课程设计完整修订版
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前言 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、全塔德平均挥发度,又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提留段的汽、液两相得流量。之后,计算塔板数、塔径等。根据这些计算结果再进行塔板结构的设计。然后再进行了有关力学性能计算和一系列的校核。 本设计主要从三个方面1.塔的工艺计算2.结构设计3.强度校核,设计了苯——甲苯的常压精馏塔。在工艺方面我主要是根据原料的基本参数对物料衡算、塔板数计算、塔结构设计、等方面进行计算和设计,其中重点对塔板数、塔板结构进行了详细的分析。塔德工艺计算直接关系到整个设计的成与败。在结构设计部分对裙座、人孔、一些重要的接管及塔的内件的位置进行了设计,同时还对一些焊接结构进行了说明。 由于能力以及实践还有许多不足,所以在整个设计过程中,难免有些欠妥之处,希望老师能够批评指正。
杨丰林 二O一二年五月 目录 (一)精馏流程的确定 ........................................ 4 (二)塔的物料衡算 .......................................... 4 1.阅文献,整理有关物性数据 ...................................................................... 4 2.料夜及塔顶、塔底产品的摩尔分数 .......................................................... 5 3.平均摩尔质量 .............................................................................................. 5 4.物料衡算 ...................................................................................................... 6 (三)理论板数的确定 ........................................ 6 1.理论塔板数NT的求取 ................................................................................ 6 2.全塔总效率 .................................................................................................. 9 3.实际塔板数pN ............................................................................................. 9
(四)塔的工艺条件及物性数据计算 ........................... 10 1.操作压力mp ................................................................................................ 10 2.温度mt ......................................................................................................... 10 3.平均摩尔质量M ........................................................................................ 10 4.平均密度m ................................................................................................ 11 5.液体表面张力m ........................................................................................ 12 6.液体年度mL, .............................................................................................. 12
(五)精馏段气液负荷计算 ................................... 12 (六) 塔和塔板的主要工艺尺寸计算 ............................ 13 1.塔径 ............................................................................................................ 13 2.溢流装置 .................................................................................................... 14 3.塔板布置及浮阀数目及排列 .................................................................... 17 (八)塔板流体动力学校核 ................................... 18 1.气相通过浮阀塔板的压力降,由 ............................................................ 18 2.淹塔 ............................................................................................................ 18 3.雾沫夹带 .................................................................................................... 19 (九)塔板符合性能图 ....................................... 20 1.雾沫夹带线 ................................................................................................ 20 2.液泛线 ........................................................................................................ 20 3.液相负荷线 ................................................................................................ 21 4.漏液线 ........................................................................................................ 21 5.液相负荷下限线 ........................................................................................ 21 (十)浮阀塔的工艺计算结果总表 ............................. 23 (十一)符号说明 ........................................... 24 (十二)参考文献 ........................................... 26 (十三)后语 ............................................... 27 年产量为7.4万吨的浮阀精馏塔设计 在常压连续浮阀精馏塔中精馏分离含苯35%的苯-甲苯混合液,要求塔顶馏出液中喊苯量不小于93%,塔底釜液中含苯不大于2%(以上均为质量分数)。年产能力6.6万吨(生产时间300天/年) 已知参数:(1)原料预热到泡点入塔; (2)塔顶采用全凝器泡点回流; (3)塔釜采用间接饱和水蒸气加热; (4)回流比min0.2~1.1RR,由设计者设计而定; (5)塔顶压力为KPa4
设计计算 (一)精馏流程的确定 苯-甲苯混合料液经预热器加尔至泡点后,用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热踏地产品经冷却后送入贮槽。工艺流程图略。 (二)塔的物料衡算 1.阅文献,整理有关物性数据 (1)苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 相对分子质量 沸点/℃ 临界温度/℃ 临界压力/kPa 苯(A) 66
HC 78.11 80.1 288.5 6833.4
甲苯(B) 366
CHHC 92.13 110.6 318.57 4107.7 (2)常压下苯和甲苯的气液平衡数据 温度t/℃ 液相中苯的摩尔分数 x 气相中苯的摩尔分数 y 温度t/℃ 液相中苯的摩尔分数 x 气相中苯的摩尔分数 y 110.56 0.00 0.00 90.11 55.0 75.5 109.91 1.00 2.50 88.80 60 79.1 108.79 3.00 7.11 87.63 65.0 82.5 107.61 5.00 11.2 86.52 70.0 85.7 105.05 10.0 20.8 85.44 78.0 88.5 102.79 15.0 29.4 84.40 80.0 91.2 100.75 20.0 37.2 83.33 90.0 95.9 98.84 25.0 44.2 82.25 95.0 98.0 97.13 30.0 50.7 81.11 95.0 98.0 95.58 35.0 56.6 80.66 97.0 98.8 94.09 40.0 61.9 80.21 99.0 99.61 92.69 45.0 66.7 80.01 100.0 100.0 91.40 50.0 71.3