分离乙醛和甲苯的混合物的精馏塔设计

课程设计---苯-甲苯混合液分离精馏塔设计吉林化工学院化工原理课程设计题目苯-甲苯混合液分离精馏塔设计教学院化工与生物技术工程学院专业班级化工1102 学生姓名学生学号 11110223 指导教师潘高峰2013年12月1日课程设计任务书适用于1102级化学工程与工艺专业：学号：21～40号1、设计题目：苯-甲苯混合液分离精馏塔设计2、设计基本条件：（1）操作压力（塔顶）：常压；（2）进料温度：t F=t B（泡点）；（3）塔顶产品苯含量：x D=0.98 (质量分率)；（4）塔釜液含苯含量不大于0.02（质量分数）；（5）年运行时间7200小时；（6）塔板采用筛板；（7）塔顶采用全冷凝、泡点回流；（8）塔釜采用饱和蒸汽间接加热；3、设计任务：（1）完成精馏塔工艺设计计算、设备设计计算（物料衡算、能量衡算和设备计算）；（2）精馏塔附属设备的简单计算和选用（换热器、泵、贮罐等）；（3）撰写设计说明书（word文档上机打印）；（4）绘制精馏塔工艺条件图（计算机绘图软件独立设计绘制（A4图纸，尺寸297 mm×mm 210）；组织并绘制苯/甲苯精馏工艺流程图（手工绘制（A3图纸，尺寸420mm×297mm）。

4、分组情况：按照苯质量分率和年处理量不同分组如下，目录绪论 (6)第一节概述 (7)1.1 精馏操作对塔设备的要求 (7)1.2 板式塔类型 (7)1.2.1 筛板塔 (7)1.2.2 浮阀塔 (7)1.3 精馏塔的设计步骤 (7)第二节设计方案的确定 (8)2.1 操作条件的确定 (8)2.1.1 操作压力 (8)2.1.2 进料状态 (8)2.1.3 加热方式 (8)2.1.4 冷却剂与出口温度 (8)2.1.5 热能的利用 (8)2.2 确定设计方案的原则 (8)第三节板式精馏塔的工艺计算 (9)3.1 物料衡算与操作线方程 (9)3.1.1常规塔 (10)3.1.2直接蒸汽加热 (17)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (20)4.1 塔的有效高度和板间距的初选 (20)4.1.1 塔的有效高度 (20)4.1.2 板间距的初选 (20)4.2 塔径 (22)4.2.1 初步计算塔径 (22)4.2.2 塔径的圆整 (23)4.2.3 塔径的核算 (24)第五节板式塔的结构 (28)5.1塔的总体结构 (28)5.2 塔体总高度 (32)5.2.1塔顶空间H D (31)5.2.2 人孔数目 (31)5.2.3 塔底空间H B (31)5.3 塔板结构 (33)5.3.1 整块式塔板结构 (31)第六节精馏装置的附属设备 (411)6.1 回流冷凝器 (31)6.2 管壳式换热器的设计与选型 (33)6.2.1 流体流动阻力（压强降）的计算 (33)6.3 再沸器 (35)6.4离心泵的选择........................................................36结论.. (39)主要符号说明 (41)结束语 (43)参考文献 (44)附录 (45)摘要本次设计,主要以苯和甲苯为实验物系，在给定的操作条件下对板式精馏塔进行物料和热量衡算。

《食品工程原理》课程设计设计题目甲苯-乙苯精馏塔设计目录1、概述 (4)1.1设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3设计条件及主要物性参数表 (4)1.4设计内容 (4)1.5设计方案选定 (5)2、精馏塔的物料衡算 (5)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (5)2.2物料衡算 (6)3、塔板数的确定 (6)3.1.理论板层数NT 的求取 (6)3.2图解法求理论板层数 (8)3.3实际塔板数N p的求取 (8)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操作温度计算 (9)4.3平均摩尔质量的计算 (9)4.4 平均密度计算 (9)4.5 液体平均表面张力的计算 (11)5、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12)5.1 塔径的计算 (12)5.2 精馏塔有效高度的计算 (13)6、塔板主要工艺尺寸的计算 (13)6.1 精馏段溢流装置的计算： (13)6.2塔板布置 (14)7.塔板流动性能的校核 (14)7.1液沫夹带的校核 (14)7.2塔板压降 (15)7.3 降液管液泛校核 (15)8、塔板负荷性能图 (16)8.1精馏段塔板负荷性能图 (16)9、板式塔的结构与附属设备的计算和选型 (19)9.1塔体的空间 (19)9.2精馏塔的附属设备 (19)10、所设计筛板与塔结构的主要结果汇总于下表 (19)11、主要接管尺寸的选取 (20)11.1进料管 (20)11.2回流管 (20)11.3釜液出口管 (21)11.4塔顶蒸汽管 (21)11.5加热蒸汽管 (21)12、设计中的符号说明 (21)13、参考文献 (24)14、结束语 (24)1、概述1.1设计题目甲苯—乙苯精馏装置设计1.2 设计目的1.2.1 通过甲苯-乙苯精馏装置设计，熟悉蒸馏装置的原理1.2.2加强对“食品科学与工程”及其化工原理知识的综合应用能力。

1.2.2提高自己分析与解决工程的实际问题的能力。

化工基础课程设计---分离苯—甲苯混合液的筛板塔工艺设计枣庄学院化学化工与材料科学学院2009级本科三班1.2组指导老师：戎欠欠序言课程设计是“化工基础”的一个总结性教案环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识来解决某一设计任务的一次训练，在整个教案划中它起着培养学生独立工作能力的重要作用。

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，精馏过程在能量剂驱动下，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-甲苯混合液的筛板塔工艺设计，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。

目录第一章绪论 (1)1.1 精馏塔简介 (1)1.2筛板塔的优缺点...........................................................................................1第二章设计方案的确定 (2)2.1 任务书 (3)2.2 设计方案的选定及基础数据的搜集 (3)2.2.1 确定设计方案的原则 (3)2.2.1.1 满足工艺和操作的要求 (3)2.2.1.2 满足经济上的要求 (4)2.2.1.3 保证安全生产 (4)2.2.2 设计方案的选定 (4)2.2.3 基础数据的搜集..................................................................................5第三章板式塔的工艺计算 (7)3.1 板式塔的物料衡算 (7)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7)3.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量及物料衡算 (7)3.2 塔板数的确定 (8)3.2.1 理论板数的求取 (8)3.3全塔热量衡算...............................................................................................11第四章板式塔主要工艺尺寸的确定 (12)4.1 塔径的计算 (12)4.2 溢流装置的设计 (13)4.3 塔板设计 (13)4.4 筛板的流体力学验算 (15)第五章塔附件设计 (16)5.1 筛板塔的附属设备 (16)5.1.1 冷凝器的选择 (16)5.1.2 再沸器的选择 (16)5.2 进料管尺寸的确定 (17)第六章个人心得体会及改进意见 (17)参考文献 (18)第一章绪论1.1 精馏塔简介在炼油、化工、医药等工业中，精馏操作是分离液体混合物的最常见手段，其操作原理是利用液体混合物中各组分挥发度的不同，在气液两相接触处时，易挥发组分向气相传递，难挥发组分向液相传递，使混合物达到一定程度的分离，用以实现精馏操作的气液传质设备即精馏塔，其基本功能是提供气液两相充分的接触机会，使物质和热量的传递充分有效的进行；在气液两相接触之后，还使气液两相能及时分开，尽量减少相互夹带。

摘要目前用于气液分离的传质设备主要采用板式塔，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏过程。

浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面都比较优越。

其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平进入塔板上液层进行两相接触，浮阀可根据气体流量的大小上下浮动，自行调节。

其中精馏塔的工艺设计计算包括塔高、塔径、塔板各部分尺寸的设计计算，塔板的布置，塔板流体力学性能的校核及绘出塔板的性能负荷图。

关键词：气液传质分离；精馏；浮阀塔IAbstractCurrently，the main transferring equipment that used for gas-liquid separation is tray column. For the separation of binary, we should use a continuous process.The advantages of the float value tower lie in the flexibility of operation, efficiency of the operation, pressure drop, producing capacity, and equipment costs. Its main feature is that there is a floating valve on the hole of the plate, then the air can come into the tray plate at a steady rate and make contract with the level of liquid, so that the flow valve can fluctuate and control itself according to the size of the air.The calculations of the distillation designing include the calculation of the tower height, the tower diameter, the size of various parts of the tray and the arrangement of the tray, and the check of the hydrodynamics performance of the tray.And then draw the dray load map.Key words：gas-liquid mass transfer；rectification；valve towerII目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章前言 .. (1)1.1苯、甲苯在工业中的用途. (1)1.2精馏原理及其在工业生产中的应用 (1)1.3精馏操作的特点及其对塔设备的要求 (3)1.4常用板式塔的类型及本设计的选型 (3)1.5本设计所选塔的特型 (3)第2章流程的确定和说明 (4)2.1设计思路 (4)2.2设计流程 (4)第3章精馏塔的工艺计算 (6)3.1物料衡算 (6)3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (6)3.1.2 原料液和塔顶及塔底产品的平均摩尔质量 (6)3.1.3 物料衡算 (6)3.2塔板数的确定 (7)3.2.1理论塔板层数N T的求取 (7)3.2.2绘t-x-y图和x-y图 (7)3.2.3最小回流比及操作回流比的确定 (8)3.2.4精馏塔气、液相负荷的确定 (8)3.2.5求操作线方程 (8)3.2.6求理论板层数 (9)3.2.7实际塔板数的求取 (9)3.3精馏塔的工艺条件及有关物性的计算 (9)3.3.1操作压力计算 (9)3.3.2操作温度计算 (9)3.3.3平均摩尔质量计算 (10)3.4平均密度计算 (10)III3.4.1气相平均密度计算 (10)3.4.2液相平均密度计算 (10)3.5液体平均表面张力计算 (11)3.6液体平均黏度计算 (12)3.7全塔效率计算 (12)3.7.1全塔液相平均粘度计算 (12)3.7.2全塔平均相对挥发度计算 (13)3.7.3全塔效率的计算 (13)3.8精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)3.8.1塔径的计算 (14)3.9精馏塔有效高度的计算 (15)3.10塔板主要工艺尺寸的计算 (16)3.10.1溢流装置计算 (16)3.10.2堰长l W (16)3.10.3溢流堰高度h W (16)3.10.4弓形降液管宽度W d和截面积A f (16)3.10.5降液管底隙高度h0 (17)3.11塔板布置 (17)3.11.1塔板分布 (17)3.11.2边缘区宽度确定 (17)3.11.3开孔区面积计算 (17)3.11.4筛孔计算及其排列 (18)3.12筛板的流体力学验算 (18)3.12.1干板压降hd计算 (18)3.12.2气体通过液层的阻力h L计算 (19)3.12.3液体表面张力的阻力hσ计算 (19)3.12.4液面落差 (19)3.13液沫夹带 (20)3.14漏液 (21)3.15液泛 (21)3.16塔板负荷性能图 (22)3.16.1漏液线 (22)IV3.16.2液沫夹带线 (23)3.16.3液相负荷下限线 (23)3.16.4液相负荷上限线 (24)3.16.5液泛线 (24)3.17塔板主要结构参数表 (26)第4章结论 (28)主要符号说明 (29)参考文献 (32)致谢 (33)V第1章前言1.1苯、甲苯在工业中的用途.我国纯苯消费结构如下：2 7．2 5％用于合成苯乙烯，聚酰胺树脂(环己烷) 约占12．6 5％，苯酚约占11．3 7％，氯化苯约占l0．98％，硝基苯约占9．8％，烷基苯约占7．8 4％，农用化学品约占5．56％，顺酐约占4．7l％，其它医药、轻工及橡胶制品业等约占9．84％。