苯-甲苯分离过程筛板精馏塔的设计
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板式精馏塔设计任务书设计者:班级学号:指导老师:日期:一、设计题目:苯―甲苯精馏分离板式塔设计设计一座苯―氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯28000吨,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%,原料液中含氯苯30%(以上均为质量分数)二、设计任务及操作条件1、设计任务:生产能力(氯苯)20000吨/年塔顶馏出液含氯苯≤2%塔顶馏出液含苯%≥98塔底釜残液含氯苯%≥998.塔底釜残液含苯%≤2.0产品纯度99.8%操作周期7200小时/年进料组成50%塔效率60%2、操作条件操作压力常压(表压)进料热状态泡点进料回流比 2塔底加热蒸气压力0.5MP(表压)单板压降:≤0.7 kPa3、塔板类型筛板4、工作日每年300天每天24小时连续运行5、厂址三、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。
四、设计基础数据其他物性数据可查相关手册目录1.精馏塔的概述 (4)1.1塔设备的类型 (4)1.2塔设备的性能指标 (4)1.3 板式塔与填料塔的比较 (5)1.4精馏原理 (5)2.设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟订 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算 (6)4.1.设计方案的确定 (6)4.2.精馏塔的物料衡算 (8)4.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (9)4.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (9)4.2.3物料衡算 (9)4.3.塔板数的确定 (10)4.3.1理论板层数NT的求解 (10)4.3.2实际板层数的求取 (12)4.4.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (12)4.4.1 精馏段操作压力计算 (12)4.4.2提馏段操作压力的计算 (12)4.4.3操作温度计算 (13)4.4.4平均摩尔质量计算 (13)4.4.5平均密度的计算 (14)4.4.6液体平均表面张力计算 (15)4.4.7液体平均黏度的计算 (16)4.5.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (16)4.5.1.塔径的计算 (16)4.5.2精馏塔有效高度的计算 (18)4.6.塔板主要工艺尺寸的计算 (18)4.6.1溢流装置计算 (18)4.6.2塔板布置 (19)4.7.筛板的流体力学验算 (21)4.7.1塔板压降 (21)4.7.2液面落差 (22)4.7.3液沫夹带 (22)4.7.4液漏 (22)4.7.5.液泛 (23)4.8.塔板负荷性能图 (23)4.8.1漏液线 (23)4.8.2液沫夹带线 (24)4.8.3液相负荷下限线 (25)4.8.4液相负荷上限线 (25)4.8.5液泛线 (25)五、设计小结 (28)六、参考资料 (29)设计说明书一、精馏塔的概述1.1塔设备的类型设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。
课程设计说明书作者:XXXX学号:XXXXX 系(院):XXXXXXXXXXXX专业:XXXXXXXXXXXX题目:苯-甲苯筛板精馏塔的设计XXXXXXXXXXXXXXXX指导者: XXXXXXXXXX2010年6月化工原理课程设计说明书中文摘要XXXXXXXXXXXX化工原理课程设计任务书设计条件:设计内容:1、精馏塔的物料衡算;2、塔板数、压降的计算;3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4、精馏塔的相关工艺尺寸计算;5、绘制精馏塔设计条件图。
指导教师:XX2010年 6 月目录1. 引言 (6)1.1 塔设备的分类 (6)1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (6)1.3 设计条件 (6)1.4 问题研究 (6)2. 板式塔的设计 (6)2.1 工业生产对塔板的要求 (6)2.2 设计方案的确定 (7)2.2.2 操作压力的选择 (7)2.2.3 进料热状况的选择 (7)2.2.4 加热方式的选择 (7)2.2.5 回流比的选择 (7)3 工艺流程图 (7)4. 工艺计算及主体设备的计算 (8)4.1 精馏塔的物料衡算 (8)4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)4.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)4.1. 3 物料衡算 (8)4.2 塔板数的确定 (9)4.2.1 理论板层数NT的求取 (9)4.2.2 实际板层数的求解 (9)4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (9)4.3.1 操作压力的计算 (10)4.3.2 操作温度计算 (11)4.3.3 平衡摩尔质量的计算 (11)4.3.4 平均密度的计算 (12)4.3.5 液体平均表面张力计算 (13)4.3.6 液体平均粘度计算 (13)4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)4.4.1 塔径计算 (14)4.4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)4.5. 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)4.5.1 溢流装置计算 (15)4.5.2 塔板布置 (16)4.6. 筛板的流体力学验算 (17)4.6.1 塔板压降 (17)4.6.2 液面落差 (18)4.6.3 液沫夹带 (18)4.6.4 漏液 (19)4.6.5 液泛 (19)4.7 塔板负荷性能图 (19)4.7.1 漏液线 (20)4.7.2 液沫夹带 (20)4.7.3 液相负荷下限线 (21)4.7.4 液相负荷上限线 (21)4.7.5 液泛线 (22)5. 辅助设备的草图及选型 (24)5.1 回流冷凝器 (24)5.2 再沸器 (25)结束语 (27)参考文献 (27)引言1.1 塔设备的分类塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备,广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中,其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。
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。
化⼯原理课程设计_苯-甲苯筛板精馏塔分离化⼯原理课程设计苯■甲苯连续精馏筛板塔的设计⽬录板式精馏塔设计任务书五设计计算 1.1设计⽅案的选定及基础数据的搜集 1.2精馏塔的物料衡算3.1.3精馏塔的⼯艺条件及有关物性数据的计算1.4精馏塔的塔体⼯艺尺⼨计算1.5塔板主要⼯艺尺⼨的计算1.6筛板的流体⼒学验算1.7塔板负荷性能图设计结果⼀览表板式塔得结构与附属设备5.1附件的计算5.1.1接管5.1.2冷凝器5.1.3再沸器5.2板式塔结构参考书⽬设计⼼得体会121718 21 243031 31 313334 34 36 36 .5.⼋附录38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。
通过课程设计,要求更加熟悉⼯程设计的基本内容,掌握化⼯单元操作设计的主要程序及⽅法,锻炼和提⾼学⽣综合运⽤理论知识和技能的能⼒,问题分析能⼒,思考问题能⼒,计算能⼒等。
精馏是分离液体混合物(含可液化的⽓体混合物)最常⽤的⼀种单元操作, 在化⼯,炼油,⽯油化⼯等⼯业中得到⼴泛应⽤。
精馏过程在能量剂驱动下(有时加质量剂),使⽓液两相多次直接接触和分离,利⽤液相混合物中各组分的挥发度的不同,使⼆板式精馏塔设计任务书、设计题⽬苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
、设计任务(1)原料液中苯含量:质量分率=75%(质量),其余为甲苯。
(2)塔顶产品中苯含量不得低于98% (质量)。
(3) 残液中苯含量不得⾼于8.5 %(质量)。
⑷⽣产能⼒:90000 t/y 苯产品,年开⼯三、操作条件四、设计内容及要求(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设计(4) 编制设计结果概要或设计⼀览表 (5) 辅助设备选型与计算(6) 绘制塔设备结构图:采⽤绘图纸徒⼿绘制五、时间及地点安排(1) 时间:2011.6.20 ?2011.7.3(第 18 周?第 19周) ⑵地点:明德楼A318 (1)教室六、参考书⽬ [1]谭天恩?化⼯原理(第⼆版)下册?北京:化学⼯业出版社,[2] 何潮洪,冯霄?化⼯原理?北京:科学出版社,2001[3] 柴诚敬,刘国维?化⼯原理课程设计?天津:天津科学技术出版社,1994[4] 贾绍义,柴敬诚?化⼯原理课程设计?天津:天津⼤学出版社,2002310 天。
《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%。
筛板式精馏塔设计目录第一部分概述一、设计题目 (3)二、设计任务 (3)三、设计条件 (3)四、工艺流程图 (3)第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定 (4)二、精馏塔的物料衡算 (4)1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (4)2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4)3.物料衡算原料处理量 (4)三、塔板数的确定 (4)N的求取 (4)1.理论板层数T2.实际板层数的求取 (6)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (6)1.操作压力计算 (6)2.操作温度计算 (6)3.平均摩尔质量计算 (6)⑴塔顶摩尔质量计算 (6)⑵进料板平均摩尔质量计算 (6)⑶提馏段平均摩尔质量 (7)4.平均密度计算 (7)⑴气相平均密度计算 (7)⑵液相平均密度计算 (7)5.液相平均表面张力计算 (7)⑴塔顶液相平均表面张力计算 (7)⑵进料板液相平均表面张力计算 (7)6.液相平均粘度计算 (8)⑴塔顶液相平均粘度计算 (8)⑵进料板液相平均粘度计算 (8)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)1.塔径的计算 (8)2.精馏塔有效高度计算 (9)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (9)1.溢流装置计算 (9)l (9)⑴堰长Wh (9)⑵溢流堰高度W⑶弓形降液管宽度d W 和截面积f A ..........................9 2.塔板布置....................................................................................................9 ⑴塔板的分块.............................................9 ⑵边缘区宽度确定.........................................9 ⑶ 开孔区面积计算........................................9 ⑷筛孔计算及其排列 (10)七、筛板的流体力学验算 (11)1.塔板压降....................................................................................................11 ⑴干板阻力c h 计算........................................11 ⑵气体通过液层的阻力L h 计算..............................11 ⑶液体表面张力的阻力 h 计算..............................11 2.液面落差...................................................................................................12 3.液沫夹带...................................................................................................12 4.漏液...........................................................................................................12 5.液泛.. (12)八、塔板负荷性能图 (13)1.漏液线.......................................................................................................13 2.液沫夹带线...............................................................................................13 3.液相负荷下限线.......................................................................................14 4.液相负荷上限线.......................................................................................14 5.液泛线.......................................................................................................14 九、设计一览表.. (16)十、参考文献 (17)第一部分 概述一、设计题目:筛板式精馏塔设计二、设计任务:在一常压操作的连续精馏塔内分离苯—甲苯混合物。
课程设计说明书设计题目:分离苯—甲苯筛板式精馏塔的设计学号:0812024057学生姓名:郭博元杨逍孙娟专业班级:生工082指导教师:2010 年11月15 日课程设计任务书一、课题名称分离苯—甲苯筛板式精馏塔的设计二、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:100000t(十万吨)/年——进料量原料组成(甲苯的质量分率):、0.65——0.4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%——98%塔底釜液含甲苯量不低于97%——99%(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:沿海某城市(大气压:760mmHg)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概述2设计方案的选择及流程说明3塔板数的计算(板式塔)或填料曾的高度计算(填料塔)4主要设备工艺尺寸设计1)塔径及提留段塔板结构尺寸的确定2)总塔高总、压降5附属设备选型6设计结果汇总7工艺流程图及精馏塔装配图8设计评述四图纸要求1 工艺流程图(在说明书上画草图)2 精馏塔装配图目录摘要 (1)Abstract .......................... 错误!未定义书签。
第一章文献综述. (1)第二章设计方案的确定 (3)2.1 操作条件的确定 (3)2.2 确定设计方案的原则 (4)第三章塔体计算 (6)3.1 设计方案的确定 (6)3.2 精馏塔的物料衡算 (6)第四章塔板计算 (8)4.1 塔板数的确定 (8)4.2 精馏段的计算 (12)4.3提留段的计算 (28)第五章塔附件设计 (44)5.1附件的计算 (44)5.2 附属设备设计 (48)设计小结 (51)附录 (52)摘要精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。
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。
一设计题目:苯—甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务:生产能力(进料量)7000吨/年操作周期300天/年进料组成35%(质量分率,下同)塔顶产品组成99.8%塔底产品组成0.2%2、操作条件操作压力 4 kPa (表压)进料热状态泡点进料单板压降≯0.7 kPa回流比: R=2Rmin 由设计者自选塔顶采用全凝器泡点回流塔釜采用间接饱和水蒸气加热全塔效率为0.63、设备型式筛板精馏塔4、厂址荆门地区三、设计内容:1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计(1)塔和塔板主要工艺结构的设计计算(2)塔板的流体力学校核(3)塔板的负荷性能图(4)总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、设计要求1、设计程序简练清楚,结果准确并有汇总表。
2、计算公式、图表正确并注明来源,符号和单位要统一。
五、设计时间:四周注意事项:1、写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源;2、每项设计结束后,列出计算结果明细表3、图、表分别按顺序编号4、按规定的时间进行设计,并按时完成任务四、要求(1)对精馏过程进行描述(2)对精馏过程进行物料衡算和热量衡算(3)对精馏塔进行设计计算(4)对精馏塔的附属设备进行选型(5)画一张精馏塔的装配图(6)编制设计说明书符号说明英文字母-阀孔的鼓泡面积m2Aα-降液管面积 m2Af-塔截面积 m2ATb -操作线截距c -负荷系数(无因次)c-流量系数(无因次)D -塔顶流出液量 kmol/hD -塔径 md-阀孔直径 m-全塔效率(无因次)ETE -液体收缩系数(无因次)e-物沫夹带线 kg液/kg气vF -进料流量 kmol/h-阀孔动能因子 m/sFg -重力加速度 m/s2H-板间距 mTH -塔高 mH-清液高度 md-与平板压强相当的液柱高度 mhc-与液体流径降液管的压降相当液柱高度 m hd-与气体穿过板间上液层压降相当的液柱高度 m hr-板上鼓泡高度 mhf-板上液层高度 mhL-降液管底隙高度 mhh-堰上液层高度 m02v-与板上压强相当的液层高度 mhp-与克服液体表面张力的压降所相当的液柱高度 m hσ-溢液堰高度 mh2vK -物性系数(无因次)-塔内下降液体的流量 m3/sLs-溢流堰长度 mLwM -分子量 kg/kmolN -塔板数-实际塔板数Np-理论塔板数NTP -操作压强 PaΔP-压强降 Paq -进料状态参数R -回流比-最小回流比Rminu -空塔气速 m/sw -釜残液流量 kmol/h-边缘区宽度 mwc-弓形降液管的宽度 mwd-脱气区宽度 mwsx -液相中易挥发组分的摩尔分率y -气相中易挥发组分的摩尔分率z -塔高 m希腊字母α-相对挥发度μ-粘度 Cpρ-密度 kg/m3σ-表面张力下标r -气相L -液相l -精馏段q -q线与平衡线交点min-最小max-最大A -易挥发组分B -难挥发组分化工原理课程设计----------筛板塔的设计第一章流程及生产条件的确定和说明第一节概述流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器←~ 塔底产品冷却器→氯苯的储罐→氯苯精馏塔是现在化工厂中必不可少的设备,因此出现了很多种的精馏塔。
《苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计》一、前言在化工工艺中,精馏是一个常见的分离技术,而塔式精馏又是精馏技术中应用广泛的一种。
本文将围绕苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计展开讨论,以期为相关领域的研究和工程实践提供有价值的参考。
二、苯-甲苯连续精馏筛板塔概述苯-甲苯连续精馏筛板塔是一种常用的分离设备,适用于苯-甲苯混合物的连续精馏过程。
在塔式精馏中,筛板塔是一种重要的结构形式,它通过将混合物引入并进行挥发蒸馏,从而实现组分的分离和提纯。
三、课程设计要点在设计苯-甲苯连续精馏筛板塔的课程时,需要重点考虑以下几个方面:1. 塔板结构设计:合理的塔板结构对于精馏过程的效率和产品质量至关重要。
在设计中需要考虑塔板的布置形式、开孔面积、塔板间距等参数。
2. 精馏塔操作条件:包括进料温度、进料流量、塔底温度和顶部温度等操作条件的选择和控制。
3. 传热与质量传递:在连续精馏过程中,传热和质量传递是影响分离效果的关键因素,需要合理设计和优化。
4. 能耗与环保:考虑设备的能耗和对环境的影响,在设计中尽量实现能耗的降低和废气的净化处理。
四、个人观点和理解苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计是一个复杂而又具有挑战性的工作。
在设计过程中,需要综合考虑流体力学、传热传质、化工原理等多个学科知识,同时结合工程实践进行现场验证和调整。
我认为,这是一个需要综合能力和实践经验的课程设计,也是对工程师综合素质的一种全面考察。
对于这个课程设计,我希望能够通过实际案例和数据分析,更加深入地理解塔式精馏的原理和应用,为将来的工程实践做好充分的准备。
五、总结通过对苯-甲苯连续精馏筛板塔课程设计的讨论,我们对这一领域的工程实践和研究有了更深入的了解。
在课程设计中,需要关注塔板结构设计、操作条件选择、传热传质优化以及能耗与环保等方面,以期实现高效、低能耗的连续精馏过程。
课程设计也需要结合实际案例和数据分析,为工程实践做好充分的准备。
希望通过本文的共享,能够为相关领域的工程师和研究人员提供有益的参考和启发。
课程设计说明书作者: XXXX 学号:XXXXX系(院): XXXXXXXXXXXX专业: XXXXXXXXXXXX题目: 苯-甲苯筛板精馏塔的设计XXXXXXXXXXXXXXXX指导者:XXXXXXXXXX2010 年 6 月化工原理课程设计说明书中文摘要XXXXXXXXXXXX化工原理课程设计任务书专业:化学工程与工艺班级:XX 姓名:XXX 学号:XXX设计日期:2010 年 6 月21 日至2010 年7 月 2 日设计题目:苯-甲苯筛板精馏塔的设计设计条件:进料量 F = 160 kmol/h进料组成x= 0.55 (摩尔分率)F进料温度t F= 泡点温度产品要求x= 96%D回收率 = 94%设计内容:1、精馏塔的物料衡算;2、塔板数、压降的计算;3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4、精馏塔的相关工艺尺寸计算;5、绘制精馏塔设计条件图。
指导教师:XX2010年 6 月目录1. 引言 (6)1.1 塔设备的分类 (6)1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (6)1.3 设计条件 (6)1.4 问题研究 (6)2. 板式塔的设计 (6)2.1 工业生产对塔板的要求 (6)2.2 设计方案的确定 (7)2.2.2 操作压力的选择 (7)2.2.3 进料热状况的选择 (7)2.2.4 加热方式的选择 (7)2.2.5 回流比的选择 (7)3 工艺流程图 (7)4. 工艺计算及主体设备的计算 (8)4.1 精馏塔的物料衡算 (8)4.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (8)4.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (8)4.1. 3 物料衡算 (8)4.2 塔板数的确定 (9)4.2.1 理论板层数NT的求取 (9)4.2.2 实际板层数的求解 (9)4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算 (9)4.3.1 操作压力的计算 (10)4.3.2 操作温度计算 (11)4.3.3 平衡摩尔质量的计算 (11)4.3.4 平均密度的计算 (12)4.3.5 液体平均表面张力计算 (13)4.3.6 液体平均粘度计算 (13)4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)4.4.1 塔径计算 (14)4.4.2 精馏塔有效高度的计算 (15)4.5. 塔板主要工艺尺寸的计算 (15)4.5.1 溢流装置计算 (15)4.5.2 塔板布置 (16)4.6. 筛板的流体力学验算 (17)4.6.1 塔板压降 (17)4.6.2 液面落差 (18)4.6.3 液沫夹带 (18)4.6.4 漏液 (19)4.6.5 液泛 (19)4.7 塔板负荷性能图 (19)4.7.1 漏液线 (20)4.7.2 液沫夹带 (20)4.7.3 液相负荷下限线 (21)4.7.4 液相负荷上限线 (21)4.7.5 液泛线 (22)5. 辅助设备的草图及选型 (24)5.1 回流冷凝器 (24)5.2 再沸器 (25)结束语 (27)参考文献 (27)引言1.1 塔设备的分类塔设备是能够实现蒸馏的气液传质设备,广泛应用于化工、石油化工、石油等工业中,其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或喷射的方式穿过板上的液层,进行传质于传热。
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,属于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(有时也采用并流向下)流动,气体两相密切接触进行传热与传质。
在正常操作过程中,气相为连续相,液相为分散相,气相组成呈连续变化,属于微分接触逆流操作过程。
1.2 塔设备在化工生产中的作用和地位精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下,各组分的饱和蒸汽压不同这一性质,使液相中的轻组分转移到汽相中,汽相中的重组分转移到液相中,从而达到分离的目的。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
在化工生产中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各个方面,都有非常重大的影响。
1.3 设计条件进料量每小时160千摩尔,原料中含苯55%(摩尔分率),以沸点状态送入塔内。
要求塔顶馏出物含苯96%(摩尔分率),塔釜残液中含苯不大于4%,操作回流比取最小回流比的2.5倍。
1.4 问题研究本设计是针对苯—甲苯的分离而专门设计的塔设备。
根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布,求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度,又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。
之后,计算塔板数、塔径等。
根据这些计算结果进行了塔板结构的设计等。
计算和设计这些之后进行了有关的力学性能计算和一系列的校核。
2.板式塔的设计2.1 工业生产对塔板的要求:①通过能力要大,即单位塔截面能处理的气液流量大。
②塔板效率要高。
③塔板压力降要低。
④操作弹性要大。
⑤结构简单,易于制造。
在这些要求中,对于要求产品纯度高的分离操作,首先应考虑高效率;对于处理量大的一般性分离(如原油蒸馏等),主要是考虑通过能力大。
2.2设计方案的确定2.2.1装置流程的确定精馏装置包括精馏塔,原料预热器,再沸器,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不同,可分为连续精馏和间歇精馏两种流程。
在本次的设计中,是为分离苯—甲苯混合物。
对于二元混合物的分离,应该采用连续精馏流程。
2.2.2操作压力的选择蒸馏过程按操作压力不同,可分为常压蒸馏,减压蒸馏和加压蒸馏。
一般除热敏性物系外,凡通过常压分离要求,并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系,都应采用常压精馏。
根据本次任务的生产要求,应采用常压精馏操作。
2.2.3进料热状况的选择蒸馏操作有五种进料热状况,它的不同将影响塔内各层塔板的汽、液相负荷。
工业上多采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料,通常用釜残液预热原料。
所以这次采用的是泡点进料。
2.2.4加热方式的选择由于采用泡点进料,将原料液加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却后送至储罐。
2.2.5回流比的选择回流比是精馏操作的重要工艺条件,其选择的原则是使设备费用和操作费用之和最低。
苯—甲苯混合液是属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2.0倍。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔顶产品经冷却后送至储罐。
3工艺流程图板式塔主要由筒体、封头、塔内构件(包括塔板、降液管和受液盘)、人孔、进出口管和群座等组成。
按照塔内气、液流动的方式,可将塔板分为错流与逆流塔板两类。
工业应用以错流式塔板为主,常用的由泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等。
此次设计按照要求选用筛板塔来分离苯-甲苯系。
4.工艺计算及主体设备的计算4.1 精馏塔的物料衡算苯的摩尔质量=78.11 kg/kmol甲苯的摩尔质量=92.13 kg/kmol原料处理量F=160 kmol/h进料苯的摩尔分率x=0.55F塔顶苯的摩尔分率x=0.96D塔顶易挥发组分的回收率η=94%总物料衡算:F = D + W 易挥发(苯)组分衡算:W F D WF x D x x ⨯=⨯+⨯塔顶易挥发组分(苯)的回收率:η=D D 100%F Fx x ⨯⨯⨯联立解得 94%1600.55/86.2/0.96FDF x D m ol h m ol hx η⨯⨯⨯⨯===16086.273.8/W F D m ol h =-=-= 1600.5586.20.960.07173.8F DW F x D x x W⨯-⨯⨯-⨯===4.2 塔板数的确定4.2.1理论板层数T N 的求取苯--甲苯属理想物系,可采用图解法求理论板层数。
①由手册查得苯--甲苯物系的气液平衡数据,绘出x-y 图,见图1。
②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。
在图1中对角线上,自点e (0.55,0.55)作垂线ef 即为进料线(q 线),该线与平衡线的交点坐标为 q y = 0.75 q x = 0.55 故最小回流比为R min =0.960.75 1.050.750.55D q q qx y y x --==--取操作回流比为R=2错误!未找到引用源。
=2错误!未找到引用源。
1.05=2.1 ③求精馏塔的气、液相负荷2.186.2181.02/L RD m ol h ==⨯=(1)(2.11)86.2267.22/V R D mol h =+=+⨯= '181.02160341.02/L L F m ol h =+=+= '267.22/V V m ol h ==④求操作线方程 精馏段操作线方程181.0286.20.960.6770.310267.22267.22D L D y x x x x V V =+=+⨯=+提留段操作线方程'341.0273.8'0.071 1.2760.0196''267.22267.22W L W y x x x x V V =-=-⨯=-⑤图解法求理论塔板数采用图解法求理论塔板数,如图1所示。
求解结果为: 总理论板层数 N T = 10.5(包括再沸器) 进料板位置 N T = 5错误!未找到引用源。
图1 图解法求理论板层数4.2.2实际板层数的求解 精馏段实际板层数N 精=47.6980.52=≈提留段实际板层数N 提=6.512.5130.52=≈4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算以精馏段为例进行计算 4.3.1操作压力的计算 设塔顶表压 P 表 = 4 kPa塔顶操作压力 P D = 101.3 + 4 =105.3 kPa 每层塔板压降 ΔP = 0.7 kPa进料板压力 P F = 105.30.78110.9+⨯= kPa 精馏段的平均压力 105.3110.9108.12m P +== kPa4.3.2操作温度计算依据操作压力,由泡点方程通过试差法计算出泡点温度,其中苯、甲苯的饱和蒸气压由 安托尼方程计算,计算过程略。
计算结果如下: 塔顶温度 t D =82.1℃ 进料板温度 t F =泡点温度确定在110.9kPa 下溶液的泡点需采用试差法。
经过几次试差后, 得到泡点 t = 92 ℃ 进料板温度 t F = 92℃精馏段平均温度 t m =(82.l +92)/2 = 87.05℃ 4.3.3 平衡摩尔质量的计算 塔顶平均摩尔质量计算由x D = y 1= 0.96, 查平衡曲线(见图1),得x 1 = 0.889M VDm = 0.96⨯ 78.11 + (1-0.96) 92.13 = 78.67kg/kmol M LDm =0.889 ⨯78.11 + (1-0.889) 92.13 = 79.67kg/kmol进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板(见图1),得y F = 0.702查平衡曲线 (见图1),得x F = 0.495M VFm = 0.702 ⨯78.11 + (1-0.702) 92.13 =82.29kg/kmol M LFm =0.495 ⨯ 78.11 + (1-0.495) 92.13 = 85.19kg/kmol精馏段平均摩尔质量M Vm = ( 78.67+82.29) /2 = 80.48kg/kmol M Lm = (79.67 + 85.19) / 2 = 82.43kg/kmol4.3.4平均密度的计算 ①气相平均密度计算由理想气体状态方程计算,即Vm ρ=mVm m RT M P =108.180.488.314(87.05273.15)⨯⨯+ = 2.91kg/m 3②液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算,即1i ii aρρ=∑塔顶液相平均密度的计算 由t D =82.1℃,查手册得A ρ = 812.7 kg/m 3B ρ = 807.9 kg/m 3LD m ρ =1(0.96/812.70.04/807.9)+ =812.5kg/m 3进料板液相平均密度的计算 由t F =92℃,查手册得A ρ= 734.1kg/m 3B ρ = 734.3 kg/m 3进料板液相的质量分率a A =0.49578.110.49578.110.50592.13⨯⨯+⨯ = 0.4541734.20.4540.546()734.1734.3LFm ρ==+精馏段液相平均密度为L m ρ=(812.5+734.2)/2 = 773.35kg/m 34.3.5液体平均表面张力计算 液相平均表面张力依下式计算,即Lm iix σσ=∑塔顶液相平均表面张力的计算 由t D =82.1℃,查手册得A σ=21.24 mN/mB σ =21.42 mN/mL D m σ= 0.96+⨯24.210.04⨯21.42 = 21.25mN/m进料板液相平均表面张力的计算 由t F =92℃,查手册得A σ=19.82mN/mB σ =20.61mN/m0.49519.820.50520.61=20.22mN /m LFm σ=⨯+⨯精馏段液相平均表面张力为L m σ错误!未找到引用源。