分离苯-甲苯精馏系统设计(另有全套CAD图纸)
课程设计--精馏塔分离苯-甲苯混合物
课程设计--精馏塔分离苯-甲苯混合物目录摘要 (II)Abstract (III)引言 (1)第一章概述 (1)1.1精馏塔设计任务 (2)1.2精馏塔设计方案的选定 (2)第二章精馏塔设计计算 (3)2.1精馏塔物料衡算 (3)2.2塔板的确定 (4)2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)2.4精馏塔的塔体工艺尺度计算 (10)第三章塔附属设备选型及计算 (29)3.1接管 (29)3.2塔体总高度 (30)3.3辅助设备 (32)第四章设计结果汇总 (35)设计小结与体会 (37)符号说明 (38)参考文献 (40)摘要化工生产中所处理的物料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质,生产中为了满足储存,运输,加工和使用的需求,时常需要将这些混合物分离较纯净或几乎纯态的物质。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作, 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。
本设计任务为精馏塔分离苯-甲苯混合物。
对于二元混合物的分离,采用连续精馏过程。
设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送人精馏塔内。
塔顶上升蒸气采用全器冷凝,冷凝液在泡点温度下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系,最小回流比较小,所以在设计中把操作回流比取最小回流比的1.7倍。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
本设计说明书以通过物料衡算,热量衡算,工艺计算,结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的筛板塔以及相关辅助设备的计算。
绘制了精馏塔装配图,精馏工艺流程图。
关键词:筛板塔;苯;甲苯AbstractIn the chemical production processes the material, the intermediary product, the primary product, nearly is the mixture which is composed of certain components, moreover majority is the homogeneous phase material, in the production to satisfy the storage, the transportation, the processing and the use need, often needs these mixture separation for pure or nearly the pure state material.Separation of distillation is the most commonly used liquid mixture of a unit operation, using liquid mixture of all the different points of the volatile, volatile components from liquid to gas transfer, difficult volatile components from gas to liquid transfer. Mixture of raw materials to achieve the various components of the separation process is at the same time heat and mass transfer process.The design task is to separate the benzene - toluene mixture using the distillation tower. For the separation of binary mixtures, we can use a continuous distillation process. In the design, we feed the raw material in the bubble point ,using preheater where the liquid can be heated up to the bubble point and then give it away to the distillation tower. Up top of the tower ,there is a total condenser which can condense the steam. Part of the condensed steam return to the tower in the bubble point, and the rest product is sent to the tank through the total condenser. It is so easy to isolate material system using this system. the minimum return is relatively small, so we take the minimum reflux ratio of 1.7 times of the operating reflux ratio in our design. Tower reacter is heated with indirect steam and the tower bottom product is sent to storage tanks after cooling.The design specification through the material balance, energy balance, technology, structural design and verification and a series of work to design a reasonable possibility of the sieve tower that should use the relation selective evaporation flow,and drawing assemble diagram of distillation tower and PID of distillation.Keywords:Distillation;Sieve tower;Benzene引言化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。
苯―甲苯精馏分离板式塔设计
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。
苯甲苯精馏塔设计
化工原理课程设计常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计班级:化学工程系2011级1班姓名:学号:指导老师:贾鑫老师完成时间:2014年6月26日化工系常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计一、前言1.1设计任务及条件:泡点进料(q=1),塔顶进入全凝器,塔釜间接蒸汽加热,塔板压降:(0.5-0.7)KPa1.2物系用途及性质(1)苯的性质:摩尔质量78.11g/mol,密度0.8786 g/mL,相对蒸气密度(空气=1):2.77,蒸汽压(26.1℃):13.33kPa,临界压力:4.92MPa,熔点278.65 K (5.51 ℃),沸点353.25 K (80.1 ℃),在水中的溶解度 0.18 g/ 100 ml 水,标准摩尔熵So(298.15K):173.26 J/mol·K,标准摩尔热容 Cpo:135.69 J/mol·K (298.15 K),闪点 -10.11℃(闭杯),自燃温度 562.22℃,结构:平面六边形,最小点火能:0.20mJ,爆炸上限(体积分数):8%,爆炸下限(体积分数):1.2%,燃烧热:3264.4kJ/mol,溶解性:微溶于水,可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。
它有机化合物,是组成结构最简单的芳香烃,在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。
苯可燃,有毒。
苯难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环。
(2)苯在工业上的用途:苯是工业上一种常用溶剂,主要用于金属脱脂。
苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。
苯在工业上最重要的用途是做化工原料。
苯可以合成一系列苯的衍生物:苯与乙烯生成乙苯,后者可以用来生产制塑料的苯乙烯与丙烯生成乙丙烯,后者可以经乙丙苯法莱生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚,制尼龙的环己烷,合成顺丁烯二酸酐,用于制作苯胺的硝基苯,用于农药的各种氯苯,合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯,合成氢醌、蒽醌等化工产品。
苯_甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书
苯-甲苯的分离过程连续板式精馏塔设计书第一章绪论1.1 精馏塔设计任务常压操作的连续板式精馏塔内分离苯-甲苯混合物,间接蒸汽加热,生产时间为300/年,每天24小时,生产能力为18万吨/年,原料组成为0.46,塔顶组成为0.98,塔底组成为0.02 [1]。
1.1.1 操作条件塔顶压力:常压冷却水入塔温度:25℃冷却水出塔温度:45℃回流比:2.268单板压降:0.7KPa水蒸汽加热温度:120~160℃设备形式:筛板浮阀塔厂址:武汉地区1.2 精馏与筛板塔简介在工业生产中,广泛应用精馏方法分离液体混合物,从石油工业、酒精工业直至焦油分离,基本有机合成,空气分离等等,特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。
蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。
按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。
按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压(真空)蒸馏。
此外,按操作是否连续分为连续蒸馏和间歇蒸馏。
工业生产中的蒸馏多为多组分精馏,本设计着重讨论常压下的双组分精馏,即苯-甲苯体系。
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收,解吸,精馏,萃取等单元操作中,气液传质设备必不可少。
塔设备就是使气液两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。
前者代表是板式塔,后者代表则为填料塔。
筛板塔在十九世纪初已应用于工业装置上,但由于对筛板的流体力学研究很少,被认为操作不易掌握,没有被广泛采用。
五十年代来,由于工业生产实践,对筛板塔作了较充分的研究并且经过了大量的工业生产实践,形成了较完善的设计方法。
筛板塔板简称筛板,结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小,分为小孔径筛板(孔径为3-8mm)和大孔径筛板(孔径为10-25mm)两类。
工业应用以小孔径筛板为主,大孔径筛板多用于某些特殊场合(如分离粘度大、易结焦的物系)。
筛板的优点足结构简单,造价低;板上液面落差小,气体压降低,生产能力较大;气体分散均匀,传质效率较高。
苯-甲苯分离精馏塔设计
摘要在化工生产中,精馏是最常用的单元操作,,是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔,后者的代表则为填料塔。
70年代初能源危机的出现,突出了节能问题。
随着石油化工的发展,填料塔日益受到人们的重视,此后的20多年间,填料塔技术有了长足的进步,涌现出不少高效填料与新型塔。
苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。
关键词:苯甲苯精馏塔第一章文献综述1.1苯1.1.1苯的来源工业上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生产,甲苯歧化、烷基苯脱烷基等过程也是苯重要的工业来源,由煤焦化副产提供的苯占的比例已经很小。
不同国家和地区的苯供应情况各不相同:美国主要从重整汽油中获得;西欧主要来自裂解汽油;中国则主要由重整汽油及炼焦副产品生产。
由重整汽油及裂解汽油分离苯在石脑油经催化重整所得的重整汽油中,约含苯6%(质量),用液-液萃取法将重整汽油中芳烃分出,再精馏得到苯、甲苯、二甲苯。
由烃类裂解得到的裂解汽油中,苯含量最高可达40%(质量),工业上也用液-液萃取的方法从中抽提芳烃,然后精馏得苯等芳烃组分,但萃取前需先用催化加氢方法除去裂解汽油中的烯烃及含硫化合物等杂质。
(见芳烃抽提)脱烷基制苯所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯,由芳烃的供需平衡决定。
烷基苯脱烷基工艺可分为催化脱烷基法和热脱烷基法。
催化脱烷基法反应温度500~650℃,压力3.0~7.0MPa,用负载于氧化铝上的铬、钴或钼系催化剂,特点是能耗低,但因催化剂易结焦,需有较大的氢/烷基苯比,俗称氢油比。
此外,还要求原料中非芳烃含量不能太高。
热脱烷基法允许原料中非芳烃含量较高,反应温度比催化脱烷基法高约100~200℃,压力为3.0~10.0MPa,特点是操作比较简单,但能耗大、反应器材料要求高。
两种脱烷基法流程十分相似(图2),其主要差异只是在反应器构造上。
原料与氢混合加热后进入反应器。
反应后,混合物经冷却进入气液分离器,分出氢气等气相物料。
分离苯-甲苯混合液的苯-甲苯式精馏塔工艺设计
第二章设计任务书1.设计题目:分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计2.工艺条件:生产能力:苯-甲苯混合液处理量80000t/a原料组成:苯含量为40%(质量百分率,下同)进料状况:热状况参数q自选分离要求:塔顶苯含量不低于99.5%,塔底苯含量不大于1.5% 3.建厂地区:大气压为760mmHg,自来水年平均温度为15℃的滨州4.塔板类型:板式精馏塔5.生产制度:年开工300天,每天三班8小时连续生产6.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。
第三章 设计内容3.1 设计方案的确定及工艺流程的说明本设计任务为分离苯-甲苯混合物。
对于该二元混合物的分离,应采用连续精馏过程。
设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
3.2 全塔的物料衡算3.2.1原料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率苯和甲苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol 和92.14kg/kmol ,原料含苯的质量百分率为40%,塔顶苯含量不低于99.5%,塔底苯含量不大于1.5%,则:原料液含苯的摩尔分率:440.014.92/60.011.78/40.011.78/40.0=+=F x塔顶含苯的摩尔分率:996.014.92/005.011.78/995.011.78/995.0=+=D x塔底含苯的摩尔分率:0176.014.92/985.011.78/015.011.78/015.0=+=W x3.2.2原料液及塔顶底产品的平均摩尔质量由3.1.1知产品中甲苯的摩尔分率,故可计算出产品的平均摩尔质量:原料液的平均摩尔质量:M F =78.11×0.440+(1-0.440)×92.14=85.967kg/kmol塔顶液的平均摩尔质量:M D =78.11×0.996+(1-0.996)×92.14=78.166kg/kmol塔底液的平均摩尔质量:M W =78.11×0.0176+(1-0.0176)×92.14=91.893kg/kmol3.2.3料液及塔顶底产品的摩尔流率依题给条件:一年以300天,一天以24小时计,得:F ,=8000t/(300×24)h =1111.12kg/h ,全塔物料衡算:进料液: F=1111.12(kg/h )/91.893(kg/kmol )=12.091kmol/h 总物料恒算: F=D+W苯物料恒算: F×0.440=D×0.996+0.0176×12.091 联立解得: W =6.963kmol/hD =5.128kmol/h3.3 塔板数的确定理论塔板数T N 的求取苯-甲苯物系属理想物系,可用梯级图解法(M·T),求取N T ,步骤如下: 3.3.1平衡曲线的绘制根据苯-甲苯的相平衡数据,利用泡点方程和露点方程求取。
苯—甲苯精馏分离板式塔设计
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-甲苯体系板式精馏塔设计
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载苯-甲苯体系板式精馏塔设计地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容化工原理课程设计设计题目:苯-甲苯体系板式精馏塔设计化工原理课程设计任务书设计任务分离含苯 35% ,甲苯65%的二元均相混合液,要求所得单体溶液的浓度不低于97% 。
(以上均为质量分率)物料处理量: 20000吨/年。
(按300天/年计)物料温度为常温(可按20℃计)。
设计内容设计一常压下连续操作的板式精镏塔,设计内容应包含:方案选择与流程设计;工艺计算(物料、热量衡算,操作方式与条件确定等),主要设备的工艺尺寸计算(塔高、塔径);主体设备设计,塔板选型与布置,流体力学性能校核,操作负荷性能图,附属设备选型;绘制工艺流程示意图、塔体结构示意图、塔板布置图;(设计图纸可手工绘制或CAD绘图)计算机辅助计算要求物性计算①编制计算二元理想混合物在任意温度下热容的通用程序;②编制计算二元理想混合物在沸腾时的汽化潜热的通用程序。
气液相平衡计算①编制计算二元理想混合物在任意温度下泡点、露点的通用程序;②编制计算二元理想混合物在给定温度、任意组成下气液分率及组成的通用程序。
精馏塔计算①编制计算分离二元理想混合液最小回流比的通用程序;②编制分离二元理想混合液精馏塔理论塔板逐板计算的通用程序。
采用上述程序对设计题目进行计算报告要求设计结束,每人需提交设计说明书(报告)一份,说明书格式应符合毕业论文撰写规范,其内容应包括:设计任务书、前言、章节内容,对所编程序应提供计算模型、程序框图、计算示例以及文字说明,必要时可附程序清单;说明书中各种表格一律采用三线表,若需图线一律采用坐标纸(或计算机)绘制;引用数据与计算公式须注明出处(加引文号),并附参考文献表。
分离苯和甲苯系统的板式精馏塔设计书
分离苯和甲苯系统的板式精馏塔设计书1.1 设计题目分离苯——甲苯系统的板式精馏塔设计1.2 设计条件分离物系:苯和甲苯原料状态: 0.41=f x (质量分率)分离要求:0.049=w x ,0.96=d x (质量分率) 设计能力:1000 /kg h 操作压力:自定操作方式:连续生产,每年300天,每天24小时运行1.3 设计容➢ 1. 设计方案的确定及流程说明➢ 2. 塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ➢ 3. 精馏塔的物料衡算 ➢ 4. 塔板数的确定 ➢ 5. 塔体工艺尺寸的计算➢ 6. 塔板主要工艺尺寸的设计计算➢7. 塔板流体力学验算➢8. 绘制塔板负荷性能图➢9. 塔顶冷凝器的初算与选型➢10. 设备主要连接管直径的确定➢11. 全塔工艺设计计算结果总表➢12. 绘制生产工艺流程图及主体设备简图2. 设计条件及设计方案说明2.1 精馏原理精馏是利用混合液中两种液体的沸点差异来分离两种液体的过程。
精馏装置有精馏塔、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。
热量自塔釜输入,物料在塔经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离,由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
苯和甲苯的原料混合物进入原料罐,在里面停留一定的时间之后,通过泵进入原料预热器,在原料预热器中加热到泡点温度,然后,原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点,混合物中既有气相混合物,又有液相混合物,这时候原料混合物就分开了,气相混合物在精馏塔中上升,而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中,这些气相混合物被降温到泡点,其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中,停留一定的时间然后进入苯的储罐,而其中的气态部分重新回到精馏塔中,这个过程就叫做回流。
液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中,一部分进入再沸器,在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。
塔里的混合物不断重复前面所说的过程,而进料口不断有新鲜原料的加入。
分离苯和甲苯混合液的常压筛板精馏塔设计书
分离苯和甲苯混合液的常压筛板精馏塔设计书一.绪论精馏是一种利用回流是液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法,是工业上应用最广的液体混合物分离单元操作,广泛应用于石油、化工、轻工、食品、冶金等领域。
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,按操作压力还可分为常压、加压和减压蒸馏,有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
典型的精馏设备是连续精馏装置,包括精馏塔、塔底再沸器、塔顶全凝器/冷凝器。
本设计采用筛板板式精馏塔完成指定分离任务,设计书中包括物料衡算和能量横算;以及塔板数的确定,塔板工艺尺寸的确定,再沸器、全凝器的选型等内容。
本设计按以下几个阶段进行:(1) 设计方案确定和说明。
根据给定任务,对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。
(2) 蒸馏塔的工艺计算,确定塔高和塔径。
(3)塔板设计:计算塔板各主要工艺尺寸,进行流体力学校核计算。
接管尺寸、泵等,并画出塔的操作性能图。
(4)管路及附属设备的计算与选型,如再沸器、冷凝器。
(5)绘制精馏塔的设备图。
二.设计方案的确定设计题目:分离苯—甲苯混合液的常压筛板精馏塔1.原始数据:生产能力:处理量为8000kg/h原料:苯含量为40%(mol,下同)的液体进料方式:泡点进料分离要求:塔顶馏出液苯含量为95%塔底釜液甲苯含量为98%操作要求:取回流比为倍的最小回流比,总板效率为0.82.装置流程的确定装置流程包括精馏塔,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。
蒸馏在塔内的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离,热量自塔釜输出,由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
次设计中采用的是用泵输送原料。
塔顶冷凝器采用是全凝器,以便于准确的控制回流比。
分离苯甲苯精馏系统设计另有全套CAD图纸
0.489
0.710
95.2
0.397
0.618
98.6
0.300
0.500
102.2
0.200
0.370
106.1
0.088
0.212
110.6
0
0
根据计算结果作 t-x-y 图及 x-y 图.
8
Y
浓度
化工课程设计说明书
1 0.9 0.8 0.7 0.6 液相 气相 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
3.222 + 1 3.222 + 1 按 M-T 图解法在 x-y 图上作梯级得:
10
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NT=12 层(包括塔底再沸器)。其中精馏段理论板数为 5 层,提馏段为 7 层,第 6 层为加料板。
5.1.4、全塔效率 ET
根据
E m = 0.17 - 0.616 lg
6
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第四章 塔的物料衡算
第 7 页 共 47 页
4.1、料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率
35
xF
=
78.11
35
78.11
+
65 92.13
= 0.3884
96
xD
=
78.11
96 78.11
+
4 92.13
=
0.966
2
xW
=
78.11
2 78.11
+
98 92.13
=
0.0235
1 0.96 0.04
=+
r
814 809
LmD
ρLmD=813.8kg/m3
苯-甲苯分离精馏塔设计
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载苯-甲苯分离精馏塔设计地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容化工原理课程设计题目:苯—甲苯分离过程板式精馏塔设计系部名称计算机科学与工程系专业班级 09化学工程与工艺学生姓名熊碧玉学生学号 109333280102指导教师覃月宁2011年12月 20 日课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯分离过程板式精馏塔设计二、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: 66000t原料组成(甲苯的质量分数):40%料液初温:30℃操作压力:常压 101.3 kPa 操作回流比:R=1.3R minR=1.3Rmin 单板压降:自选进料状态:饱和液体进料塔顶产品浓度: 98%塔底釜液含甲含量不高于2%(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:300天/年,每天24h运行冷却水温度:20℃~30℃设备形式:筛板塔目录摘要 (I)绪论 (1)设计方案的确定 (3)2.1 操作条件确定 (3)2.1.1操作压力………………………………………………………………32.1.2进料状态………………………………………………………………32.1.3加热方式………………………………………………………………32.2 确定设计方案的原则 (4)2.2.1满足工艺和操作的要求………………………………………………42.2.2满足经济上的需求……………………………………………………42.2.3保证安全生产…………………………………………………………4第三章塔体计算 (5)3.1 精馏塔的物料衡算 (5)3.1.1原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率………………………………53.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量…………………………53.1.3物料衡算………………………………………………………………5第四章塔板计算 (6)4.1塔板数的确定 (6)4.1.1理论塔板数的求取 (6)4.1.2实际塔板数的求取……………………………………………………84.2 精馏段的计算 (9)4.2.1精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算…………………………94.2.2精馏塔塔体工艺尺寸计算……………………………………………134.2.3塔板主要工艺尺寸计算………………………………………………144.2.4筛板的流体力学验算…………………………………………………164.2.5精馏段塔板负荷性能图 (18)4.3 提镏段的计算………………………………………………………………244.3.1精馏塔提镏段工艺条件 (24)4.3.2提馏塔的塔体工艺尺寸计算 (26)4.3.3塔板主要工艺尺寸计算 (27)4.3.4筛板的流体力学验算 (29)4.3.5提镏段塔板负荷性能图 (31)第五章塔附件设计 (37)5.1 附件的计算………………………………………………………………375.1.1接管 (37)5.2 附属设备设计……………………………………………………………395.2.1泵的计算及选型 (39)5.2.2冷凝管 (40)5.2.3再沸器………………………………………………………………41第六章热量衡算 (42)6.1 塔顶热量衡算……………………………………………………………426.2 塔的热量衡算………………………………………………………………436.3焓值衡算……………………………………………………………………43设计总结 (46)附录[1] 苯----甲苯连续精馏过程板式精馏塔操作物料流程示意图 (47)附录[2] 苯----甲苯连续精馏过程板式精馏塔示意图 (48)参考文献 (49)致谢 (50)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。
苯—甲苯混合液精馏分离筛板精馏塔课程设计
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101.3kPa;⑧冷却水进口温度:25℃;⑨饱和水蒸气压力:0.25MPa(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。
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2
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第一章 概 述
高径比很大的设备称为塔器.塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之 一.它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触,达到相际传质及传热的 目的.常见的、可在塔设备中完成的单元操作有:精馏、吸收、解吸和萃取等。 此外,工业气体的冷却与回收,气体的湿法净制和干燥,以及兼有气液两相传质 和传热的增湿、减湿等.
0 80.6
85.6
90.6
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95.6 T
100.6
105.6
110.6
图2 t-x-y图
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 X
苯—甲苯 平衡线
图3 X-Y图
2.6、温度
利用表中数据由拉格朗日插值法可求得 tF ,tD ,tW
tF
:
98.6 30.0
- 95.2 - 39.3
=
tF - 98.6 38.84 - 30.0
=
95.50
tD
:
80.2 - 81.2 100.0 - 95.0
=
tD - 81.2 96.6 - 95
=
81.19
tW
: 106.1 -110.6 8.8 - 0.0
9
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5.1.2、求最小回流比 Rmin 操作回流比 R
因饱和蒸汽进料,在 x-y 图对角线上自点 e(0.3884,0.3884)作平行于 Y 轴 的线即为 q 线,该线与平衡线的交点坐标为,xq=0.3884, yq=0.6096。 此即最小回流比时操作线与平衡线的交点坐标,故
PF=101.33+0.7×10=108.33 kPa,塔底压强为 PW=108.33+0.7×14=118.13kPa,
则
精馏段平均操作压强为 Pm
=
101.33 + 108.33 2
= 104.83kPa
提馏段平均操作压强为 Pm
=
108.33 + 118.13 2
= 113.23kPa
6.2、温度 tm
精馏段α1=2.523
6.4、平均密度ρm
12
提留段α2=2.353
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6.4.1、液相密度ρLm
依式
1/ρLm=aA/ρLA+aB/ρLB(a 为质量分率)
塔顶
t=81.2℃,用插值法算出在此温度下苯和甲苯的密度
r r 苯=814 kg/m3, = 甲苯 809kg/m3
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作 者: 学院(系): 专 业: 题 目:
学 号:
分离苯-甲苯精馏系统设计 塔设计
指导者: 评阅者:
年
月
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目录
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第一章 概述 ……………………………………………….………… 1 第二章 主要基础数据 ………………………………………………. 2 第三章 设计方案的确定以及流程说明 ……………………………. 4 第四章 塔的物料横算 ………………………………………………. 5 第五章 塔板数的确定 ………………………………………………. 6 第六章 塔的工艺条件及物性数据计算 …………………………… 10 第七章 汽液相负荷计算 ………………………………………….. 13 第八章 塔和塔板主要工艺尺寸计算 …………………………….. 14 第九章 筛板流体力学验算 ………………………………………… 20 第十章 塔板负荷性能图 …………………………………………… 24 第十一章 筛板塔的工艺设计计算结果总表 ……………………… 31 第十二章 塔附件的设计 ………………………………………….. 33 第十三章 课程设计心得体会 …………………………………….. 40 参考文献 ……………………………………………………………. 42
2.2、饱和蒸汽压 PO 苯和甲苯的饱和蒸汽压可用 Antoine 方程
求算,即 ln p o = A - B T +C
式中 T—物系温度,℃, PO—饱和蒸汽压,kPa
A、B、 C—Antoine 常数,其值见下表
表 2 Antoine 常数
组分
A
B
苯
6.023
1206.35
甲苯
6.078
1343.94
根据操作压强,依下式两式试差计算操作温度:
x x P = PAO
A + PBO
和 ln P O = A - B
B
T +C
试差结 tW=109.4℃。则
精馏段平均温度 tm,精= 81.2 + 95.5 = 88.4 ℃ 2
提馏段平均温度 tm,提= 109.4 + 95.5 = 102.5 ℃ 2
R min
=
xD yq
- yq - xq
=
0.966 - 0.6096 0.6096 - 0.3884
= 1.611
取操作回流比 R=2Rmin=2×1.611=3.222
5.1.3、求理论板数 NT
精馏段操作线方程为 y = R x + xD
R +1 R+1 = 3.222 x + 0.966 = 0.7632x + 0.229
0.489
0.710
95.2
0.397
0.618
98.6
0.300
0.500
102.2
0.200
0.370
106.1
0.088
0.212
110.6
0
0
根据计算结果作 t-x-y 图及 x-y 图.
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Y
浓度
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1 0.9 0.8 0.7 0.6 液相 气相 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
塔顶出料量 D,kg/h 塔底出料量 W,kg/h
11.54
4.638
6.898
11.54
11.54
7
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第五章
塔板数的确定[2]
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5.1、理论塔板数 NT 的求取
苯-甲苯属理想物系,可采用 M-T 图解法求 NT。
5.1.1、根据苯、甲苯的饱和蒸汽压,利用泡点方程 xA
=
tW - 110.6 2.35 - 0.0
= 109.40
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16.49 17.34
14.17 15.32
120 0.215 0.228
140 0.184 0.200
5
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第三章 设计方案的确定及流程说明
苯和甲苯混合液经原料预热器加热至泡点后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用 全凝器冷凝后,一部分作为回流,其余为塔顶产品,经冷却器冷却后送至贮槽。 流程图如下:
5.2、实际板层数 Np
精馏段 N 精=5/0.518=9.64 取 10 层 提馏段 N 提=7/0.518=13.50 取 14 层
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第六章 塔的工艺条件及物性数据计算
6.1、操作压强 Pm
塔顶压强 PD=101.33kPa,取每层塔板压降∆ P=0.7 kPa,则进料板压强
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第二章 主要基础数据[1]
2.1、苯和甲苯的物理性质
表 1 苯和甲苯的物理性质
项目
分子式
分子量 M
沸点,℃
临界温度 tc,℃ 临界压强 PC,kPA
苯A
C6H6
78.11
80.1
289.2
4910
甲苯 B
C6H5CH3
93.13
110.8
321.0
4050
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第四章 塔的物料衡算
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4.1、料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率
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xF
=
78.11
35
78.11
+
65 92.13
= 0.3884
96
xD
=
78.11
96 78.11
+
4 92.13
=
0.966
2
xW
=
78.11
2 78.11
+
98 92.13
=
0.0235
120 768.9 770.0
120
140
4
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苯 mN/m 甲苯 mN/m
23.74 23.94
21.27 21.69
18.85 19.94
2.5、液体粘度μL
表 5 液体粘度
温度 t,℃
60
80
100
苯 mPas 甲苯 mPas
0.381 0.373
0.308 0.311
0.255 0.264
根据设计任务书,此设计的塔型为筛板塔.筛板塔是很早出现的一种板式 塔.五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究,逐步掌握了筛板塔的性能, 并形成了较完善的设计方法.与泡罩塔相比,筛板塔具有下列优点:生产能力大 20-40%,塔板效率高10-15%,压力降低30-50%,而且结构简 单,塔盘造价减少40%左右,安装、维修都较容易.从而一反长期的冷落状况, 获得了广泛应用.近年来对筛板塔盘的研究还在发展,出现了大孔径筛板(孔径 可达20-25mm),导向筛板等多种形式.