化工原理课程设计

薀设计题目： 甲苯混合液浮阀塔设计

莈化工原理课程设计蝿专 业： 过程装备与控制工程

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袄班 级： 10 级过控二班

袄学 号： 201009104225

薀学生姓名： 陶冬冬

袅指导教师： 胥桂萍 蝿专 业： 过程装备与控制工程

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2013 年 07 月 01 日

板式塔设计任务书

螀一、设计题目 苯-甲苯混合液 浮阀 精馏塔设计

螇二、设计条件

螆1、年处理量：苯 -甲苯混合液 8 吨/小时；

膀 2、泡点进料，进料苯含量为 41%（质量分率，下同）；

肇 3、塔顶苯含量不低于 96%；塔底苯含量不高于 4%

莆 4、塔顶压力 4Kpa（表压）；单板压降≤0.7Kpa；常压操作（ 101.325kpa）；

蒂 5、回流比 R /Rmin：自取

莁三、设计任务

膇完成精馏塔工艺设计，运用最优化方法确定最佳操作参数；精馏设备设计，

有关附属设备的设计和选用； 绘制生产工艺流程图， 塔板结构简图和塔板负荷性 能图；编制设计说明书。

蒃1、设计方案的确定及工艺流程的说明；

膄2、精馏塔的物料衡算；

膀3、塔板数的确定；

芇4、精馏塔的工艺条件及有关的物性数据的计算。

袄5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算；

蚂6、塔板主要工艺尺寸的计算；

衿7、塔板流体力学的验算；

莇8、塔板负荷性能图；

芅9、精馏塔接管尺寸计算；

莃10、塔顶冷凝器、塔底再沸器选型计算；

羂11、绘制生产工艺流程图；

莇12、绘制塔板结构简图；

蚅13、绘制精馏塔设计条件图；

螁14 、对设计过程的评述和有关问题的讨论；

蚀四、设计要求

蒇1、设计步骤详细清楚，每项设计结束后列出计算结果明细表；

肆2、选用的计算公式、图表、数据正确并注明来源，符号和单位要统

蒃3、要求能用计算机软件来辅助设计及绘图。

葿4、设计说明书要求字迹工整，装订成册上交 薇五、设计时间： 两周

膃芁

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。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。

芈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， 使易挥发组 分由液相向气相转移， 难挥发组分由气相向液相转移， 实现原料混 合液中各组分的分离。 根据生产上的不同要求， 精馏操作可以是连 续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用恒沸精馏或萃取精馏等特 殊方法进行分离。 本设计的题目是苯 -甲苯连续精馏浮阀塔的设计， 即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯， 采用 连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。

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螇目录

芀 1 、设计方案的确定与说明 ................................. 7

袂1.1 苯-甲苯物性 . ........................................................... 7

羆 1.2 操作条件的确定 .................................. 7

羄 1.2.1 操作压力 ................................. 7

肂 1.2.2 进料状态 ................................. 8

蚀 1.2.3 加热方式 ................................. 8

肆 1.2.4 冷却剂与出口温度 .............................. 8

莄 1.2.5 热能的利用 ............................... 9

螄 1.3 确定设计方案的原则 ................................ 9

荿 1.3.1 满足工艺和操作的要求

膆 1.3.2 满足经济上的要求 ................................. 10

螅 1.4 本设计方案的流程和概述 .............................. 10

膂 2、塔板的工艺设计 .................................... 11

膈2.1 塔物料衡算 . ......................................................... 11

芆 2.1.1 原料液及塔顶、塔顶产品摩尔分率的计算 ..................... 11

膆 2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 ..................... 11

羄 2.1.3 物料衡算 .............................. 11

膁 2.2 塔板数的确定 . ....................................................... 12

莅 2.2.1 挥发度的确定 ............................... 12

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2.2.2 回流比 R 的求取 .............................

12

莂

2.2.3 实际板数的求取 ..............................

12

羀 2.3 精馏塔的工艺条件及有关物性的计算 ....................... ... 13

蒅 2.3.1 操作压力计算 ............................... 13

蚄

2.3.2 操作温度的计算 ..............................

14

肄 2.3.3 平均摩尔质量的计算 ............................ 14

蝿 2.3.4 平均密度的计算 .............................. 14

蝿 2.3.5 液体的平均表面张力的计算 ........................... 15

肅 2.3.6 液体平均粘度计算 ............................. 16

薂 2.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ............................ 16

螂 2.4.1 塔径的计算 ............................... 16

衿 2.4.2 精馏塔有效高度的计算 ............................ 17

蒆 2.5 塔板工艺结构尺寸的计算 ............................. 17

芄 2.5.1 溢流装置计算 ............................... 17

薁2.5.2 浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 . ......................................... ... 19

罿 2.6 塔板流体力学验算 ................................ 20

袇 2.6.1 计算气相通过浮阀塔板的压降 .......................... . 20

蚁 2.6.2 液泛 .................................. 33

艿 2.6.3 计算雾沫夹带量 .............................. 23

聿2.7 精馏段塔板负荷性能图 . .................................................. 24

肃 2.7.1 雾沫夹带上限线 .............................. 24

蒃 2.7.2 液泛线 .................................

25

肈

2.7.3 液相负荷上限线 ..............................

27

腿 2.7.4 气体负荷下限线（漏液线） ...........................

...................................... 27

蒄

2.7.5 液相负荷下限线 ....................................

..................................... 27

袁 2.8 浮阀塔设计结果汇总 . ...................................................

29

肁

3 、 附属设备及主要附件的选型计算 ...............................

30

艿3.1 接管尺寸计算 . .......................................................

30

袅 3.1.1 进料管 .................................

30

薃

3.1.2 回流管 .................................

30

袀 3.1.3 塔底出料管 ...............................

30

芈

3.1.4 塔顶蒸汽出料管 ..............................

30

芆

3.1.5 塔底进气管 ...............................

49

肁 3.1.6 筒体和封头 ...............................

31

虿 3.1.7 除沫器 ................................. 31