化工原理课程设计之苯项目设计方案
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课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯分离过程板式精馏塔设计二、课题条件(原始数据)一、设计方案的选定原料:苯、甲苯年处理量:55000t原料组成(甲苯的质量分率):、0.65料液初温: 30℃操作压力、回流比、单板压降:自选进料状态:饱和液体进料塔顶产品浓度:98.5%塔底釜液含甲苯量不低于97%(质量分率)塔顶采用全凝器,泡点回流塔釜:饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式:筛板生产时间:330天/年,每天24h运行冷却水温度:20℃~35℃设备形式:筛板塔厂址:武汉地区三、设计内容(包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可)1设计方案的选定2精馏塔的物料衡算3塔板数的确定4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算(加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数)5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图(精馏段)9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图(带控制点、机绘,A2图纸)12绘制板式精馏塔的总装置图(包括部分构件)(手绘,A1图纸)13撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14 有关物性数据可查相关手册15 注意事项●写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划(列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期)1.设计动员,下达设计任务书0.5天2.收集资料,阅读教材,拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料,撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天指导教师(签名):年月日学科部(教研室)主任(签名):年月日说明:1.学生进行课程设计前,指导教师应事先填好此任务书,并正式打印、签名,经学科部(教研室)主任审核签字后,正式发给学生。
太原工业学院化工原理课程设计苯加热器设计系:班级:姓名:学号:完成时间:年月日课程设计任务书设计一个换热器,将纯苯液体从55℃加热到80℃。
纯苯的流量为1.4×104 kg/h。
加热介质采用的是具有200 kPa的水蒸气。
要求纯苯液体在换热器中的压降不大于30kPa,试设计或选择合适的管壳式换热器,完成该任务。
设计要求(1)换热器工艺设计计算(2)换热器工艺流程图(3)换热器设备结构图(4)设计说明目录一、方案简介 (4)二、方案设计 (5)1、确定设计方案 (5)2、确定物性数据 (5)3、计算总传热系数 (5)4、工艺结构尺寸 (6)5、换热器核算 (7)三、设计结果一览表 (10)四、设计总结 (12)五、参考文献 (13)附图··········································································1、概述换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位,由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同,估换热器的类型也是多种多样。
化工原理课程设计任务书1.设计题目 : 苯——甲苯二元物系板式精馏塔的设计2.设计条件 :常 压: 1p atm (绝压) 处理 量: 100kmol/h 进料组成: F x =0.45 馏出液组成:D x =0.98釜液组成: W x =0.035 (以上均为摩尔分率) 塔顶全凝器 泡点回流回流比: R =(1.1-2.0)R min 加料状态: q =0.96 单板压降: ≤0.7kpa 3.设 计 任 务 :1.完成该精馏塔的工艺设计(包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算).2.绘制带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图、精馏塔设备条件图. 3.撰写精馏塔的设计说明书(包括设计结果汇总).课程设计是化工原理课程的一个非常重要的实践教学内容。
不仅能够培养学生运用所学的化工生产的理论知识,解决生产中实际问题的能力,还能够培养学生的工程意识。
健全合理的知识结构可发挥应有的作用。
此次化工原理设计是精馏塔的设计。
精馏塔是化工生产中十分重要的设备。
精馏塔内装有提供气液两相逐级接触的塔板,利用混合物当中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。
在精馏塔中,塔釜产生的蒸汽沿塔板之间上升,来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降,气液两相在塔内实现多次接触,进行传质传热过程,轻组分上升,重组分下降,使混合物达到一定程度的分离。
精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关,还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。
本设计我们使用筛板塔。
其突出优点为结构简单,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。
筛板塔是最早应于手工业生产的设备之一。
合理的设计和适当的操作筛板塔能够满足要求的操作弹性而且效率高。
采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏夜实际操作表明,筛板在一定程度的漏液状态下,操作是板效率明显降低,其操作的负荷范围较泡罩塔窄,但设计良好的筛板塔其操作弹性仍可达到标准。
化工与制药学院课程设计任务书专业化学工程与工艺班级03 学生姓名发题时间:2012 年 6 月18 日一、课题名称苯-甲苯连续板式精馏塔的设计二、课题条件1.文献资料:【1】陈敏恒,丛德滋,方图南,齐鸣斋编,化工原理。
北京:化学工业出版社。
2000.02 【2】贾绍义,柴诚敬编。
化工原理课程设计。
天津:天津大学出版社。
2003.12【3】华东理工大学化工原理教研室编。
化工过程开发设计。
广州:华南理工大学出版社。
1996.02【4】刘道德编。
化工设备的选择与设计。
长沙:中南大学出版社。
2003.04【5】王国胜编。
化工原理课程设计。
大连:大连理工大学出版社。
2005.02【6】化工原理课程设计指导/任晓光主编。
北京:化学工业出版社,2009,01.2.仪器设备:板式精馏塔3.指导老师:方继德三、设计任务1设计一连续板式精馏塔以分离苯和甲苯,具体工艺参数如下:原料苯含量:质量分率= 30.5%原料处理量:质量流量= 4.1 t/h产品要求:塔顶含苯的质量分率:98.5%塔底含苯的质量分率:1%塔板类型: 浮阀塔板2工艺操作条件:塔顶压强为4kPa(表压),单板压降≯0.7kPa,塔顶全凝,泡点回流,R =(1.2~2)Rmin。
3 确定全套精馏装置的流程,绘出流程示意图,标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装置;4 精馏塔的工艺计算与结构设计:1)物料衡算确定理论板数和实际板数;(采用计算机编程)2)按精馏段首、末板,提馏段首、末板计算塔径并圆整;3)确定塔板和降液管结构;4)按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核;(采用计算机编程)5)进行全塔优化,要求操作弹性大于2。
5 计算塔高和接管尺寸;6 估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量或再沸器换热面积;7 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图;8 设计结果概要或设计一览表;9 设计小结和参考文献;10 绘制装配图和工艺流程图各一张(采用CAD绘图)。
化工原理课程设计苯-甲苯精馏塔本次化工原理课程设计历时两周,是学習化工原理以来第一次独立的工业设计。
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形;理解计算机辅助设计过程,利用编程使计算效率提高。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性和经济合理性。
在短短的两周里,从开始的一头雾水,到同学讨论,再进行整个流程的计算,再到对工业材料上的选取论证和后期的程序的编写以及流程图的绘制等过程的培养,我真切感受到了理论与实践相结合中的种种困难,也体会到了利用所学的有限的理论知识去解决实际中各种问题的不易。
我们从中也明白了学无止境的道理,在我们所搜寻至的很多参考书中,很多的科学知识就是我们从来没碰触至的,我们对事物的介绍还仅限于皮毛,所学的知识结构还很不健全,我们对设计对象的认知还仅限于书本上,对实际当中事物的方方面面包含经济成本方面上考量的还很比较。
在实际计算过程中,我还发现由于没有及时将所得结果总结,以致在后面的计算中不停地来回翻查数据,这会浪费了大量时间。
由此,我在每章节后及时地列出数据表,方便自己计算也方便读者查找。
在一些应用问题上,我直接套用了书上的公式或过程,并没有彻底了解各个公式的出处及用途,对于一些工业数据的选取,也只是根据范围自己选择的,并不一定符合现实应用。
因此,一些计算数据有时并不是十分准确的,只是拥有一个正确的范围及趋势,而并没有更细地追究下去,因而可能存在一定的误差,影响后面具体设备的选型。
如果有更充分的'时间,我想可以进一步再完善一下的。
通过本次课程设计的训练,使我对自己的专业存有了更加感性和理性的重新认识,这对我们的稳步学習就是一个较好的指导方向,我们介绍了工程设计的基本内容,掌控了化工设计的主要程序和方法,进一步增强了分析和化解工程实际问题的能力。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计湖南科技大学化工原理课程设计——苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计专业班级:应用化学二班姓名:李钰冰学号: 1006020221指导老师:杨明平、仇明华、刘和秀2012年12月24日~2013年1月4日10级应用化学专业板式精馏塔设计任务书一、设计题目:苯——甲苯连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件1 、进精馏塔料液含苯38% (质量),其余为甲苯2 、产品中苯含量不得少于96% (质量)3 、釜液中苯含量不得高于4% (质量)4 、生产能力:5.5 吨/ 小时5 、操作条件:(1) 精馏塔顶压强:4.5kPa (表压)(2) 进料热状态:自选(3) 加热蒸气:600kPa (表压)的饱和蒸气(4) 回流比:自选(5) 单板压降:≯0.7kPa三、设备型式:筛板塔四、厂址:湘潭地区(年平均水温20 ℃)五、设计内容(设计基础数据参见设计指导书)1 、设计方案的确定及流程说明2 、塔的工艺计算3 、塔和塔板主要工艺尺寸的计算⑴塔板、塔径及塔板结构尺寸的确定⑵塔板的流体力学验算⑶塔板的负荷性能图4 、设计结果概要或设计一览表5 、换热器的选型与计算6 、生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图及筛板布置图7 、对本设计的评述或有关问题的分析讨论六、按要求编制相应的设计说明书七、主要参考资料化工原理、化工原理课程设计指导书、化工工艺设计手册、物理化学手册八、指导老师组织人:刘和秀指导老师:杨明平、仇明华、刘和秀九、时间2012.12.24----2013.1.4前言化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品几乎都是有若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质。
生产中为了满足储存、运输、加工和使用的需求,时常需要将这些混合物分离为较纯净或纯态的物质。
芳香族化合物是化工生产中的重要的材料,可用来制备染料、树脂、农药、合成药物、合成橡胶,合成纤维和洗涤等等;苯与甲苯都是重要的化工原料,苯- 甲苯混合溶液的分离技术一直是一个重要的课题。
化工原理课程设计------------苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计专业班级:09级化学工程与工艺2班姓名:吴凡平学号: ********指导老师:姚刚设计地点:东南大学成贤学院2011年9月目录一序言 ................................................................................................................ - 4 - 二板式精馏塔设计任务书 .................................................................................. - 5 - 三设计计算 .......................................................................................................... - 6 -3.1 设计方案的选定及基础数据的搜集 ........................................................ - 6 -3.2精馏塔的物料衡算 ..................................................................................... - 9 -3.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率............................................ - 9 -3.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量.................................... - 9 -3.2.3物料衡算............................................................................................ - 9 -3.3 塔板数的确定 ............................................................................................ - 9 -3.3.1理论塔板数的确定.......................................................................... - 9 -3.3.2全塔效率的计算............................................................................ - 13 -3.3.3求实际板数.................................................................................... - 14 -3.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 .......................................... - 14 -3.4.1操作压力的计算............................................................................ - 14 -3.4.2操作温度的计算............................................................................ - 15 -3.4.3平均摩尔质量的计算.................................................................... - 16 -3.4.4平均密度的计算............................................................................ - 17 -3.4.5液体平均表面张力的计算............................................................ - 20 -3.4.6液体平均黏度的计算.................................................................... - 21 -3.4.7气液负荷计算................................................................................ - 22 -3.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 .................................................................. - 23 -3.5.1塔径的计算.................................................................................... - 23 -3.5.2有效塔高的计算............................................................................ - 25 -3.6 塔板主要工艺尺寸的计算 ...................................................................... - 25 -3.6.1溢流装置计算................................................................................ - 25 -3.6.2塔板布置........................................................................................ - 28 -3.7 筛板的流体力学验算 .............................................................................. - 29 -3.7.1塔板阻力........................................................................................ - 29 -3.7.2漏液点............................................................................................ - 30 -3.7.3雾沫夹带........................................................................................ - 31 -3.7.4液面落差........................................................................................ - 31 -3.7.5液泛的校核.................................................................................... - 32 -3.8 塔板负荷性能图 ...................................................................................... - 33 - 四设计结果一览表 ............................................................................................ - 41 - 五板式塔得结构与附属设备 ............................................................................ - 42 -5.1附件的计算 ............................................................................................... - 42 -5.1.1配管.................................................................................................. - 42 -5.1.2冷凝器.............................................................................................. - 44 -5.1.3 再沸器............................................................................................. - 45 -5.2 板式塔结构 ............................................................................................ - 46 - 六参考书目 ........................................................................................................ - 47 - 七设计心得体会 ................................................................................................ - 47 - 八附录:苯----甲苯连续精馏过程板式精馏塔示意图................................... - 49 -一序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程(《物理化学》,《化工制图》等)所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。
化工原理课程设计之苯项目设计方案第2章设计方案的确定2.1操作条件的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。
下面结合课程设计的需要,对某些问题作些阐述。
2.1.1 装置流程的确定蒸馏装置包括精馏塔,原料预热器,蒸馏釜,冷凝器,釜液冷却器和产品冷却器等设备,蒸馏过程按操作方式的不同,分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程,连续蒸馏具有生产能力大,产品质量稳定等优点,工业生产中已连续蒸馏为主。
间歇蒸馏具有操作灵活,适应性强等优点,适合于小规模,多品种或多组分物系的初步分离。
蒸馏时通过物料在塔的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离的,热量自塔釜输入由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走,在此过程中,热能利用率很低,为此,中确装置流程时应考虑余热的利用,譬如,用原料作为塔顶产品(或釜液产品)冷却器的冷却介质,即可将原料预热,又可节约冷却介质。
另外,为保持塔的操作稳定性,流程中除用泵直接塔原料外,也可采用高位槽送料,以免受泵操作波动的影响。
塔顶冷凝装置可采用全凝气,分凝器—全凝气两种不同的设备。
工业上以采用全凝气为主,以便于准确的控制回流比,塔顶分凝器对上升蒸汽有一定的增浓作用,若后续装置使用气态物料,则宜用分凝器。
总之,确定流程时要较全面,合理的兼顾设备,操作费用,操作控制及安全诸因素。
2.1.2操作压力蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。
确定操作压力时,必须根据所处理物料的性质,兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
例如,采用减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料,但压力降低将导致塔径增加,同时还需要使用抽真空的设备。
对于沸点低、在常压下为气态的物料,则应在加压下进行蒸馏。
当物性无特殊要求时,一般是在稍高于大气压下操作。
但在塔径相同的情况下,适当地提高操作压力可以提高塔的处理能力。
有时应用加压蒸馏的原因,则在于提高平衡温度后,便于利用蒸汽冷凝时的热量,或可用较低品位的冷却剂使蒸汽冷凝,从而减少蒸馏的能量消耗2.1.3进料状态进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。
在实际的生产中进料状态有多种,但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中,这主要是由于此时塔的操作比较容易控制,不致受季节气温的影响。
此外,在泡点进料时,为设计和制造上提供了方便。
2.1.4加热方式蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热,设置再沸器。
有时也可采用直接蒸汽加热。
若塔底产物近于纯水,而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精与水的混合液),便可采用直接蒸汽加热。
直接蒸汽加热的优点是:可以利用压力较低的蒸汽加热;在釜只须安装鼓泡管,不须安置庞大的传热面。
这样,可节省一些操作费用和设备费用。
但在本次课程设计中对于甲醇--水的二元混合液,甲醇是轻组分,水由塔底排出,且水的比热较大,故可采用直接水蒸气加热,这时只需在塔底安装一个鼓泡管,于是可省去一个再沸器,并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热,无论是设备费用还是操作费用都可以降低。
当残液的浓度稀薄时,溶液的相对挥发度很大,容易分离,故所增加的塔板数并不多,此时采用直接蒸汽加热是合适的。
值得提及的是,采用直接蒸汽加热时,加热蒸汽的压力要高于釜中的压力,以便克服蒸汽喷出小孔的阻力及釜中液柱静压力。
对于苯甲苯溶液,一般采用0.4~0.7KPa(表压)。
当采用饱和水蒸汽作为加热剂时,选用较高的蒸汽压力,可以提高传热温度差,从而提高传热效率,但蒸汽压力的提高对锅炉提出了更高的要求。
同时对于釜液的沸腾,温度差过大,形成膜状沸腾,反而对传热不利。
2.1.5冷却剂与出口温度冷却剂的选择由塔顶蒸汽温度决定。
如果塔顶蒸汽温度低,可选用冷冻盐水或深井水作冷却剂。
如果能用常温水作冷却剂,是最经济的。
水的入口温度由气温决定,出口温度由设计者确定。
冷却水出口温度取得高些,冷却剂的消耗可以减少,但同时温度差较小,传热面积将增加。
冷却水出口温度的选择由当地水资源确定,但一般不宜超过50℃,否则溶于水中的无机盐将析出,生成水垢附着在换热器的表面而影响传热。
2.1.6回流比的选择回流比是精馏操作中的重要工艺条件,其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。
设计时,应根据实际需要选择合适的回流比,也可参考同类生产的经验值,必要时可迭用若干个R值,利用吉利兰图求出对应的理论板数N,作出R/Rmin --(R+1) N 曲线,从中找出适宜的回流比R。
本次设计任务是分离甲醇----水混合物,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,塔顶上的蒸汽采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔,其余部分经塔顶产品冷却器冷却后送至储罐,该物系属于易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的1.5倍,塔釜采用直接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
2.1.7热能的利用精馏过程是组分反复汽化和反复冷凝的过程,耗能较多,如何节约和合理地利用精馏过程本身的热能是十分重要的。
选取适宜的回流比,使过程处于最佳条件下进行,可使能耗降至最低。
与此同时,合理利用精馏过程本身的热能也是节约的重要举措。
若不计进料、馏出液和釜液间的焓差,塔顶冷凝器所输出的热量近似等于塔底再沸器所输入的热量,其数量是相当可观的。
然而,在大多数情况,这部分热量由冷却剂带走而损失掉了。
如果采用釜液产品去预热原料,塔顶蒸汽的冷凝潜热去加热能级低一些的物料,可以将塔顶蒸汽冷凝潜热及釜液产品的余热充分利用。
此外,通过蒸馏系统的合理设置,也可以取得节能的效果。
例如,采用中间再沸器和中间冷凝器的流程[1],可以提高精馏塔的热力学效率。
因为设置中间再沸器,可以利用温度比塔底低的热源,而中间冷凝器则可回收温度比塔顶高的热量。
2.2确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
为此,必须具体考虑如下几点:2.2.1 满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备,首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定,这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。
计算传热面积和选取操作指标时,也应考虑到生产上的可能波动。
再其次,要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计,流量计等)及其装置的位置,以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常,从而帮助找出不正常的原因,以便采取相应措施。
2.2.2满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗,减少设备及基建费用。
如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热,就能节约很多生蒸汽和冷却水,也能减少电能消耗。
又如冷却水出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量,另方面也影响到所需传热面积的大小,即对操作费和设备费都有影响。
同样,回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。
降低生产成本是各部门的经常性任务,因此在设计时,是否合理利用热能,采用哪种加热方式,以及回流比和其他操作参数是否选得合适等,均要作全面考虑,力求总费用尽可能低一些。
而且,应结合具体条件,选择最佳方案。
例如,在缺水地区,冷却水的节省就很重要;在水源充足及电力充沛、价廉地区,冷却水出口温度就可选低一些,以节省传热面积。
2.2.3基础数据的搜集本设计任务为分离苯一甲苯混合物。
由于对物料没有特殊的要求,可以在常压下操作。
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人精馏塔。
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,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。
塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,热效率比较低,但塔顶冷凝器放出的热量很多,但其能量品位较低,不能直接用于塔釜的热源,在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一,充分利用了能量。
塔板的类型为筛板塔精馏,筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3~8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列。
筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有: (1) 结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。
(2) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。
(3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
(4) 压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
筛板塔的缺点是:(1) 塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。
(2) 操作弹性较小(约2~3)。
(3) 小孔筛板容易堵塞。
下图是板式塔的简略图表1 苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量M 沸点(℃) 临界温度t C(℃) 临界压强P C (kPa ) 苯A 甲苯BC 6H 6 C 6H 5—CH 378.11 92.1380.1 110.6 288.5 318.576833.4 4107.7表2 苯和甲苯的饱和蒸汽压 温度C 0 80.1 85 90 95 100 105 110.6 0A P ,kPa 0B P ,kPa101.33 40.0 116.946.0135.5 54.0155.7 63.3179.274.3204.2 86.0240.0表3 常温下苯—甲苯气液平衡数据([2]:8P 例1—1附表2)温度C 0 80.1 85 90 95 100 105 110.6 液相中苯的摩尔分率汽相中苯的摩尔分率1.000 1.0000.780 0.9000.581 0.7770.412 0.6300.258 0.4560.130 0.2620 0表4 纯组分的表面力([1]:378P 附录图7)温度8090100110120苯,mN/m 甲苯,Mn/m 21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表5 组分的液相密度([1]:382P附录图8)温度(℃) 80 90 100 110 120苯,kg/3m 甲苯,kg/3m 814809805801791791778780763768表6 液体粘度µL([1]:365P)温度(℃) 80 90 100 110 120 苯(mPa.s)甲苯(mPa .s)0.3080.3110.2790.2860.2550.2640.2330.2540.2150.228第3章 精馏塔的工艺设计3.1全塔物料衡算原料液、塔顶产品的摩尔分数:19878.11==0.9830 98278.1192.13D AD D ABw M D w w M M x -=++14078.11 ==0.4402 406078.1192.13FA F F AB w M F w w M M x -=++原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量:(1-) =78.348kg/kmolD D A D B M x M x M =+(1-) =85.958kg/kmol F F A F B M x M x M =+物料衡算进料处理量:10000000/(85.9587200)16.158kmol/h F =⨯=D =ηF F x /D x =0.99×16.1578×0.4402/0.9830=7.1634 kmol /h总物料衡算:F=D+W塔底产品处理量:W=F-D=8.9944 kmol /h轻组分物料衡算:F D w Fx Dx Wx =+16.158×0.4402=7.1634×0.9830+8.9944W x W x =0.0079064 塔顶产品的摩尔分数:(1-) =92.019kg/kmolW W A W B M x M x M =+3.2相平衡方程、操作线方程的确定所谓理论板就是指离开某块塔板的气液两相互成平衡,且塔板上的液相组成也是均匀的。