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板式浮阀塔的设计项目计划书

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板式浮阀塔的设计计划书

一.设计任务书

1.1设计题目：

板式浮阀塔的设计

1.2设计原始数据:

⑴处理量： 28603.7136 （吨/年）。

⑵进料组成：苯、甲苯、乙苯的混合溶液，含甲苯的质量分数为22.94%,含苯的质量分数为0.17%，含乙苯的质量分数为76.89%。

⑶操作条件

1. 釜操作温度：160℃

2. 精馏塔塔顶压强:800mmHg

3. 料状态：泡点进料

4. 离要求：塔顶甲苯的回收率为99.67%,塔釜乙苯的回收率为99.93%

5. 年开工时间：24小时，300天。

1.3设计要求：

为使学生独立完成课程设计，每组1—2名学生，每组学生的原始数据均不.同，理化性质可通过化工设计手册差得。请同学们认真根据自己的原始数据及设计任务进行设计，严禁雷同和抄袭。

1.4设计时间：

2016年12月5日——2016年12月16日

设计学生： 指导老师：

二.精馏塔的设计

2.1精馏塔的物料衡算

2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率

乙苯的相对分子质量MA=106.16kg/kmol

甲苯的相对分子质量MB=134.22kg/kmol

苯的相对分子质量MB=78kg/kmol

256.092/94.2216.106/89.7616.106/89.76FX

9981.016.106/0033.092/9967.092/9967.0DX

WX00075.016.106/9967.092/007.092/007.0

2.1.2物料衡算

对于甲苯-乙苯双组分的连续精馏塔，根据总物料衡算及甲苯的物料衡算可求得馏出液流率D及残液流率W。

进料流量：

hKmolF/03.3524330)16.106/7689.092/2294.0(6.28603713

xWxDxFWDFWDF96768.800075.09981.003.35WDWD

联立解得 hKmolD/97.8 hKmolW/06.26

2.2塔板数的确定

2.2.1 操作回流比： 最小回流比 1minR)())(11(FqDFqDXXXX=06.11256.01)9981.01(06.2256.09981.0

=3.65

操作回流比 38.465.32.12.1minRR

2.2.2相对挥发度

乙苯甲苯℃12.110PP=0712.4830.101=2.107

乙苯甲苯℃113PP=76.5134.108=2.09

乙苯甲苯℃116PP=73.5675.117=2.07

乙苯甲苯℃119PP=6279.127=2.06

乙苯甲苯℃125PP=97.7386.149=2.025

乙苯甲苯℃128PP=55.8096.161=2.01 =2.06

2.2.3求操作线方程

⑴精馏段操作线方程

1855.0814.0138.49981.0138.438.4nXXn

⑵提馏段操作线方程为

4.3831.7403.352886.3903.35197.8 0.53860.46x1855.09974.01855.0855.01Rxx1RRynDn1nnx.79833.461061.38855.0qFRDqFLL =00040.054.106.2631.7400075.006.2606.2631.7431.74nnXX

平衡关系：

nnnyyX06.106.2

0.00033-1.13X822.8375.790026.0822.8822.8375.79375.79W-LWX-XW-LLynwn1nnXnnyyX1n精馏段操作线方程 用相平衡方程 提馏段操作线方程 用相平衡方程

9981.01y 1x=0.9960 2581.021y 21x=0.1445

9962.02y 2x=0.9921 2221.022y 22x=0.1217

3y=0.993 3x=0.9856 1870.023y 23x=0.1004

4y=0.9877 4x=0.9740 1542.024y 24x=0.0813

5y=0.9783 5x=0.9553 1248.025y 25x=0.0647

6y=0.9631 6x=0.8267 0992.026y 26x=0.0507

7y=0.9398 7x=0.8833 0776.027y 27x=0.0392

9045.08y 8x=0.8213 0599.028y 28x=0.0300

854.09y 9x=0.739 0458.029y 29x=0.0227

787.010y 10x=0.641 0345.030y 30x=0.0170

707.011y 11x=0.539 0257.031y 31x=0.0126

624.012y 12x=0.448 0190.032y 32x=0.0093

550.013y 13x=0.372 0139.033y 33x=0.0067

4883.014y 14x=0.316 0099.034y 34x=0.0048

4427.015y 15x=0.278 0069.035y 35x=0.0033 2.2.3图解法求理论板层数

总理论塔板数NT=39块。第16块板加料，其中精馏段NT1=15块,提馏NT2=23块

2.2.4实际塔板数Np的求取

精馏段： 600.0)212.009.2(09.4245.0

所以Np1=NT1/0.6=27块；

提留段：所以NP2=NT2/0.6=39块；

总塔板数：NP=Np1+Np2=66块。

全塔效率：

相对挥发度

由

由

4119.016y 16x=0.2537

3902.017y 17x=0.2370 0027.037y 37x=0.0014

3645.018y 18x=0.2177 0017.038y 38x=0.00082

3348.019y 19x=0.1910 00086.039y 39x=0.0004

2937.020y 20x=0.1679

503.0231.08782.349.049.0245.0245.011LET由

所以精馏段的平均相对挥发度：

表1 按托尼方程常数

Antoine方程常数

物质 A B C 温度范围℃

甲苯 6.07954 1344.8 219.482 6～137

乙苯 6.08208 1424.255 213.06 26～163

表2 甲苯乙苯气液平衡

图 1

t/℃ 110.62 113 116 119 122

oAP 101.3089 108.3452 117.7550 127.7931 138.4878

oBP 48.0712 51.7611 56.7318 62.0770 67.8163

x 1.0000 0.8755 0.7303 0.5969 0.4738

y 1.0000 0.9364 0.8490 0.7530 0.6477

t/℃ 125 128 131 134 136.324

oAP 149.8675 161.9614 174.7988 188.4096 199.5043

oBP 73.9700 80.5590 87.6044 95.1280 101.2991

x 0.3601 0.2548 0.1571 0.0662 0.0000

y 0.5327 0.4074 0.2710 0.1231 0.0000 2.3塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算

2.3.1操作温度计算

塔顶温度 ：TD＝110.783℃

进料板温度 ：TF＝125.817℃

塔底温度 ：TW＝136.983℃

精馏段平均温度 ：T1＝（110.783＋125.817）/2 = 118.301℃

提馏段平均温度 ：T2＝（125.817＋136.983）/2 = 131.40℃

1塔顶

0.9981

2 进料板平均摩尔质量计算

0.256

3 塔底平均摩尔质量

0.00075

2.3.2塔顶平均摩尔质量计算

⑴精馏段平均摩尔质量

气相：96.15 kg/mol

液相：104.33 kg/mol

⑵提馏段平均摩尔质量

气相：103.20 kg/mol

液相: 104.33 kg/mol

2.3.3平均密度计算

精馏段液相平均密度：754.15 kg/m3

提馏段液相平均密度：761.65 kg/m3

表3 液相甲苯、乙苯在某些温度下的密度

气相平均密度计算：用理想气体状态方程

塔顶操作压力：

每层塔板压降：取为0.7KPa 液相甲苯、乙苯在某些温度下的密度

温度 T/℃ 60 70 80 90 100

ρ kg/m3 甲 苯 829.3 819.7 810 800.2 790.3

乙 苯 831.8 822.8 813.6 804.5 795.2

温度 T/℃ 110 120 130 140 150

ρ kg/m3 甲 苯 780.3 770 759.5 748.8 737.8

乙 苯 785.8 776.2 766.6 756.7 746.6

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浮阀式精馏塔的设计

浮阀式精馏塔的设计

化工原理课程设计

––––浮阀式精馏塔的设计

学校：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

时间：

2 课程设计任务书

一、 设计题目：

分离苯—甲苯混合液的浮阀式精馏塔

二、设计的原始数据及分离要求

1、原料的规格及分离要求：

（1）、生产能力：年处理苯—甲苯混合液6.0万吨

（2）、年开工率：8000小时

（3）、原料组成：苯含量 45%（质量分率）

（4）、进料热状况:饱和液体

（5）、分离要求：塔顶苯含量不低于95%（质量分率）

塔底苯含量不高于5%（质量分率）

2、生产条件：

（1）操作条件：常压

（2）操作温度：原料和产品均为常温（25℃）

（3）塔顶冷凝器：用循环水冷却（进口温度28℃）

（4）塔底在沸器：用饱和水蒸气加热

（5）回流比：取最小回流比的1.4倍

三、设计要求：

1、编制设计说明书

（1）流程的确定及说明

（2）精馏塔的设计计算

（3）浮阀塔盘结构设计和计算

（4）对设计结果讨论

（5）参考文献

2、绘制精馏系统工艺流程图

四、指导教师：李英杰

五、设计时间：2011年12月

3

目 录

前言---------------------------------------------------------------------------------4

1.精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------------------5

1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率---------------------------------------5

1.2．原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量--------------------------------5

浮阀塔设计-过程装备设计-课程设计

浮阀塔设计-过程装备设计-课程设计

课程设计 第 1 页 共 20页

1 引言

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，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯—甲苯的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。

浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中。

1.1 精馏塔对塔设备的要求

1.生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流

动。

2.效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

3.流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

4.有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

5.结构简单，造价低，安装检修方便。

6.能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

1.2 浮阀塔的优点

1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。

2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

课程设计板式精馏塔

课程设计板式精馏塔

成绩

银川能源学院

化工原理课程设计说明书

题目：年处理量23000吨二元精馏浮阀塔设计

学生姓名

杨帅宁

学 号 **********

指导教师

朱鋆珊

院 系 石油化工学院

专业班级 能源化学工程1402班

设计时间 2016.12.5-2016.12.16

化学工程教研室银川能源学院课程设计说明书

I

目 录

摘 要 .............................................................................................................................................. 1

设计任务书....................................................................................................................................... 2

1 概述 .............................................................................................................................................. 4

2 设计方案的确定 ........................................................................................................................... 5

浮阀塔的设计示例

浮阀塔的设计示例

浮阀塔的设计示例

浮阀塔是一种常见的化工设备，用于气体和液体之间的质量传递，尤其是在蒸馏和萃取过程中。下面是一个浮阀塔的设计示例，重点介绍了它的结构和操作原理。

1.设计目标：

本浮阀塔的设计目标是实现高效的质量传递，提高分离效果和产品纯度。同时，保证设备的安全和可靠性，减少设备的能耗和维护成本。

2.结构设计：

该浮阀塔采用垂直立式结构，内部分为多个塔板，每个塔板上安装有浮阀。塔板之间通过气体和液体的穿孔连接。在塔顶设置有进料口和出料口，而在塔底则设置有底流液收集器。此外，还设计了塔壳和塔盖，用于保证设备的结构完整性。

3.操作原理：

浮阀塔的操作原理基于浮阀的作用。浮阀由一个密封球和一个杆连接组成。当从塔底喷射的气体或液体经过塔板时，浮阀的球会被上升的气体或液体推起，从而打开通道，使气体或液体通过浮阀孔进入上方的塔板。当上方的塔板上积聚足够的液体时，浮阀球会被液体推下，关闭通道，使液体停留在上方的塔板上。通过不断重复这个过程，气体和液体之间的质量传递就得以实现。

4.浮阀的设计：

浮阀的设计关键是选择合适的密封球和杆的材料，并确定其尺寸和重量。一般来说，密封球和杆的材料要具有耐腐蚀和耐高温的特性，以满足不同工艺的要求。此外，密封球的尺寸和重量需要根据气体和液体的流速和密度来确定，以保证浮阀的正常运行。

5.设备的操作与维护：

为了确保浮阀塔的高效运行，需要进行定期的检查和维护工作。首先，要检查浮阀是否正常工作，如有必要，需要更换损坏的浮阀。其次，要及时清理塔板上的沉积物，以保证通道的畅通。此外，还需要定期检查塔壳和塔盖的密封性，以防止气体或液体的泄漏。

6.设备的优化改进：

针对该浮阀塔的优化改进措施主要包括以下几个方面：一是改善塔板的结构，增加塔板的布置密度，减小气液间的传质距离，从而提高质量传递效果。二是采用节能技术，如加热和冷凝剂回收，减少能耗和环境污染。三是引入自动控制系统，实现设备的自动化运行和监控，提高生产效率和安全性。