当前位置：文档之家 › 苯甲苯精馏塔的课程设计说明书

苯甲苯精馏塔的课程设计说明书

  • 格式：doc
  • 大小：1.06 MB
  • 文档页数：37

《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= 45.5%原料处理量：质量流量=20.5t/h产品要求：苯的质量分率：x D =98%，x W=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、设计容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算（物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等）3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径（2）塔板（降液管、溢流堰、塔板布置等）（3）塔高4、流体力学验算与操作负荷性能图5、辅助设备选型（冷凝器、再沸器、泵、管道等）6、结果汇总表7、设计总结8、参考文献9、塔的设计条件图（A2）10、工艺流程图（A3）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T N 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T E 估算 (8)3.6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)d (32)10.3塔顶蒸汽管pd (32)10.4回流管Rd (32)10.5再沸返塔蒸汽管v11 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。

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，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3 常温下苯—甲苯气液平衡数据（[2]：例1—1附表2）表4 纯组分的表面力([1]：附录图7)表5 组分的液相密度([1]：382P 附录图8)表6 液体粘度µL（[1]：365P ）2 塔物料衡算2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量kg/km ol 11.78=A M 甲苯的摩尔质量kg/km ol 13.92=B M496.013.92545.011.78455.011.78455.0=+=F x983.013.9202.011.7898.011.7898.0=+=D x012.013.9299.011.7801.011.7801.0=+=Wx2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量()kg/km ol 18.8513.92496.0111.78496.0=⨯-+⨯=F M ()kg/km ol35.7813.92983.0111.78983.0=⨯-+⨯=D M()kg/km ol 96.9113.92012.0111.78012.0=⨯-+⨯=W M2.3物料衡算原料处理量()kmol/h 67.24018.8510005.20=⨯=F总物料衡算67.240=+W D苯物料衡算W D F 012.0983.0496.0+= 联立解得 kmol/h 96.119=D kmol/h 71.120=W 式中 F------原料液流量 D------塔顶产品量 W------塔底产品量3 塔板数的确定3.1理论板层数T N 的求取苯-甲苯属于理想物系，采用逐板计算法求理论层数 由表10-2苯-甲苯物质在总压101.3kpa 下的t-x 关系541.0=x373.0504.0373.0496.0969296--=--t24.92=F t由表10-1苯-甲苯在某温度t 下蒸汽压0A P 、0B P96929624.923.1611.1443.1610--=--A P kpa 13.1450=A P96929624.926.658.576.650--=--B P kpa 27.580=B P理想物系49.200==BA P P α平衡线方程 ()xxx x Y 49.1149.211+=-+=αα泡点进料1=q 496.0==F e x xe e e D x y y x R --=m in 710.0496.049.11496.049.2=⨯+⨯=e y 276.1496.0710.0710.0983.0min =--=R取操作回流比 55.2276.122min =⨯==R R3.2求精馏塔气液相负荷kmol/h 90.30596.11955.2=⨯=⨯=D R L()()km ol/h 86.42596.119155.21=⨯+=+=D R Vkmol/h 76.73167.24090.305=+=+='qF L Lkmol/h 86.425=='V V3.3操作线方程精馏段方程为276.0718.0111+=+++=+n d n n x R x x R R y提馏段方程为003.028.11-=-+--++=+m wm m x WqF L Wx x W qF L qF L y3.4逐板计算法求理论板层数平衡方程xxy 49.1149.2+=精馏段方程 276.0718.0+=x yD x y =1435.0657.0531.0738.0643.0818.0756.0885.0848.0933.0915.0964.0959.0983.07平7精6平6精5平5精4平4精3平3精2平2精1平1=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=x y x y x y x y x y x y x y 496.0435.07=<=F x x提馏段方程 003.028.1-=x y012.0010.0024.0021.0051.0042.0098.0079.0176.0140.0289.0228.0423.0333.0554.0435.014平14提13平13提12平12提11平11提10平10提9平9提8平8提7=<=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=−−−→−=W x x y x y x y x y x y x y x y x总理论板数为 层14=T N （包括再沸器）3.5全塔效率T E 估算查温度组成图得到塔顶温度C 92.80︒=D T ，塔釜温度C 14.110︒=W T ， 全塔平均温度=95.53℃分别查得苯甲苯的平均温度下的粘度s m pa 266.0⋅=A μ s m pa 274.0⋅=B μ平均粘度公式得()270.0496.01274.0266.0496.0=-⨯+⨯=m μ全塔效率()%0.5449.0245.0==-mT E αμ3.6际板数精馏段实际板层数1396.1254.07精≈==N 提馏段实际板层数1396.1254.07提≈==N 进料板在第12块板4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1操作压力计算塔顶操作压力 P=101.325+4=105.3 kpa 每层塔板压降 △P ＝0.31 kPa进料板压力 kpa 33.1091331.03.105=⨯+=F P 塔底操作压力 kpa 05.113=W P精馏段平均压力 ()kpa 32.1072/33.1093.1051=+=m P 提馏段平均压力 ()kpa 19.1112/05.11333.1092=+=m P4.2安托尼方程计算依据操作压力，有泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯，甲苯的饱和蒸汽压有 计算结果如下塔顶温度 ℃92.80=D t 进料板温度 ℃24.92=F t 塔底温度 ℃14.110=W t精馏段的平均温度()℃58.862/24.9292.801=+=m t 提馏段的平均温度()℃19.1012/14.11024.922=+=m t4.3平均摩尔质量计算塔顶平均摩尔质量就算由 983.01==y x D ，代入相平衡方程得959.01=x()kg/kmol 69.7813.92959.0111.78959.0,=⨯-+⨯=m D L M ()kg/kmol 35.7813.92983.0111.78983.0,=⨯-+⨯=m D V M进料板平均摩尔质量计算由上面理论板的算法，得657.0=F y ， 435.0=F x()kg/kmol 92.8213.92657.0111.78657.0,=⨯-+⨯=m F V M ()kg/kmol 03.8613.92435.0111.78435.0,=⨯-+⨯=m F L M塔底平均摩尔质量计算由01.0=W x ，由相平衡方程，得024.0=W y()kg/kmol 79.9113.92024.0111.78024.0,=⨯-+⨯=m W V M ()kg/kmol 99.9113.9201.0111.7801.0,=⨯-+⨯=m W L M精馏段平均摩尔质量kg/kmol 64.80292.8235.78=+=m V Mkg/kmol 36.82203.8669.78=+=mL M提馏段平均摩尔质量kg/kmol 34.87279.9192.82=+=m V Mkg/kmol 01.89299.9103.86=+=mL M4.4平均密度计算气相平均密度计算有理想气体状态方程计算，精馏段的平均气相密度即()3kg/m 89.215.27358.86314.864.8032.107=+⨯⨯==m M V RT PV mρ 提馏段的平均气相密度()3kg/m 34.315.27319.101314.834.8719.119=+⨯⨯==m M V RT PV mρ 液相平均密度计算液相平均密度依下式计算，即LB B LA A Lm a a ρρρ///1+=塔顶液相平均密度计算由℃92.80=D t ，查得3kg/m 2.813=A ρ 3kg/m 3.808=B ρ塔顶液相的质量分率已知98.0=a a3.80802.02.81398.01,+=mD L ρ ；得3,kg/m 1.813=m D L ρ 进料板液相平均密度计算 由℃24.92=F t ，查得3kg/m 9.801=A ρ 3kg/m 8.798=B ρ进料板液相的质量分率为已知455.0=A α8.798545.093.801455.01,+=mF L ρ 3,kg/m 2.800=mF L ρ塔底液相平均密度的计算 由℃14.110=W t ，查得3kg/m 8.777=A ρ 3kg/m 8.779=B ρ塔底液相的质量分率已知01.0=A α8.77999.08.77701.01,+=mW L ρ 3,kg/m 8.779=mW L ρ精馏段液相平均密度为3kg/m 7.80622.8001.813=+=mL ρ提馏段液相平均密度为3kg/m 0.79022.8008.779=+=mL ρ4.5液体平均表面力计算液相平均表面力依下式计算，即∑==nlLm x 122σσ塔顶液相平均表面力的计算 由℃92.80=D t ，查得m N/m 09.21=A σ m N/m 60.21=B σmN/m 10.2160.21017.009.21983.0,=⨯+⨯=mD L σ进料板液相平均表面力的计算 由℃24.92=F t ，查得m N/m 73.19=A σ m N/m 35.20=B σmN/m 04.2035.20504.073.19496.0,=⨯+⨯=mF L σ塔底液相平均表面力的计算 由℃14.110=W t ，查得m N/m 48.17=A σ m N/m 38.18=B σm N/m 33.1838.18988.048.17012.0,=⨯+⨯=mW L σ精馏段液相平均表面力为mN/m 57.20204.2010.21=+=mL σ提馏段液相平均表面力为mN/m 19.19233.1804.20=+=mL σ4.6液体平均粘度计算液相平均粘度依下式计算，即i i m x L μμ∑=塔顶液相平均粘度的计算由℃92.80=D t ，查得s m pa 305.0⋅=A μ s m pa 309.0⋅=B μs mpa 311.0309.0017.0305.0983.0,⋅=⨯+⨯=mD L μ进料板液相平均粘度的计算 由℃24.92=F t ，查得s m pa 274.0⋅=A μ s m pa 281.0⋅=B μs mpa 276.0281.0504.0274.0496.0,⋅=⨯+⨯=mF L μ塔底液相平均粘度计算 由℃14.110=W t ，查得s m pa 233.0⋅=A μ s m pa 254.0⋅=B μs 4mpa 25.0254.0988.0233.0012.0,⋅=⨯+⨯=mF L μ精馏段液相平均粘度为s mpa 294.02276.0311.0⋅=+=mL μ提馏段液相平均粘度为s mpa 265.02254.0276.0⋅=+=mL μ4.7气液负荷计算精馏段：()()km ol/h 86.42596.119155.21=⨯+=+=D R V/s m 30.389.2360064.8086.42536003=⨯⨯=⋅=mm V V s M V V ρkmol/h 90.30596.11955.2=⨯==RD L /s m 0087.07.806360036.8290.30536003=⨯⨯=⋅=mm L L s M V L ρ提馏段：()()()km ol/h 86.42596.119155.211=⨯+=-++=F q D R V/s m 09.334.3360034.8786.42536003=⨯⨯=⋅=mm V V s M V V ρkmol/h 57.54667.240196.11955.2=⨯+⨯=+=qF RD L/s m 0171.00.790360001.8957.54636003=⨯⨯=⋅=mm L L s M V L ρ5 精馏塔塔体工艺尺寸的计算塔径的计算塔板间距H T 的选定很重要，它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔的操作弹性，以及塔的安装、检修等都有关。

合集下载

苯-甲苯精馏塔课程设计说明书

苯-甲苯精馏塔课程设计说明书

II
目录
摘 要..................................................................................................................................................................I 前 言................................................................................................................................................................. 1 第 1 章 设计方案论证.........................................................................................................................................2
I
0.96588 mole, mole fraction of the kettle liquid column bottom is 0.008728. Calculated by the method determined by the board for the 14 theoretical plates, the whole tower efficiency is calculated by the empirical formula of 0.541, the top using full condensate, a reflux ratio of 2. The actual plate number is 28, the actual number of trays rectifying section 12, the actual number of trays stripping section 15, section 13 Allegro is the actual feed plate. Tower diameter of 1.2 meters, the pressure drop through the plate, leakage, flooding, entrainment hydrodynamics checking, are within safe operating range, the operating point is determined to meet the operational requirements. Keywords: Sieve towers, Technology Calculation, dimension, load Performance Figure
苯—甲苯分离过程筛板式精馏塔设计_课程设计说明书(可编辑)

苯—甲苯分离过程筛板式精馏塔设计_课程设计说明书(可编辑)

苯—甲苯分离过程筛板式精馏塔设计_课程设计说明书（可编辑）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑推荐下载）武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书设计题目学号学生姓名专业班级指导教师总评成绩年月日目录摘要 (I)Abstract (II)第一章概述 .......................................................................... 错误!未定义书签。

1.1 精馏塔设计任务............................................................. 错误!未定义书签。

1.2 精馏塔设计方案的选定................................................. 错误!未定义书签。

第二章精馏塔的设计计算 ................................................ 错误!未定义书签。

2.1 精馏塔的物料衡算......................................................... 错误!未定义书签。

2.2 塔板数的确定................................................................. 错误!未定义书签。

2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6)第三章筛板式精馏塔塔体工艺尺寸计算 (11)3.1 塔径的计算........................................................................ .11 3.2 筛板主要工艺尺寸的计算 .. (13)第四章筛板塔的流体力学验算 (17)4.1 校核 (17)4.2 塔板负荷性能图计算 (23)第五章塔附属设备选型及计算 (29)5.1 冷凝器 (29)5.2 再沸器 (29)5.3 进料管管径 (29)5.4 回流管管径 (30)5.5 塔顶蒸汽接管管径 (30)5.6 塔釜排出管管径 (31)5.7 法兰的选用 (31)5.8 塔体结构设备—塔高 (32)第六章精馏塔工艺设计参数说明 (37)设计小结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)摘要设计一座苯-甲苯连续精馏塔，根据物性特征，产品产量和工程、经济合理性来确定塔型和操作条件；通过对原料，产品的要求和物性参数的确定以及对塔体主尺寸的计算，工艺设计和附属设备选型的设计，完成对苯-甲苯精馏工艺流程和主体设备的设计。

苯甲苯板式精馏塔课程设计

苯甲苯板式精馏塔课程设计

课程设计：苯甲苯板式精馏塔操作一、课程介绍苯甲苯板式精馏塔是一种利用热量和物理分离的设备，可以有效地将混合物中的不同成分分离出来，从而获得高纯度的产品。

苯甲苯板式精馏塔是一种常见的精馏设备，它主要由精馏塔、热交换器、热源、液位控制器、压力表、温度计、液位计、流量计等组成。

本课程主要介绍苯甲苯板式精馏塔的操作，包括精馏塔的结构、工作原理、操作流程等。

本课程旨在帮助学员了解苯甲苯板式精馏塔的操作，使学员能够熟练操作苯甲苯板式精馏塔，从而获得更高的精馏效率。

二、课程内容1.精馏塔结构苯甲苯板式精馏塔由上下两个容器组成，上部容器用于装载混合物，下部容器用于收集分离出来的混合物。

精馏塔内部装有多层苯甲苯板，苯甲苯板上有多个孔，孔的大小可以根据混合物的不同而定制，以保证混合物的有效分离。

2.工作原理苯甲苯板式精馏塔的工作原理是将混合物在精馏塔内部的苯甲苯板上分离，当混合物通过苯甲苯板时，由于不同成分的沸点不同，热量的作用下，混合物中的不同成分会在苯甲苯板上分离出来，分离出来的不同成分会流入上下两个容器，从而实现混合物的有效分离。

3.操作流程（1）检查精馏塔：检查精馏塔内部的苯甲苯板是否完好，检查精馏塔的连接件是否完好，检查精馏塔的控制系统是否正常。

（2）操作热源：操作热源，使混合物在苯甲苯板上面的温度达到预定的温度，以保证混合物的有效分离。

（3）操作精馏塔：操作精馏塔，使混合物在苯甲苯板上分离，分离出来的不同成分会流入上下两个容器，从而实现混合物的有效分离。

（4）检查分离效果：检查分离出来的混合物是否符合要求，如果不符合要求，可以根据实际情况调整操作参数，以获得更好的分离效果。

三、课程结束苯甲苯板式精馏塔的操作是一项复杂的工作，需要经过系统的培训和实践，才能熟练操作。

本课程的主要内容是介绍苯甲苯板式精馏塔的操作，包括精馏塔的结构、工作原理、操作流程等，帮助学员了解苯甲苯板式精馏塔的操作，使学员能够熟练操作苯甲苯板式精馏塔，从而获得更高的精馏效率。

苯—甲苯混合液精馏分离筛板精馏塔课程设计

苯—甲苯混合液精馏分离筛板精馏塔课程设计

苯—甲苯混合液精馏分离筛板精馏塔课程设计(总25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--目录一、设计方案的简介...................................... 错误!未定义书签。

二、工艺流程草图及说明.................................. 错误!未定义书签。

三、工艺计算............................................ 错误!未定义书签。

四、辅助设备的计算及选型................................ 错误!未定义书签。

五、设计结果概要 (23)六、参考文献............................................ 错误!未定义书签。

七、主要符号说明........................................ 错误!未定义书签。

八、附图苯—甲苯混合液精馏分离筛板精馏塔课程设计任务书一．设计参数①年处理量：45000t；②料液初温：35℃；③料液组成：45%(质量分数)；④塔顶产品组成：98%(质量分数)；⑤塔底釜液组成：2%(质量分数)；⑥年实际生产天数：330d；⑦精馏塔塔顶压力：常压；⑧冷却水进口温度：25℃；⑨饱和水蒸气压力：(表压)；⑩厂址：无锡地区。

设计内容①设计方案的确定及工艺流程的组织与说明；②精馏过程的工艺计算；③塔和塔板主要工艺结构参数的设计计算；④塔内流体力学性能的计算与校核；⑤塔板结构简图和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辅助设备的设计或选型计算；⑧带控制点的生产工艺流程图及精馏塔设计工艺条件图的绘制；⑨对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论；⑩编制课程设计说明书。

设计方案的确定本设计任务为分离苯一甲苯混合物。

对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。