化工学院学院化工原理课程设计题目:7万吨/年苯—氯苯连续精馏塔浮阀塔的设计指导教师:李燕成绩评阅教师姓名梁海滨班级化工 10-7 班学号 10014020720完成时间 2013-1-1312目录化工原理课程设计任务书。
4 设计计算书。
5 一、设计方案的确定及流程说明.。
5 1.1设计方案的思考。
5 1.2设计方案的特点。
5 1.3工艺流程的确定。
5 1.4设计方案的确定及工艺流程的说明。
6 1.5符号说明。
6 二、塔的工艺计算.。
8 2.1物料衡算。
8 2.1.1全塔的物料衡算。
8 2.1.3 料液及塔顶底产品的摩尔流率。
8 2.2理论塔板数T N 的求取。
8 2.2.1梯级图解法(M ·T 法)求取T N 。
8 2.2.2 确定操作的回流比R 。
9 2.2.3求精馏塔的汽、液相负荷。
10 2.3实际塔板数pN 。
122.3.1全塔效率T E 。
12 2.4精馏塔主要物性。
13 2.4.1平均压强mp 。
132.4.2 平均温度m t 。
13 2.4.3平均分子量mM 。
142.4.4平均密度mρ。
142.4.4.1液相平均密度m L ρ,。
14 2.4.4.2汽相平均密度m V ρ,。
15 2.4.5 液体的平均表面张力mσ。
162.4.6 液体的平均粘度mL μ,。
162.4.6.1 塔顶液相平均粘度。
1732.4.6.2 进料板液相平均粘度。
17 2.4.6.3 塔底液相平均粘度。
18 2.4.7 气液相体积流量。
18 三、塔和塔板的工艺尺寸设计。
193.1塔高,塔高及塔径的确定并圆整。
19 3.2塔板结构尺寸的确定。
20 3.2.1 溢流装置.。
203.2.2溢流堰长(出口堰长)w l 。
21 3.2.3出口堰高w h 。
21 3.2.4 降液管的宽度d W 和降液管的面积f A 。
22 3.2.5 降液管的底隙高度o h 。
22 3.2.6 塔板的分块。
23 3.2.7边缘区宽度确定.。
化工原理课程设计说明书设计题目:苯—氯苯精馏过程板式塔设计设计者:班级姓名日期:指导教师:设计成绩:日期:目录◆设计任务书 (3)◆设计计算书 (4)设计方案的确定 (4)精馏塔物料衡算 (4)塔板数的确定 (5)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)塔体工艺尺寸计算 (13)塔板主要工艺尺寸 (15)塔板流体力学验算 (17)浮阀塔的结构 (20)精馏塔接管尺寸 (23)产品冷却器选型 (25)对设计过程的评述和有关问题的讨论 (25)附图:生产工艺流程图精馏塔设计流程图设计任务书(一)题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔,要求年产纯度99.8%的氯苯21000吨,塔顶馏出液中含氯苯不得高于2%,原料液中含氯苯45%(以上均为质量分数)。
(二)操作条件(1)塔顶压力 4kPa(表压);(2)进料热状况泡点;(3)回流比 R=1.4R min;(4)塔底加热蒸汽压力 0.5Mpa(表压);(5)单板压降≤0.7 kPa;(三)塔板类型浮阀塔板(F1型)(四)工作日每年按300天工作计,每天连续24小时运行(五)厂址厂址为天津地区设计计算书一、设计方案的确定本任务是分离苯—氯苯混合物。
对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程,本设计采用板式塔连续精馏。
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进精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分冷却后送至储物罐。
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1.4倍,且在常压下操作。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储物罐。
二、精馏塔物料衡算(以轻组分计算)1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率苯的摩尔质量 k mo l /kg 11.78=AM氯苯的摩尔质量k m o l /kg 56.112=BM003.056.112/998.011.78/002.011.78/002.0986.056.112/02.011.78/98.011.78/98.0638.056.112/45.011.78/55.011.78/55.0=+==+==+=W D F x x x2.原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量k m o l/kg 46.11256.112)003.01(11.78003.0kmol/kg 59.7856.112)986.01(11.78986.0kmol /kg 58.9056.112)638.01(11.78638.0=⨯-+⨯==⨯-+⨯==⨯-+⨯=WDFMM M3.物料衡算原料处理量 h /25.93k m o l46.11224300100000012=⨯⨯⨯=W总物料衡算 25.93+=D F 苯物料衡算25.93003.0986.0638.0⨯+=D F联立解得h /73.24k m o lh /47.31k m o l ==F D三、塔板数的确定1.理论板数N T 的求取(1)由手册查得苯—氯苯物系的气液平衡数据,绘出x —y 图,见图1。
青岛科技大学职业技术学院毕业综合训练报告(论文)题目苯与氯苯分离过程板式精馏塔设计指导教师__________________________辅导教师__________________________学生姓名__________________________学生学号_______________________________________________________院(部)___________________________专业_______________班_____年___月___日苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯60000吨,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。
原料液中含氯苯为38%(以上均为质量%)。
二、操作条件1.塔顶压强4kPa(表压);2.进料热状况,泡点进料;3.回流比,2R;min4.塔釜加热蒸汽压力0.5MPa(表压);5.单板压降不大于0.7kPa;6.年工作日300天,每天24小时连续运行。
三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明;2.塔的工艺计算;3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算;4.塔内流体力学性能的设计计算;5.塔板负荷性能图的绘制;6.塔的工艺计算结果汇总一览表;7.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制;8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据1.组分的饱和蒸汽压 i p (mmHg )2.组分的液相密度ρ(kg/m 3)纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯t A 187.1912-=ρ推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯t B 111.11127-=ρ推荐:t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。
3.组分的表面张力σ(mN/m )双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算:AB B A BA m x x σσσσσ+=(B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率)4.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。
苯一氯苯分离过程板式精馏塔设计课程设计题目—苯-氯苯分离过程筛板精馏塔设计2.3万吨一、设计题目试设计一座苯—氯苯连续精馏塔,已知原料液的处理量为2.3万吨,设塔顶馏出液中含氯苯不高于2%,塔底馏出液中含苯不高于0.2%,原料液中含氯苯为38%(以上均为质量%)。
二、操作条件1.塔顶压强:4kPa(表压);2.进料热状况:泡点进料;;3.回流比:2Rmin4.塔釜加热蒸汽压力:0.5MPa(表压);5.单板压降不大于:0.7kPa;6.冷却水温度:35℃;7.年工作日300天,每天24小时连续运行。
三、设计内容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.塔板主要工艺尺寸的计算;6.塔板流体力学性能的计算;7.塔板负荷性能图的绘制;8.塔的工艺计算结果汇总一览表;9.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制;10.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据p(mmHg)1.组分的饱和蒸汽压i2.组分的液相密度ρ(kg/m3)2001级学生用化工原理课程设计示范 12001级学生用化工原理课程设计示范2苯 t A 187.1912-=ρ 推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐:t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。
3.组分的表面张力σ(mN/m )双组分混合液体的表面张力mσ可按下式计算:AB B A BA m x x σσσσσ+=(BAx x 、为A 、B 组分的摩尔分率)4.液体的粘度μL2001级学生用化工原理课程设计示范35.氯苯的汽化潜热常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。
纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示:38.01238.012⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ︒=2.359c t )6.其他物性数据可查化工原理附录。
目录前言---------------------------------------------------------------1 设计任务书---------------------------------------------------------1 第一章设计方案简介-----------------------------------------------1第二章工艺条件的确定和说明2.1操作压力的选择------------------------------------------22.2进料热状况的选择----------------------------------------22.3加热方式的选择 -----------------------------------------22.4冷却方式------------------------------------------------2 2.5装置流程说明--------------------------------------------2 第三章精馏塔的设计计算3.1物料衡算----------------------------------------------- 3 3.2回流比的确定--------------------------------------------4 3.3塔板数的确定--------------------------------------------5 3.4物性数据的计算------------------------------------------8 3.5精馏塔工艺尺寸计算--------------------------------------11 3.6塔板流体力学的验算------------------------------------- 17 3.7塔板负荷性能------------------------------------------- 22 第四章精馏塔的结构设计4.1塔顶空间----------------------------------------------- 24 4.2塔底空间----------------------------------------------- 24 4.3人孔--------------------------------------------------- 24 4.4塔总体高度设计----------------------------------------- 25 第五章附属设备设计5.1接管计算------------------------------------------------25 5.2换热器计算--------------------------------------------- 27 第六章设计结果汇总----------------------------------------------30 设计评述和总结--------------------------------------------------- 32 参考文献--------------------------------------------------------- 32前言:设计任务书试设计一座苯-氯苯浮阀板式连续精馏塔 设计参数和操作条件(1)设计规模:混合液处理量___13.8万吨每年_____ (2)生产制度:年开工300天,每天三班8小时连续生产 (3)原料组成:见下表 (4)进料状况:自选 (5)回流比:自选 (6)分离要求:见下表(7)建厂地区:大气压为760mmHg 、自来水年平均温度为15℃的某地第一章 设计方案简介精馏是分离液体混合物的典型单元操作,通过加热形成气液两相体系,利用体系中各组分挥发度不同的特性达到分离的目的。
设计要求采用连续精馏,操作时,原料连续的加入精馏塔中,在精馏段和提馏段通过多次部分汽化和冷凝,实现分离。
塔釜连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品,塔顶蒸汽则进入冷凝器中被全部冷凝,部分作为回流液体,其余作为塔顶产品采出。
板式塔中常见的有泡罩塔板,筛板和浮阀塔板,按要求采用浮阀塔板,这种形式的塔板生产能力大,操作弹性大,塔板效率高,造价低,但要注意不宜处理容易结焦或者粘度大的系统。
序号 塔板形式处理量(kmol/h )进料组成 (氯苯质量百分数)塔顶馏出液中苯含量釜液苯含量塔顶操作压力MPa(表压)塔釜加热蒸汽压力单板压降不大于2 浮阀 220 35 98 0.3 4kPa 0.5MPa 0.7kPa第二章工艺条件的确定和说明2.1操作压力的选择精馏过程按操作压力不同,分为常压精馏、减压精馏和加压精馏。
本实验苯和氯苯体系采用的是常压精馏。
2.2进料热状况的选择精馏操作有五种进料热状况,分别是冷液,泡点,气液混合物,饱和蒸汽,和过热蒸汽。
进料热状况不同,影响塔内各层塔板的气、液相负荷。
工业上多采用接近泡点液体进料和饱和液体(泡点)进料,这样塔的操作比较容易控制。
本实验中采用泡点进料。
q=1.2.3加热方式的选择精馏大多采用间接蒸汽加热,设置再沸器。
有时也可采用直接蒸汽加热,例如精馏釜残液中的主要组分是水时,这样可以节省操作费用。
本实验中采用间接蒸汽加热。
2.4冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却,应尽量使用循环水以节省成本。
2.5装置流程说明主要的设备为原料预热器,常压精馏塔,冷凝器和再沸器。
原料液加热到泡点温度送入浮阀板式精馏塔中,采用连续精馏,塔釜液经再沸器得到重组分产品,塔顶气经冷凝器得到轻组分产品。
冷凝器的作用是保证适合的液相回流和提供产品,而再沸器则是保证一定的上升蒸汽流,以保证精馏塔内的热量交换,从而实现轻重组分的分离正常进行。
第三章 精馏塔的设计计算3.1全塔物料衡算3.1.1全塔料液摩尔分数求取查阅有关资料得知苯和氯苯的一些性质如下:表1苯和氯苯的物理性质项目 分子式 相对分子质量沸点 临界温度/。
c 临界压力/kpa 苯 (A ) C 6H 6 78.11 80.1 288.5 6833.4 氯苯(B )C 6H 5 Cl112.56131.8359.24520原料液中苯的摩尔分数:728.011.78/65.056.112/35.011.78/65.0=+=F x塔顶馏出液苯的摩尔分数:986.011.78/98.056.112/02.011.78/98.0=+=D x塔釜液中苯的摩尔分数:0043.011.78/3.056.112/7.9911.78/3.0=+=w x3.1.2平均摩尔质量kmol kg M F /48.8756.112*)728.01(11.78*728.0=-+= kmol kg M D /59.7856.112*)986.01(11.78*986.0=-+= kmol kg M W /41.11256.112*)0043.01(11.78*0043.0=-+= 3.1.3物料衡算总物料衡算:F=D+W F=220kmol/h 苯物料衡算:F*0.728=D*0.986+W*0.0043 联立解得:W=57.82kom/h D=162.18kom/h年处理量:(220*0.728*78.11+220*(1-0.728)*112.56)*24*300=13.8万吨 3.2回流比的确定查得苯-氯苯的气液相平衡数据表2苯-氯苯的气液相平衡数据沸点温度 t/℃ 苯的组成 沸点温度 t/℃ 苯的组成液相A x 气相A y 液相A x 气相A y 80.02 1 1 120 0.129 0.378 90 0.69 0.916 130 0.0195 0.0723 100 0.447 0.785 131.80 0 1100.2670.61表3苯-氯苯的组成饱和蒸气压温度/℃80 90 100 110 120 130 131.8 0ip /mmhg(苯)760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 0ip/mmhg(氯苯)148205293400543719760由表中数据得: 相对挥发度α=(760/148+1025/205+1350/293+1760/400+2250/543+2840/719+2900/760)/7 =4.436由汽液平衡关系式:xxx x y 436.31436.4)1(1+=-+=αα 原料是泡点进料,q=1,在x-y 图上,如下728.0==F q x x ,986.0=D x 解得y=0.925 有公式:236.0728.0986.0925.0986.01min min=--=--=+e D e D x x y x R Rmin R =0.31 操作回流比在最小回流比的1-2倍都是合适的,取min 4.1R R ==0.4343.3塔板数的确定 3.3.1理论板数的确定 可得精馏段操作线方程为:1434.0986.01434.0434.0111+++=+++=+n D n n x R x x R R y 即:69.03.01+=+n n x yR=L/D, L=0.434*126.18=70.386koml/hV=L+D=70.386+126.18=196.566kom/h 对于提馏段,有:L ’=L+qF=L+F=70.386+220=290.386koml/h V ’=V+(q-1)F=V=196.556koml/h∴提馏段的操作线方程为:0043.0*82.57386.29082.57'82.57386.290386.290'''''1---=---=+m w m m x x W L W x W L L y 即:0011.0'25.1'1-=+m m x y相平衡状态方程为:nnn n n n y y x x x y 436.3436.4436.31436.4-=⇒+=理论板的计算方法:可采用逐板计算法,图解法,本次实验设计采用逐板计算法。
用逐板计算法计算理论板数如下: 泡点进料,q=1,728.0==F q x x第一块塔板上升的气相组成:986.01==D x y 从第一块塔板下降的液体组成,由相平衡方程求取:941.0986.0436.3436.4986.0436.3436.4111=⨯-=-=y y x由第二块板上升的气相组成用精馏段操作线方程求取:69.03.01+=+n n x y9723.069.0941.03.069.03.012=+⨯=+=x y第二块板下降的液体组成:888.09723.0436.3436.49723.0436.3436.4222=⨯-=-=y y x第三块板上升的气相组成:9564.069.0888.03.03=+⨯=y 第三块板下降的液体组成:832.09564.0436.3436.49564.0436.3436.4333=⨯-=-=y y x如此反复计算可得:9396.04=y 778.04=x9234.05=y 731.05=x 9093.06=y 693.06=x因为q x x <6,所以第七块上升的气相组成由提馏段方程计算:865.00011.0693.025.10011.025.157=-⨯=-=x y第七块板下降的液体组成:591.0865.0436.3436.4865.07=⨯-=x同理有:7377.08=y 388.08=x 4839.09=y 174.09=x 216.010=y 058.010=x 0714.011=y 017.011=x 02.012=y 0046.012=x0046.013=y 001.013=xw x x <13 ,∴所需总理论板为13块(含再沸器),第6块板加料,精馏段需5块。