苯-甲苯浮阀连续精馏塔课程设计

吉林化工学院

化工原理课程设计题目：苯—甲苯连续精馏塔设计

教学院化工与材料工程学院

专业班级轻化0801

学生姓名

学生学号 08140104

指导教师刘艳杰

2010年12月13日

化工原理课程设计任务书

专业：轻化工程班级：轻化0801 设计人：王令一、设计题目

苯—甲苯连续精馏塔设计

二、原始数据及条件

生产能力：年处理苯—甲苯混合液：F0=3400吨（开工率8000小时/年）

原料：苯的含量X f0为37%（质量百分比，下同）的常温液体

分离要求：塔顶苯的含量X d0不低于95.5%

塔底苯的含量X w0不高于1%

建厂地址：吉林市

三、设计要求

（一）编制一份设计说明书，主要内容包括：

1、前言

2、流程的确定和说明（附流程简图）

3、生产条件的确定和说明

4、精馏塔的设计计算

5、附属设备的选型和计算

6、设计结构列表

7、设计结果的讨论和说明

8、注明参考和使用的设计资料

9、结束语

（二）绘制一个带控制点的工艺流程图

（三）绘制精馏塔的工艺条件图

四、设计日期：2010年11月08日至2010年12月13日

目录

摘要 (1)

第 1 章绪论 (2)

1.1 设计流程 (2)

塔的附属设备及主要附件的选型 (2)

1.2 设计思路 (2)

第 2 章精馏塔的工艺设计 (4)

2.1 产品浓度的计算 (4)

2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)

2.3 物料衡算 (5)

2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (6)

2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） (6)

2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (7)

第 3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)

3.1 物性数据计算 (8)

3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (10)

3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (12)

3.4 塔板流体力学校核 (15)

3.5 塔板符合性能图 (17)

第 4 章热量衡算 (21)

4.1 热量衡算示意图 (21)

4.2 热量衡算 (21)

第 5 章塔附属设备的计算 (25)

5.1 筒体与封头 (25)

5.2 除沫器 (25)

5.3 裙座 (25)

5.4 手孔 (25)

5.5 塔总体高度的设计 (25)

5.6 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 (26)

5.7 进料管的设计 (27)

5.8 泵的选型 (27)

5.9 贮罐的计算 (28)

第 6 章结论 (29)

6.1 结论 (29)

6.2 主要数据结果总汇 (29)

结束语 (30)

参考文献 (31)

附录1主要符号说明 (32)

附录 2 程序框图

(34)

附录3 精馏塔工艺条件图 (35)

附录4 生产工艺流程图 (36)

教师评语 (37)

摘要

本次化工原理课程设计，设计出了苯—甲苯得分离设备—连续浮阀式精馏塔。进料摩尔分数为0.409，使塔顶产品苯的摩尔含量达到0.95，塔底釜液摩尔分数为0.01。

综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对苯—甲苯溶液进行分离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为18块，其中精馏段塔板数为7块，提馏段塔板数为11块。根据经验是算得全塔效率为0.544，塔顶使用全凝器，泡点回流。精馏段实际板数为13块，提馏段实际板数为21块，实际加料板位置在第9块板。由精馏段的工艺计算得到塔经0.3m，塔总高19.50m。通过流体力学验算表明此塔的工艺尺寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精馏塔有较好的操做性能，精馏段操作弹性为1.48。

塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。用100℃饱和水蒸气加热，饱和水蒸气走壳程，进料液走管程。

关键词：苯—甲苯浮阀精馏逐板计算负荷

第 1 章 绪论

1.1 设计流程

本设计任务为分离苯——甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

设计流程框图如下：

任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。

1-原料罐，2-进料罐，3-苯、甲苯精馏塔，4-塔顶全凝器，5-再沸器 1.2 设计思路

本次课程设计的任务是设计苯—甲苯精馏塔，塔型为浮阀式板塔，进料为两组份进料，且苯与甲苯的挥发度有明显差别，可用一个塔进行精馏分离。

要分离的组分在常压下均是液体，因此操作在常压下即可进行，进料为泡点进料，需预热器。同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不许汽相出料，故采用全凝，又因所设计的塔较高，应用泵强制回流。

热量衡算

塔的附属设备及主要附件的选型

绘制工艺流程图和工艺条件图 精馏塔的工艺设计 精馏塔主要工艺尺寸的设

计

F

D

W

1

2

3

4

5