苯与甲苯连续精馏塔设计方案青海大学)
苯_甲苯连续板式精馏塔的设计方案
苯-甲苯连续板式精馏塔的设计方案1.1精馏塔精馏塔是一圆形筒体,塔装有多层塔板或填料,塔中部适宜位置设有进料板。
两相在塔板上相互接触时,液相被加热,液相中易挥发组分向气相中转移;气相被部分冷凝,气相中难挥发组分向液相中转移,从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
简单精馏中,只有一股进料,进料位置将塔分为精馏段和提馏段,而在塔顶和塔底分别引出一股产品。
精馏塔,气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加,塔顶最低,塔底最高本设计为筛板塔,筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。
但易漏液,易堵塞。
然而经长期研究发现其尚能满足生产要求,目前应用较为广泛。
1.2再沸器作用:用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔,使塔气液两相间的接触传质得以进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器,它是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化,由在壳程的载热体供热。
立式热虹吸特点:▲循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。
▲壳程不能机械清洗,不适宜高粘度、或脏的传热介质。
▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。
1.3冷凝器以将塔顶蒸气冷凝成液体,部分冷凝液作塔顶产品,其余作回流液返回塔顶,使塔气液两相间的接触传质得以进行,最常用的冷凝器是管壳式换热器。
1.4精馏设计方案的制定及说明1.5基础数据的搜集表1 苯和甲苯的物理性质L表8常压下苯——甲苯的气液平衡数据2.工艺计算2.1生产要求:原料液组成:苯34.5%(wt%)。
产品中:苯含量98.5% 残夜中:苯含量1%2.2塔的物料衡算:料液及塔顶.塔底产品含苯摩尔分数:011.013.92/9911.111.781987.013.925.111.785.9811.785.98383.013.925.6511.785.3411.785.34=+==+==+=w D f x x x平均摩尔质量:Mf=0.383⨯78.11+(1-0.383)⨯92.13=86.767kg/mol Md=0.987⨯78.11+(1-0.987)⨯92.13=78.29kg/mol Mw=0.011⨯78.11+(1-0.011) ⨯92.13=91.98kg/mol 物料衡算:总物料衡算 : D+W=F易挥发组分物料衡算 : D ×Xd+W ×Xw=F ×XfF=33.3*1038.03386.767=kmol/h D=14.497kmol/h W=23.536kmol/h设计成泡点进料后: min 0.6080.9871.680.3830.608F D F F y x R x y --===-- (查得Xf=0.383时Yf=0.608)2.3理论板层数NT 的求取min R =1.68由逐板计算法借助EXCEL 算出各个回流比下理论塔板数:y=0.686x+0.310 1.5100.00561 y'=1.510x-0.00561 y=0.702x+0.294 1.484 0.00533 y'=1.484x-0.00533 y=0.716x+0.280 1.461 0.00507 y'=1.461x-0.00507 y=0.729x+0.267 1.440 0.00484 y'=1.440x-0.00484 y=0.759x+0.238 1.392 0.00431 y'=1.392x-0.00431 y=0.751x+0.245 1.403 0.00444 y'=1.403x-0.00444 y=0.761x+0.235 1.387 0.00426 y'=1.387x-0.00426 y=0.771x+0.2261.372 0.00410 y'=1.372x-0.00410相平衡方程为: 2.47 1.47nn ny x y =-R NTR NT*(R+1) 1.2Rmin 21 2.016 63.3360 1.3Rmin 21 2.184 66.8640 1.4Rmin 19 2.352 63.6880 1.5Rmin 18 2.520 63.3600 1.6Rmin 17 2.688 62.6960 1.7Rmin 16 3.142 66.2656 1.8Rmin 16 3.024 64.3840 1.9Rmin 16 3.192 67.0720 2.0Rmin 16 3.360 69.7600图1 最优回流比的选择由图可得最优回流比R=1.6Rmin=2.688 由图得NT =17(包括再沸器)。
【课程设计】苯-甲苯连续精馏塔设计
【课程设计】苯-甲苯连续精馏塔设计设计任务书设计题目:苯-甲苯连续精馏塔设计件:操作压力:p=1.0atm(绝压)处理量3260吨/年进料含苯0.415(质量分数)塔顶产品含苯0.976(质量分数)塔釜残液中苯浓度不大于0.01(质量分数)塔顶全凝器:泡点回流塔釜为饱和蒸汽间接加热塔板采用浮阀设计要求:(1) 完成该精馏塔及辅助设备工艺设计计算。
(2) 绘制生产工艺流程图、精馏塔工艺条件图。
(3) 撰写设计说明书。
目录摘要 (1)绪论 (2)设计方案的选择 (3)1 设计流程 (3)2 设计思路 (3)第1章塔板的工艺设计 (5)1.1物料衡算 (5)1.2平衡线方程的确定 (5)1.3最小回流比的确定 (7)1.4求精馏塔的气液相负荷 (7)1.5操作线方程 (8)1.6用逐板法算理论板数 (8)1.7实际板数的求取 (9)1.8全塔效率 (10)第2章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (10)2.1物性数据的计算 (10)2.1.1进料温度的计算 (10)2.1.2 操作压强 (10)2.1.3平均摩尔质量的计算 (11)1.3.4平均密度计算 (11)2.1.4液体平均表面张力计算 (13)2.1.5液体平均粘度计算 (14)2.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (15)2.2.1塔径的计算 (15)2.2.2精馏塔有效高度的计算 (17)2.3溢流装置计算 (17)2.4浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (18)2.5塔板流体力学验算 (20)2.5.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (20)2.5.2 淹塔 (21)2.5.3计算雾沫夹带量 (22)2.6精馏段塔板负荷性能图 (23)2.6.1雾沫夹带上限线 (23)2.6.2液泛线 (24)2.6.3 液相负荷上限线 (25)2.6.4漏液线 (25)2.6.5液相负荷下限线 (26)2.7小结 (27)第3章热量衡算 (28)3.1相关介质的选择 (28)3.1.1加热介质的选择 (28)3.1.2冷凝剂 (28)3.2蒸发潜热衡算 (28)3.2.1 塔顶热量 (28)3.2.2 塔底热量 (29)3.3焓值衡算 (29)第4章辅助设备 (32)4.1冷凝器的选型 (32)4.1.1计算冷却水流量 (33)4.1.2冷凝器的计算与选型 (33)4.2接管 (34)4.3塔总体高度的设计 (35)4.3.1塔的顶部空间高度 (35)4.3.2塔的底部空间高度 (35)4.4人孔 (35)4.5裙座 (35)4.6塔立体高度 (35)致谢 (36)参考文献 (37)主要符号说明 (39)摘要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
苯—甲苯精馏塔设计化工原理课程设计书
苯—甲苯精馏塔设计_化工原理课程设计书化工原理课程设计书苯—甲苯精馏塔设计目录(一)化工原理设计任务书 (3)(二)概述 (4)一、精馏基本原理 (4)二、设计方案的确定 (4)(三)塔工艺计算 (5)一、精馏塔物料衡算 (5)二、塔板数确定 (5)三、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)四、精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (11)五、塔板主要工艺尺寸计算 (12)六、筛板的流体力学验算 (14)七、塔板负荷性能图 (17)八、设计结果一览表 (23)(四)辅助设备的设定 (24)(五)设计评述心得 (25)(六)参考书目及附表 (25)(一)化工原理设计任务书一、设计名称:苯-甲苯精馏塔设计二、设计条件:在常压连续精馏塔中精馏分离含苯35%(质量%,下同)的苯-甲苯混合液,要求塔顶流出液中苯的回收率为97%,塔底釜残液中含苯不高于2%。
处理量:17500 t/a,料液组成(苯质量分数):35%,塔顶产品组成(质量分数):97%,塔顶易挥发组分回收率:99%,每年实际生产时间:300天三、设计任务完成精馏塔的工艺设计,有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书。
四、基础数据或其他操作条件所需数据自己查阅资料或根据资料确定五、设计说明书内容1 目录2 概述(设计方案的确定和流程说明、精馏基本原理等)3.塔的物料恒算、塔板数的确定、塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4.塔和塔板的主要工艺尺寸的设计:(1)塔体工艺尺寸的计算;(2)塔板主要工艺尺寸的计算;(3)塔板的流体力学验算;(4)塔板负荷性能图。
5.设计结果概要或设计一览表6.辅助设备的选型——对再沸器进行设计,对预热器进行选型7.参考文献8.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
(二)概述一、精馏基本原理精馏操作就是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同的性质,在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝,使各组分得以完全分离的过程。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计
0.0045
0.458
0.472
0.489
0.503
由上表数据可作出漏液线1
3.6.2 液沫夹带线
以 为限,求出 关系如下:
由
精馏段:
,
整理得:
在操作范围内,任取几个 值,依上式计算出 值
表2-4
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
2.457
2.362
2.24
2.138
提馏段:
提馏段:
板上不设进口堰,
故在本设计中不会发生液泛现象
3.6.1
由
,
得
精馏段:
=
在操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-2
0.0006
0.0015
0.0030
0.0045
0.564
0.579
0.598
0.613
提馏段:
=4.870
操作线范围内,任取几个 值,依上式计算出
表2-3
0.0006
0.0015
对于进料: =93.52℃
得:
又
精馏段平均相对挥发度:
提馏段平均相对挥发度:
由液体平均粘度公式: 可求得不同温度下苯和甲苯的粘度
对于苯(A),其中 , 即:
当 ℃时,
当 ℃时,
对于甲苯(B),其中 , 即:
当 ℃时,
当 ℃时
又精馏段的液相组成:
提馏段的液相组成:
精馏段平均液相粘度:
提馏段的平均液相粘度:
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备类型之一。本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等,是较完整的精馏设计过程,该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏塔的设计
根据物料性质、分离要求和操作条件,选择合适的塔径、塔高和塔板数,并进行强度校核 和稳定性分析。
塔内件和辅助设备选择与设计
根据物料性质、操作条件和分离要求,选择合适的塔板类型、填料类型、液体分布器等, 并进行详细设计。同时,根据热负荷和操作条件,选择合适的冷凝器、再沸器、回流罐等 辅助设备,并进行详细设计。
精馏原理
利用混合物中各组分挥发度的差异, 通过加热使轻组分汽化、冷凝使重组 分液化的过程,实现混合物中各组分 的分离。
精馏过程涉及热量传递和质量传递, 通过回流比、塔板数等操作参数的控 制,实现不同组分的有效分离。
连续精馏塔设计原理
连续精馏塔是实现精馏过程的设备,由塔体、塔板、进料口、冷凝器、再沸器等组 成。
优化操作参数
通过优化操作参数,如降低回流比、 提高塔顶温度等,降低精馏塔的能耗 和排放。
采用热集成技术
采用热集成技术,如热泵精馏、内部 热集成精馏等,实现能量的有效利用 和降低能耗。
加强设备维护和管理
加强设备维护和管理,确保设备处于 良好状态,降低因设备故障导致的能 耗增加和排放超标风险。
06
安全防护与环保要求
工艺流程顺畅、操作方便。
设备优化
02
针对设备选型和参数设计中存在的问题,进行优化改进,提高
设备的分离效率、降低能耗和减少投资。
控制系统设计
03
根据工艺流程和操作要求,设计合适的控制系统,实现设备的
自动化操作和远程监控。
05
操作条件与优化策略
操作条件设定
塔顶温度
根据苯-甲苯体系的物性,设定合适的 塔顶温度,以确保塔顶产品达到预定的
纯度要求。
回流比
根据塔顶产品和塔底产品的纯度要求 ,以及塔的经济性考虑,设定合适的
苯和甲苯精馏塔课程设计
苯和甲苯精馏塔课程设计一、引言苯和甲苯是两种常见的有机化合物,在工业生产中广泛应用。
为了提高产率和纯度,需要进行精馏分离。
本文将介绍苯和甲苯精馏塔的设计过程。
二、设计目标1. 提高产率:通过精馏分离,提高苯和甲苯的产率;2. 提高纯度:使得分离后的苯和甲苯纯度达到要求。
三、设计流程1. 确定塔型:选择板式塔或填料塔;2. 确定操作压力:根据组成和沸点差确定操作压力;3. 确定板数或填料高度:根据理论计算确定板数或填料高度;4. 确定进料位置:在塔的上部或下部进料;5. 确定回流比:根据经验确定回流比;6. 确定冷凝器类型:选择直接冷凝器或间接冷凝器。
四、详细设计过程1. 塔型选择根据实际情况,我们选择了板式塔。
板式塔结构简单,易于维护,适用于小规模生产。
2. 操作压力确定根据苯和甲苯的沸点差,我们确定了操作压力为1 atm。
3. 板数或填料高度确定根据理论计算,我们确定了塔的板数为10个。
每个板的高度为0.5 m。
4. 进料位置确定我们选择在塔的下部进料,以便更好地控制进料速度和分离效果。
5. 回流比确定根据经验,我们选择回流比为2:1。
6. 冷凝器类型选择考虑到成本和维护难度,我们选择了直接冷凝器。
五、设计结果通过以上设计过程,我们得到了苯和甲苯精馏塔的具体参数:1. 塔型:板式塔;2. 操作压力:1 atm;3. 板数:10个;4. 进料位置:下部进料;5. 回流比:2:1;6. 冷凝器类型:直接冷凝器。
六、结论通过本次课程设计,我们成功地设计出了苯和甲苯精馏塔,并得到了具体的参数。
在实际生产中,需要根据实际情况进行调整和优化。
苯甲苯连续精馏塔方案
设计任务书(一> 设计题目试设计一座苯-甲苯连续精馏塔,要求年产纯度为95%的苯 2.952万吨/年,塔顶馏出液中含苯不得低于95% ,塔釜馏出液中含苯不得高于2%,原料液中含苯 39% 。
<以上均为质量分数)(二> 操作条件1> 塔顶压力常压2> 进料热状态自选3> 回流比自选4> 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa<表压)5> 单板压降≤0.7kPa6> 塔顶操作压力4kPa(三> 塔板类型自选(四> 工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行(7200小时>。
(五> 设计说明书的内容1. 设计内容(1> 流程和工艺条件的确定和说明(2> 操作条件和基础数据(3> 精馏塔的物料衡算;(4> 塔板数的确定;(5> 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;(6> 精馏塔的塔体工艺尺寸计算;(7> 塔板主要工艺尺寸的计算;(8> 塔板的流体力学验算;(9> 塔板负荷性能图;(10>主要工艺接管尺寸的计算和选取<进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、人孔等)(11> 塔板主要结构参数表(12> 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2. 设计图纸要求:1> 绘制生产工艺流程图<A3号图纸);2> 绘制精馏塔设计条件图<A3号图纸)。
目录1. 流程和工艺条件的确定和说明12. 操作条件和基础数据12.1. 操作条件12.2. 基础数据13. 精馏塔的物料衡算13.1. 原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率13.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量23.3. 物料衡算24. 塔板数的确定24.1. 理论塔板层数NT的求取24.1.1. 绘t-x-y图和x-y图24.1.2.最小回流比及操作回流比的确定44.1.3.精馏塔气、液相负荷的确定44.1.4. 求操作线方程44.1.5. 图解法求理论板层数44.2. 实际塔板数的求取45. 精馏塔的工艺条件及有关物性的计算45.1. 操作压力计算55.2. 操作温度计算55.3. 平均摩尔质量计算55.4.平均密度计算55.4.1. 气相平均密度计算55.4.2. 液相平均密度计算65.5. 液体平均表面张力计算65.6.液体平均黏度计算75.7. 全塔效率计算75.7.1. 全塔液相平均粘度计算75.7.2. 全塔平均相对挥发度计算85.7.3. 全塔效率的计算86. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算86.1. 塔径的计算86.2. 精馏塔有效高度的计算97. 塔板主要工艺尺寸的计算107.1. 溢流装置计算107.1.1. 堰长lW107.1.2. 溢流堰高度hW107.1.3. 弓形降液管宽度Wd和截面积Af107.1.4. 降液管底隙高度h0117.2. 塔板布置117.2.1. 塔板分布117.2.2. 边缘区宽度确定117.2.3. 开孔区面积计算117.2.4. 筛孔计算及其排列118. 筛板的流体力学验算128.1. 塔板压降128.1.1. 干板阻力hc计算128.1.2. 气体通过液层的阻力h1计算128.1.3. 液体表面张力的阻力hσ计算128.2. 液面落差138.3. 液沫夹带138.4. 漏液148.5. 液泛149. 塔板负荷性能图149.1. 漏液线149.2. 液沫夹带线159.3. 液相负荷下限线169.4.液相负荷上限线169.5.液泛线1610. 主要工艺接管尺寸的计算和选取1810.1. 塔顶蒸气出口管的直径dV1810.2. 回流管的直径dR1910.3. 进料管的直径dF1910.4. 塔底出料管的直径dW1911. 塔板主要结构参数表1912. 设计实验评论2013.参考文献2114.附图<工艺流程简图、主体设备设计条件图)211. 流程和工艺条件的确定和说明本设计任务为分离苯—甲苯混合物。
苯-甲苯连续精馏塔设计
目录1. 流程和工艺条件的确定和说明 (1)2. 操作条件和基础数据 (1)2.1. 操作条件 (1)2.2. 基础数据 (1)3. 精馏塔的物料衡算 (1)3.1. 原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 (1)3.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (2)3.3. 物料衡算 (2)4. 塔板数的确定 (2)4.1. 理论塔板层数N T的求取 (2)4.1.1. 绘t-x-y图和x-y图 (2)4.1.2.最小回流比及操作回流比的确定 (4)4.1.3.精馏塔气、液相负荷的确定 (4)4.1.4. 求操作线方程 (4)4.1.5. 图解法求理论板层数 (4)4.2. 实际塔板数的求取 (4)5. 精馏塔的工艺条件及有关物性的计算 (4)5.1. 操作压力计算 (5)5.2. 操作温度计算 (5)5.3. 平均摩尔质量计算 (5)5.4.平均密度计算 (5)5.4.1. 气相平均密度计算 (5)5.4.2. 液相平均密度计算 (6)5.5. 液体平均表面张力计算 (6)5.6.液体平均黏度计算 (7)5.7. 全塔效率计算 (7)5.7.1. 全塔液相平均粘度计算 (7)5.7.2. 全塔平均相对挥发度计算 (8)5.7.3. 全塔效率的计算 (8)6. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)6.1. 塔径的计算 (8)6.2. 精馏塔有效高度的计算 (9)7. 塔板主要工艺尺寸的计算 (10)7.1. 溢流装置计算 (10)7.1.1. 堰长l W (10)7.1.2. 溢流堰高度h W (10)7.1.3. 弓形降液管宽度W d和截面积A f (10)7.1.4. 降液管底隙高度h0 (11)7.2. 塔板布置 (11)7.2.1. 塔板分布 (11)7.2.2. 边缘区宽度确定 (11)7.2.3. 开孔区面积计算 (11)7.2.4. 筛孔计算及其排列 (11)8. 筛板的流体力学验算 (12)8.1. 塔板压降 (12)8.1.1. 干板阻力h c计算 (12)8.1.2. 气体通过液层的阻力h1计算 (12)8.1.3. 液体表面张力的阻力hσ计算 (12)8.2. 液面落差 (13)8.3. 液沫夹带 (13)8.4. 漏液 (14)8.5. 液泛 (14)9. 塔板负荷性能图 (14)9.1. 漏液线 (14)9.2. 液沫夹带线 (15)9.3. 液相负荷下限线 (16)9.4.液相负荷上限线 (16)9.5.液泛线 (16)10. 主要工艺接管尺寸的计算和选取 (18)10.1. 塔顶蒸气出口管的直径d V (18)10.2. 回流管的直径d R (19)10.3. 进料管的直径d F (19)10.4. 塔底出料管的直径d W (19)11. 塔板主要结构参数表 (19)12. 设计实验评论 (20)13.参考文献 (21)14.附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图) (21)1. 流程和工艺条件的确定和说明本设计任务为分离苯—甲苯混合物。
苯与甲苯连续精馏塔设计-青海大学)解析
化工过程设备设计设计题目:设计一座处理苯——甲苯混合液的连续筛板式精馏塔设计人:旷天亮班级:11级化工(3)班学号:1120204009设计时间:2013年12月目录课程设计任务书 (2)第一章.设计概述 (5)第二章.设计方案的确定及流程说明 (9)第三章. 塔的工艺计算 (12)第四章.塔和塔板主要工艺尺寸的设计 (24)(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 (24)(2)塔板的流体力学验算 (27)(3)塔板的负荷性能图 (29)( 4 )设计结果概要或设计结果一览表 (33)第五章.对本设计的评述和有关问题的分析讨论 (34)《化工原理课程设计二》任务书(1) (一)设计题目:试设计一座苯—甲苯连续精馏塔,要求进料量 5 吨/小时,塔顶馏出液中苯含量不低于99%,塔底馏出液中苯含量不高于2%,原料液中含苯41%(以上均为质量%)。
(二)操作条件(1)塔顶压强4kPa(表压)(2)进料热状况气液混合进料(液:气=1:2)(3)回流比自选(4)单板压降不大于0.7kPa(三)设备型式:筛板塔(四)设备工作日:每年330天,每天24小时连续运行(五)厂址:西宁地区(六)设计要求:1、概述2、设计方案的确定及流程说明3、塔的工艺计算4、塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定;(2)塔板的流体力学验算(3)塔板的负荷性能图5、设计结果概要或设计结果一览表6、对本设计的评述和有关问题的分析讨论(四) log P 0=A-Ct B(五) 式中 t ——物系温度,℃ P 0——饱和蒸汽压,kPa A 、B 、C ——Antoine 常数(六) (七)(八) 4、组分液相密度ρ(九) 5、组分的表面张力σ(十)6、液体粘度μl(十一)(十三)8、其它物性数据:查相关手册得到第一章.设计概述一.塔设备的类型。
塔设备是化工、炼油生产中重要的设备之一。
塔设备的设计和研究,已经受到化工行业的极大重视。
苯-甲苯混合液常压连续精馏塔设计
苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和《物理化学》,《化工制图》等所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。
通过课程设计,要求更加熟悉工程设计的基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力,问题分析能力,思考问题能力,计算能力等。
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,石化等工业中得到广泛应用。
精馏过程是利用两组份挥发度的差异实现连续的高纯度分离。
本设计的题目是苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计,即设计一个精馏塔用来在常压下分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯,采用连续操作。
精馏塔设计任务书一、设计题目苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计二、设计任务(1)原料液中苯含量:质量分数为41%,甲苯含量为59%。
(2)塔顶馏出液中轻组分含量不低于96%,釜液中重组分含量不低于96%。
(3)生产能力:80t/d原料量,年开工310天,每天工作20小时。
(4)精馏方式:筛板塔常压精馏。
三、操作条件(1)精馏塔顶压强:4.0kpa(2)进料热状态:泡点进料(3)回流比:自选(4)单板压降:>0.7kpa四、设计内容(1)实际塔板数的确定,加料板位置的确定,塔高的计算,塔径的计算 (4)根据物料衡算和能量衡算,选择管路流动路线,管路尺寸,材料,管路中所需泵的型号。
一、工艺计算1.1设计方案的选定及基础数据的搜集该二元物系属易挥发物系,最小回流比小,故操作回流比取最小回流比的2倍。
表3常温下苯一甲苯气液平衡数据91.40 50.0 71.3 90.11 55.0 75.5 80.80 60.0 79.1 87.63 65.0 82.5 86.52 70.0 85.7 85.44 75.0 88.5 84.40 80.0 91.2 83.33 85.0 93.6 82.25 90.0 95.9 81.11 95.0 98.0 80.66 97.0 98.8 80.21 99.0 99.61 80.01100.0100.0=0.4500.966 0.047 X w1.2精馏塔的物料衡算a. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量仏=78.11枚/Awo / 甲苯的摩尔质量仏=92.13^/Awo /0.41/78.11 0.41/78.11 + 0.59/92.130.96/78.110.96/78.11 +0.04/92.130.04/78.110.04/78.11 + 0.96/92.13b. 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F = 0.450x 78.11 + (1 -0.450) x 92.13 = 85.82 M D = 0.966x 78.11 + (1 -0.966)x 92.13 = 78.59 M W = 0.047x 78.11 + (1 - 0.047)x 92.13 = 91.47 c. 物料衡算 原料处理量F =80000= 46.61( kmol / h )85.82 x 20总物料衡算D +妒= 46.61 苯物料衡算 0.450F = 0.966D + 0.047妒 联立方程1和2得 D = 20.44 W = 26.17 式中F ------原料液流量D ------ 塔顶液流量 W ------塔底液流量1.3塔板数的确定采用逐板计算法求取理论塔板数%a .求最小回流比和操作回流比 利用恩特伍德方程q =1取^. =2.47则对二元物系a jy =1 解恩特伍德方程得 6= 1.487Rnn = 136取操作回流比R = 2x 1.36 = 2.72 b .求精馏塔的液、气相负荷 L = RD =2.72x 20.44 = 55.60V = (R +1) D = (2.72 +1) x 20.44 = 76.04h - -R +1 m务.Fi、i =\ a i 「6=1 - q 式中a ——相对挥发度V = (R + \)D - (1 - q)F = (2.72 +1) x 20.44 = 76.04 L = RD + qF = 2.72 x 20.44 +1 x 46.61 = 102.21 c.求操作线方程精馏段操作线方程y n+1RR+1 X n +XD =R+10.731x n +0.260提馏段操作线方程y n+1V1 X n V 1.344x n - 0.016 d.逐板法求理论板数相平衡方程 2.47 xy变形得x: y1 +1.47x 2.47-1.47y取精馏段操作线方程和相平衡方程作逐板计算y t = x D = 0.966 ,Xj y:0.9662.47 -1.47y t 2.47-1.47 x 0.9660.920y2 = 0.731x1 + 0.260 = 0.933,x2 = y3 = 0.731x2 + 0.260 = 0.880 ,x3: y4 = 0.731x3 + 0.260 = 0.807 ,x4 y5 = 0.731x4 + 0.260 = 0.719 ,x5y6 = 0.731x5 + 0.260 = 0.632 ,x6因为,x6 = 0.411 < XF = 0.450故精馏段理论塔板数为5y22.47 -1.47y20.848y32.47 -1.47y30.748y42.47 -1.47y40.629y52.47 -1.47y50.509y62.47 -1.47y60.411y 7 = 1.344x 6 -0.016 = 0.536X7y 72.47 -1.47y 70.319y 8 = 1.344x 7 - 0.016 = 0.413 , x 8y 82.47 -1.47y 80.221y 9 = 1.344x 9 - 0.016 = 0.282 , x 9y 92.47 -1.47y 90.137y 10 = 1.344x 9 - 0.016 = 0.168 , x 1Cy :02.47-1.47y K0.076y ll = 1.344x 10 -0.016 = 0.086 , x ny:12.47 -1.47y … 0.037,得到 t F =93.4°C ,得到 t D = 80.88 °C 全塔平均温度用提馏段操作线方程和相平衡方程作逐板计算因为,x …= 0.037 <x w = 0.047提馏段所需理论踏板数为11 所需理论塔板数为11块。
苯-甲苯混合液常压连续精馏塔设计
苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计序言化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和《物理化学》,《化工制图》等所学知识,完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学,是理论联系实际的桥梁,在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。
通过课程设计,要求更加熟悉工程设计的基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法,锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力,问题分析能力,思考问题能力,计算能力等。
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,石化等工业中得到广泛应用。
精馏过程是利用两组份挥发度的差异实现连续的高纯度分离。
本设计的题目是苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计,即设计一个精馏塔用来在常压下分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯,采用连续操作。
精馏塔设计任务书一、设计题目苯一甲苯混合液常压连续精馏塔设计二、设计任务(1)原料液中苯含量:质量分数为41%,甲苯含量为59%。
(2)塔顶馏出液中轻组分含量不低于96%,釜液中重组分含量不低于96%。
(3)生产能力:80t/d原料量,年开工310天,每天工作20小时。
(4)精馏方式:筛板塔常压精馏。
三、操作条件(1)精馏塔顶压强:4.0kpa(2)进料热状态:泡点进料(3)回流比:自选(4)单板压降:>0.7kpa四、设计内容(1)实际塔板数的确定,加料板位置的确定,塔高的计算,塔径的计算 (4)根据物料衡算和能量衡算,选择管路流动路线,管路尺寸,材料,管路中所需泵的型号。
一、工艺计算1.1设计方案的选定及基础数据的搜集该二元物系属易挥发物系,最小回流比小,故操作回流比取最小回流比的2倍。
表3常温下苯一甲苯气液平衡数据91.40 50.0 71.3 90.11 55.0 75.5 80.80 60.0 79.1 87.63 65.0 82.5 86.52 70.0 85.7 85.44 75.0 88.5 84.40 80.0 91.2 83.33 85.0 93.6 82.25 90.0 95.9 81.11 95.0 98.0 80.66 97.0 98.8 80.21 99.0 99.61 80.01100.0100.0=0.4500.966 0.047 X w1.2精馏塔的物料衡算a. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量仏=78.11枚/Awo / 甲苯的摩尔质量仏=92.13^/Awo /0.41/78.11 0.41/78.11 + 0.59/92.130.96/78.110.96/78.11 +0.04/92.130.04/78.110.04/78.11 + 0.96/92.13b. 原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F = 0.450x 78.11 + (1 -0.450) x 92.13 = 85.82 M D = 0.966x 78.11 + (1 -0.966)x 92.13 = 78.59 M W = 0.047x 78.11 + (1 - 0.047)x 92.13 = 91.47 c. 物料衡算 原料处理量F =80000= 46.61( kmol / h )85.82 x 20总物料衡算D +妒= 46.61 苯物料衡算 0.450F = 0.966D + 0.047妒 联立方程1和2得 D = 20.44 W = 26.17 式中F ------原料液流量D ------ 塔顶液流量 W ------塔底液流量1.3塔板数的确定采用逐板计算法求取理论塔板数%a .求最小回流比和操作回流比 利用恩特伍德方程q =1取^. =2.47则对二元物系a jy =1 解恩特伍德方程得 6= 1.487Rnn = 136取操作回流比R = 2x 1.36 = 2.72 b .求精馏塔的液、气相负荷 L = RD =2.72x 20.44 = 55.60V = (R +1) D = (2.72 +1) x 20.44 = 76.04h - -R +1 m务.Fi、i =\ a i 「6=1 - q 式中a ——相对挥发度V = (R + \)D - (1 - q)F = (2.72 +1) x 20.44 = 76.04 L = RD + qF = 2.72 x 20.44 +1 x 46.61 = 102.21 c.求操作线方程精馏段操作线方程y n+1RR+1 X n +XD =R+10.731x n +0.260提馏段操作线方程y n+1V1 X n V 1.344x n - 0.016 d.逐板法求理论板数相平衡方程 2.47 xy变形得x: y1 +1.47x 2.47-1.47y取精馏段操作线方程和相平衡方程作逐板计算y t = x D = 0.966 ,Xj y:0.9662.47 -1.47y t 2.47-1.47 x 0.9660.920y2 = 0.731x1 + 0.260 = 0.933,x2 = y3 = 0.731x2 + 0.260 = 0.880 ,x3: y4 = 0.731x3 + 0.260 = 0.807 ,x4 y5 = 0.731x4 + 0.260 = 0.719 ,x5y6 = 0.731x5 + 0.260 = 0.632 ,x6因为,x6 = 0.411 < XF = 0.450故精馏段理论塔板数为5y22.47 -1.47y20.848y32.47 -1.47y30.748y42.47 -1.47y40.629y52.47 -1.47y50.509y62.47 -1.47y60.411y 7 = 1.344x 6 -0.016 = 0.536X7y 72.47 -1.47y 70.319y 8 = 1.344x 7 - 0.016 = 0.413 , x 8y 82.47 -1.47y 80.221y 9 = 1.344x 9 - 0.016 = 0.282 , x 9y 92.47 -1.47y 90.137y 10 = 1.344x 9 - 0.016 = 0.168 , x 1Cy :02.47-1.47y K0.076y ll = 1.344x 10 -0.016 = 0.086 , x ny:12.47 -1.47y … 0.037,得到 t F =93.4°C ,得到 t D = 80.88 °C 全塔平均温度用提馏段操作线方程和相平衡方程作逐板计算因为,x …= 0.037 <x w = 0.047提馏段所需理论踏板数为11 所需理论塔板数为11块。
苯与甲苯混合物精馏塔设计方案
苯与甲苯混合物精馏塔设计方案一、概述化工生产中所处理的原料,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为较纯净或几乎纯态的物质. 芳香族化合物是化工生产中的重要的原材料,而苯和甲苯是各有其重要作用。
苯是化工工业和医药工业的重要基本原料,可用来制备染料,树脂,农药,合成药物,合成橡胶,合成纤维和洗涤剂等等;甲苯不仅是有机化工合成的优良溶剂,而且可以合成异氰酸酯,甲酚等化工产品,同时也可以用来制造三硝基甲苯,苯甲酸,对苯二甲酸,防腐剂,染料,泡沫塑料,合成纤维等。
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。
苯——甲苯体系比较容易分离,待处理料液清洁。
因此用筛板塔。
筛板塔也是很早出现的一种板式塔,20世纪50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(20%——40%)塔板效率(10%——50%)而且结构简单,塔盘造价减少40%左右,安装,维修都较容易。
二、设计方案的确定本设计任务为分苯—甲苯的混合物,对于二元混合物的分离,应采用连续常压精馏流程。
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,其余部分经产品冷凝器冷却后送至贮罐。
该物系属于易分离物系,故操作回流比取为2.7。
塔底采用直接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至贮罐。
三、精馏塔的物料衡算⒈ 原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量为: 78.11/kg kmol甲苯的摩尔质量为: 92.13/kg kmol 0.55/78.110.590.55/78.110.45/92.13F x ==+ 0.995D x =0.01W x =⒉ 原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量 0.5978.11(10.59)92.1383.86/F M kg kmol =⨯+-⨯=0.99578.11(10.995)92.1378.18/D M kg kmol =⨯+-⨯=0.0178.11(10.01)92.1391.99/W M kg kmol =⨯+-⨯=⒊物料平衡原料处理量 600071.55/83.86F kmol h ==总物料衡算 71.55D W =+苯物料衡算 71.550.590.9950.01D W ⨯=+联立解得 42.13/D kmol h =29.42/W kmol h =四、塔板数的确定⒈ 理论板层数N T 的求取①因为苯—甲苯属于理想物系,可采用图解法求解理论板层数②操作回流比 1.8R =③求精馏塔的气、液相负荷1.842.1375.83/L RD kmol h ==⨯=(1) 2.842.13117.96/V R D kmol h =+=⨯=75.8371.55147.38/L L qF L F kmol h =+=+=+= 117.96/V V kmol h ==④求操作线方程精馏段操作线方程为75.8342.130.9950.6430.357117.96117.96D LDy x x x x V V =+=+⨯=+提馏段操作线方程为 147.3829.420.01 1.2490.0025117.96117.96W LWy x x x x V V ''''=-=-⨯=-⑤图解法求理论塔板层数采用图解法求理论板层数,求解结果为总理论板层数 18.5T N =(包括再沸器)进料板位置 10F N =⒉ 理论板层数T N 的求取精馏段实际板层数 9/70%12.8613N ==≈精提馏段实际板层数 9.5/70%13.6714N ==≈提五、精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算⒈ 操作压力的计算操作为常压操作,所以 101.3P KPa =⒉ 操作温度的计算依据安托因方程苯 1206.35log 6.023220.24o A P t =-+甲苯 1343.94log 6.078219.58o B P t =-+又 o oA AB B P P x P x =+所以 塔顶温度 80.3D t =℃进料板温度 91.0F t =℃塔底温度 110.2W t =℃精馏段平均温度 80.391.085.652m t +==℃提馏段平均温度 91.110.2'100.62m t +==℃⒊ 平均摩尔质量的计算塔顶平均摩尔质量计算由10.995D x y ==查平衡曲线得 10.985x =0.99578.11(10.995)92.1378.18/VDm M kg kmol=⨯+-⨯= 0.98578.11(10.985)92.1378.32/LDm M kg kmol=⨯+-⨯= 进料板平均摩尔质量计算由0.742F y = 查平衡曲线得 0.535F x =0.74278.11(10.742)92.1381.73/VFm M kg kmol =⨯+-⨯=0.53578.11(10.535)92.1384.63/LFm M kg kmol=⨯+-⨯= 塔底平均摩尔质量计算由20.01W x y == 查平衡曲线得 20.004x =0.0178.11(10.01)92.1391.99/VWm M kg kmol =⨯+-⨯=0.00478.11(10.004)92.1392.07/LWm M kg kmol=⨯+-⨯= 精馏段平均摩尔质量 78.1881.7379.96/2Vm M kg kmol +== 78.3284.6381.48/2Lm M kg kmol +==提馏段平均摩尔质量81.7391.99'86.86/2Vm M kg kmol +== 84.6392.07'88.35/2Lm M kg kmol +==⒋ 平均密度的计算⑴气相平均密度计算由理想气体状态方程计算,即精馏段气相平均密度3101.379.962.72/8.3145(85.65273.15)m VmVm m P M kg m RT ρ⨯===⨯+提馏段气相平均密度3'101.386.86' 2.83/'8.314(100.6273.15)m Vm Vm m PM kg m RT ρ⨯===⨯+⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算,即 1i Lm ia ρρ=∑塔顶液相平均密度的计算由80.3D t =℃,查手册得3814.7/A kg m ρ= 3809.7/B kg m ρ= 31814.67/(0.995/814.80.005/809.7)LDm kg m ρ==+进料板液相平均密度的计算由91.0F t =℃,查手册得3802.8/A kg m ρ= 3799.2/B kg m ρ=进料板液相的质量分率0.53578.110.4940.53578.110.46592.13A a ⨯==⨯+⨯31800.97/(0.494/802.80.506/799.2)LFm kg m ρ==+塔底液相平均密度的计算由110.2W t =℃,查手册得3780.1/A kg m ρ= 3780.1/B k g m ρ=塔底液相的质量分率0.00478.110.00340.00478.110.99692.13AW a ⨯==⨯+⨯31780.1/(0.0034/780.10.9966/780.1)LWm kg m ρ==+精馏段液相平均密度为 3814.67800.97807.82/2Lm kg m ρ+==提馏段液相平均密度为 3800.97780.1'790.54/2Lm kg m ρ+==⒌ 液体平均表面张力的计算液相平均表面张力依下式计算 即Lm i i x σσ=∑塔顶液相平均表面张力的计算由80.3D t =℃,查手册得21.23/A mN m σ= 21.66/B mN m σ=0.99521.230.00521.6621.23/LDm mN mσ=⨯+⨯= 进料板液相平均表面张力的计算由91.0F t =℃,查手册得19.94/A mN m σ= 20.53/B mN m σ=0.53519.940.46520.5320.21/LFm mN m σ=⨯+⨯=塔底液相平均表面张力的计算由110.2W t =℃,查手册得17.65/A mN m σ= 18.4/B mN m σ=0.0117.650.9918.418.39/LWm mN m σ=⨯+⨯=精馏段液相平均表面张力 21.2320.2120.72/2Lm mN m σ+==提馏段液相平均表面张力20.2118.39'19.30/2Lm mN m σ+==⒍ 液体平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算 即lg lg Lm i i x μμ=∑塔顶液相平均粘度的计算由80.3D t =℃,查手册得0.307A mPa s μ=⋅ 0.310B mPa s μ=⋅lg 0.995lg0.3070.005lg0.310LDm μ=⨯+⨯解出 0.307LDm mPa s μ=⋅进料板平均粘度的计算由91.0F t =℃,查手册得0.277A mPa s μ=⋅ 0.284B mPa s μ=⋅lg 0.494lg0.2770.506lg0.284LFm μ=⨯+⨯解出 0.280LFm mPa s μ=⋅由110.2W t =℃,查手册得0.232A mPa s μ=⋅ 0.252B mPa s μ=⋅lg 0.01lg0.2330.99lg0.252LWm μ=⨯+⨯解出 0.252L W m m P a s μ=⋅精馏段平均粘度0.3070.2800.2942Lm mPa s μ+==⋅提馏段平均粘度0.2800.252'0.2662Lm mPa s μ+==⋅六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算由上面可知精馏段 75.83/L kmol h =117.96/V kmol h =⒈ 塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为3117.9679.960.963/36003600 2.72Vms Vm VM V m s ρ⨯===⨯ 375.8381.480.00212/36003600807.82Lm s Lm LM L m sρ⨯===⨯由max u =式中,负荷因子0.220()20L C C σ=由史密斯关联图查得20C ,图的横坐标为1/21/20.002123600807.82()()0.03790.9633600 2.72s L s V L V ρρ⨯=⨯=⨯ 取板间距0.40T H m =,板上清液层高度取0.06L h m =,则0.34T L H h m -=由史密斯关联图,得知 200.072C =气体负荷因子 0.20.22020.72()0.072()0.07252020LC C σ==⨯=max 0.0725 1.250/u m s == 取安全系数为0.7,则空塔气速为max 0.70.7 1.2500.875/u u m s ==⨯=1.184D m === 按标准塔径圆整后为 1.2D m =塔截面积为 221.134T A D m π==实际空塔气速为 0.9630.852/1.13u m s == 提馏段的气、液相体积流率为3117.9686.86' 1.006/36003600 2.83Vm s Vm VM V m s ρ⨯===⨯ 3147.3888.35'0.00458/36003600790.54Lm s Lm LM L m s ρ⨯===⨯由max u =式中,负荷因子0.220()20L C C σ=由史密斯关联图查得20C ,图的横坐标为1/21/2'0.004583600790.54()()0.0761' 1.0063600 2.83s L s V L V ρρ⨯=⨯=⨯ 取板间距0.45T H m =,板上清液层高度取0.06L h m =,则0.39T L H h m -=由史密斯关联图,得知 200.081C =气体负荷因子 0.20.22019.30()0.081()0.08042020L C C σ==⨯=max 0.0804 1.34/u m s == 取安全系数为0.7,则空塔气速为max 0.70.7 1.340.938/u u m s ==⨯=1.17D m === 按标准塔径圆整后为 1.2D m =塔截面积为 221.134T A D m π==实际空塔气速为 1.0060.89/1.13u m s == ⒉ 精馏塔有效高度的计算精馏段有效高度为 (1)(131)0.4 4.8T Z N H m =-=-⨯=精精提馏段有效高度为 (1)(141)0.45 5.85T Z N H m =-=-⨯=提提在进料板上方开一个人孔,其高度为0.55m故精馏塔有效高度为0.5511.2Z Z Z m =++=精提七、塔板主要工艺尺寸的计算⒈ 溢流装置计算精馏段:因塔径 1.2D m =,所以可选取单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘。
苯甲苯精馏塔设计
课程设计题目——苯-甲苯连续精馏筛板塔设计设计任务:在常压连续精馏塔中分离含苯40%的苯-甲苯混合液,要求塔顶馏出液中含苯量不小于98%,塔底釜液中含苯量不大于2%(以上均为质量分数)。
年生产能力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汽加热;4、回流比R=1.6 Rmin目录摘要 (5)第一章概述 (5)第二章设计方案的确定 (6)2.1 产品性质 (6)2.2确定方案的原则 (6)2.3操作条件的确定 (7)2.3.1操作压力 (7)2.3.2进料状态 (7)2.3.3加热方式 (7)2.4设计方案的简介 (7)2.5工艺流程及说明 (8)第三章精馏塔工艺设计计算 (9)3.1料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 (9)3.2平均摩尔质量 (9)3.3板数的确定 (9)3.4塔板数的确定 (10)3.4.1理论塔板数的确定 (10)3.4.2 实际板层数的计算 (14)3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (15)3.5.1操作压力的计算 (15)3.5.2操作温度的计算 (16)3.5.3平均摩尔质量计算 (16)3.5.4平均密度的计算 (17)3.5.5液体表面张力的计算 (18)3.5.6液体平均黏度计算 (19)3.6精馏塔体工艺尺寸的计算 (20)3.6.1塔径的计算 (20)3.6.2精馏塔有效高度的计算 (22)3.7塔板主要工艺尺寸的计算 (22)3.7.1溢流装置计算 (22)3.7.2塔板布置 (25)3.8筛板的流体力学验算 (26)3.8.1塔板压降 (26)3.8.2液面落差 (28)3.8.3液沫夹带 (28)3.8.4漏液 (29)3.8.5液泛 (29)3.9塔板负荷性能图 (30)3.9.1 精馏段塔板负荷性能图 (30)3.9.2 提馏段塔板负荷性能图 (34)第四章热量衡算 (38)4.1热量衡算 (38)4.1.1塔顶热量 (39)4.1.2塔底热量 (40)第五章板式塔的结构与附属设备 (41)5.1附件的计算 (41)5.1.1接管 (41)5.1.2筒体与封头 (43)5.2 板式塔结构 (44)5.2.1塔体结构 (44)5.2.2塔板结构 (44)5.3 附属设备设计 (45)5.3.1泵的计算及选型 (45)5.3.2冷凝器 (46)5.3.2再沸器 (46)设计结果一览表 (48)主要符号说明 (49)设计小结 (51)参考文献 (52)附录 (53)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: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。
苯与甲苯连续精馏塔设计方案青海大学)
化工过程设备设计设计题目:设计一座处理苯——甲苯混合液的连续筛板式精馏塔设计人:旷天亮班级:11级化工<3)班学号:1120204009设计时间:2018年12月目录课程设计任务书 (2)第一章.设计概述 (5)第二章.设计方案的确定及流程说明 (9)第三章.塔的工艺计算 (12)第四章.塔和塔板主要工艺尺寸的设计 (24)(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 (24)(2)塔板的流体力学验算 (27)(3)塔板的负荷性能图 (29)(4>设计结果概要或设计结果一览表 (33)第五章.对本设计的评述和有关问题的分析讨论 (34)《化工原理课程设计二》任务书(1>(一)设计题目:试设计一座苯—甲苯连续精馏塔,要求进料量5吨/小时,塔顶馏出液中苯含量不低于99%,塔底馏出液中苯含量不高于2%,原料液中含苯41%<以上均为质量%)。
<二)操作条件<1)塔顶压强 4kPa<表压)<2)进料热状况气液混合进料<液:气=1:2)<3)回流比自选<4)单板压降不大于0.7kPa<三)设备型式:筛板塔<四)设备工作日:每年330天,每天24小时连续运行<五)厂址:西宁地区<六)设计要求:1、概述2、设计方案的确定及流程说明3、塔的工艺计算4、塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定;(2)塔板的流体力学验算(3) 塔板的负荷性能图 5、 设计结果概要或设计结果一览表 6、 对本设计的评述和有关问题的分析讨论(四) log P 0=A-C t B(七)第一章.设计概述一.塔设备的类型。
塔设备是化工、炼油生产中重要的设备之一。
塔设备的设计和研究,已经受到化工行业的极大重视。
在化工生产中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各个方面,都有非常重大的影响。
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
苯-甲苯精馏式连续精馏塔的设计
2008级化工原理课程设计板式精馏塔设计任务书一、设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。
二、设计任务(1)原料液中苯含量:质量分率=60%(质量),其余为甲苯。
(2)塔顶产品中苯含量不得低于97%(质量)。
(3)残液中苯含量不得高于5%(质量)。
(4)生产能力:100000 t/y苯产品,年开工320天。
三、操作条件(1)精馏塔顶压强:4.0kPa(表压)(2)进料热状态:泡点进料(3)回流比:R=1.5(4)单板压降压:≯0.7kPa四、设计内容及要求(1)设计方案的确定及流程说明(2)塔的工艺计算(3)塔和塔板主要工艺尺寸的设计塔高、塔径以及塔板结构尺寸的确定;塔板的流体力学验算;塔板的负荷性能图。
(4)编制设计结果概要或设计一览表(5)辅助设备选型与计算(6)绘制塔设备结构图:采用绘图纸徒手绘制五、参考书目[1]谭天恩•化工原理(第二版)下册•北京:化学工业出版社,1998[2]何潮洪,冯霄•化工原理•北京:科学出版社,2001[3]柴诚敬,刘国维•化工原理课程设计•天津:天津科学技术出版社,1994[4]贾绍义,柴敬诚•化工原理课程设计•天津:天津大学出版社,2002目录一、摘要 (1)二、基本内容 (1)三、引言 (1)3.1 化工原理课程设计目的 (1)3.2苯和甲苯分离原理 (1)四、具体计算过程 (2)4.1确定设计方案的原则 (2)4.2操作条件的确定 (2)4.2.1 操作压力 (2)4.2.2进料状态 (2)4.2.3加热方式 (2)4.3设计方案的选定及基础数据的搜集 (2)4.4 精馏塔的物料衡算 (4)4.4.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)4.4.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)4.4.3 物料衡算 (5)4.5 塔板数的确定 (5)4.5.1理论板层数NT的求取 (5)4.5.2 实际板数的求取 (6)4.6 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)4.6.1 操作压力计算 (7)4.6.2 操作温度计算 (7)4.6.3 平均摩尔质量计算 (8)4.6.4 平均密度计算 (9)4.6.5 液体平均表面张力计算 (10)4.6.6 液体平均粘度计算 (10)4.7 气液负荷计算 (10)4.8精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)4.8.1 塔径的计算 (11)4.8.2 有效高度的计算 (12)4.9 塔板主要工艺尺寸的计算 (12)4.9.1 溢流装置计算 (12)4.9.2 塔板布置 (14)4.10 筛板的流体力学验算 (15)4.10.1 精馏段 (15)4.10.2 提馏段 (16)4.11塔板负荷性能图 (18)4.11.1精馏段 (18)4.11.2 提馏段 (20)4.12 各接管尺寸的确定 (22)4.12.1 进料管 (22)4.12.2 釜残液出料管 (23)4.12.3 回流液管 (23)4.12.4 塔顶蒸汽接管 (23)4.12.5 塔釜进气管 (24)4.12.6法兰 (24)4.12.7筒体与封头 (24)4.13附属设备设计 (25)4.13.1 泵的计算与选型 (25)4.13.2 冷凝器 (26)4.12.3 再沸器 (26)五、课程设计总结 (29)六、参考文献 (29)附录(符号说明) (30)2008级化工原理课程设计一、摘要本设计的题目是苯-甲苯精馏式连续精馏塔的设计,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。
#苯与甲苯连续精馏塔设计-青海大学)
化工过程设备设计设计题目:设计一座处理苯——甲苯混合液的连续筛板式精馏塔设计人:旷天亮班级:11级化工(3)班学号:1120204009设计时间:2013年12月目录课程设计任务书 (2)第一章.设计概述 (5)第二章.设计方案的确定及流程说明 (9)第三章. 塔的工艺计算 (12)第四章.塔和塔板主要工艺尺寸的设计 (24)(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 (24)(2)塔板的流体力学验算 (27)(3)塔板的负荷性能图 (29)( 4 )设计结果概要或设计结果一览表 (33)第五章.对本设计的评述和有关问题的分析讨论 (34)《化工原理课程设计二》任务书(1) (一)设计题目:试设计一座苯—甲苯连续精馏塔,要求进料量 5 吨/小时,塔顶馏出液中苯含量不低于99%,塔底馏出液中苯含量不高于2%,原料液中含苯41%(以上均为质量%)。
(二)操作条件(1)塔顶压强4kPa(表压)(2)进料热状况气液混合进料(液:气=1:2)(3)回流比自选(4)单板压降不大于0.7kPa(三)设备型式:筛板塔(四)设备工作日:每年330天,每天24小时连续运行(五)厂址:西宁地区(六)设计要求:1、概述2、设计方案的确定及流程说明3、塔的工艺计算4、塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定;(2)塔板的流体力学验算(3)塔板的负荷性能图5、设计结果概要或设计结果一览表6、对本设计的评述和有关问题的分析讨论(三)3、饱和蒸汽压P用Antoine 方程计算(四) log P 0=A-Ct B(五) 式中 t ——物系温度,℃ P 0——饱和蒸汽压,kPa A 、B 、C ——Antoine常数(八) 6、液体粘度μl(十) 8、其它物性数据:查相关手册得到第一章.设计概述一. 塔设备的类型。
塔设备是化工、炼油生产中重要的设备之一。
塔设备的设计和研究,已经受到化工行业的极大重视。
在化工生产中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各个方面,都有非常重大的影响。
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化工过程设备设计设计题目:设计一座处理苯——甲苯混合液的连续筛板式精馏塔设计人:旷天亮班级:11级化工<3)班学号:1120204009设计时间:2018年12月目录课程设计任务书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 第一章.设计概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 第二章.设计方案的确定及流程说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 第三章.塔的工艺计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12 第四章.塔和塔板主要工艺尺寸的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2⋯4 ⋯⋯⋯(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.24(2)塔板的流体力学验算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..27(3) 塔板的负荷性能图 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4>设计结果概要或设计结果一览表 ⋯⋯ 第五章 .对本设计的评述和有关问题的分析讨论化工原理课程设计二》任务书 (1>(一) 设计题目:试设计一座苯 —甲苯连续精馏塔,要求进料量 5 吨/小时,塔顶馏出液中苯含量不低于 99%,塔底馏出液中苯含量不高于 2%,原料液中含苯 41%<以上均为质量 %)。
<二)操作条件<1)塔顶压强 4kPa <表压)<2)进料热状况气液混合进料 <液:气 =1:2) <3)回流比自选<4)单板压降不大于 0.7kPa<三)设备型式 :筛板塔<四)设备工作日 :每年 330天,每天 24 小时连续运行 <五)厂址 : 西宁地区 <六)设计要求:1、 概述2、 设计方案的确定及流程说明3、 塔的工艺计算4、 塔和塔板主要工艺尺寸的设计(1) 塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定;.3429 .33(2)塔板的流体力学验算(3)塔板的负荷性能图5、设计结果概要或设计结果一览表6、对本设计的评述和有关问题的分析讨论<七)1、苯和甲苯的物理性质二)2、常压下苯—甲苯的气液平衡数据三)3、饱和蒸汽压P用Antoine 方程计算四)log P0=A-t C五)式中t——物系温度,℃P0——饱和蒸汽压,kPa 、AB、C——Antoine 常数七)八)、组分液相密度九)5、组分的表面张力σ十)6、液体粘度μlμl,mPas十三)8、其它物性数据:查相关手册得到第一章.设计概述一.塔设备的类型。
塔设备是化工、炼油生产中重要的设备之一。
塔设备的设计和研究,已经受到化工行业的极大重视。
在化工生产中,塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额,以及三废处理和环境保护等各个方面,都有非常重大的影响。
精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下,各组分的饱和蒸汽压不同这一性质,使液相中的轻组分转移到汽相中,汽相中的重组分转移到液相中,从而达到分离的目的。
因此精馏塔操作弹性的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。
板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层,进行传质与传热。
在正常操作下,气相分为分散相,液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层,液体自塔顶沿填料表面下流,气体逆流向上<有时也采用并流向下)流动。
气液两相密切接触进行传质与传热。
在正常操作下,气相为连续相,液相为分散相,气相组成呈连续变化,属微分接触逆流操作过程。
本设计方案连续板式精馏塔。
二.塔板类型。
板式塔的塔板大致可分为两类:<1)有降液管的塔板,如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S 型、多降液管塔板;<2)无降液管的塔板,如穿流式筛板<栅板)、穿流式波纹板等。
工业应用较多的是有降液管的塔板,如浮阀、筛板、泡罩塔板等。
筛板塔是扎板塔的一种,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。
操作时,液体由塔顶进入,经溢流管<一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。
气体<或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。
泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。
为克服筛板安装水平要求过高的困难,发展了环流筛板;克服筛板在低负荷下出现漏液现象,设计了板下带盘的筛板;减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距,制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰,塔板上开设气体导向缝的林德筛板。
筛板塔普遍用作H2S-H2O 双温交换过程的冷、热塔。
应用于蒸馏、吸收和除尘等。
浮阀塔的塔板上,按一定中心距开阀孔,阀孔里装有可以升降的阀片,阀孔的排列方式,应使绝大部分液体内有气泡透过,并使相邻两阀容易吹开,鼓泡均匀。
为此常采用对液流方向成错排的三角形的排列方式。
蒸汽自阀孔上升,顶开阀片,穿过环形缝隙,以水平方向吹入液层,形成泡沫,浮阀能随着气速的增减在相当宽的气速范围内自由升降,以保持稳定的操作。
但是,浮阀塔的抗腐蚀性较高<防止浮阀锈死在塔板上),所以一般采用不锈钢作成,致使浮阀造价昂贵,推广受到一定限制。
随着科学技术的不断发展,各种新型填料,高效率塔板的不断被研制出来,浮阀塔的推广并不是越来越广。
泡罩塔板是工业上应用早的塔板,它主要由升气管及泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。
泡罩有f80、f100、f150mm 三种尺寸,可根据塔径的大小选择。
泡罩的下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上为正三角形排列。
操作时,液体横向流过塔板,靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层,齿缝浸没于液层之中而形成液封。
升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿,以防止液体从中漏下。
上升气体通过齿缝进入液层时,被分散成许多细小的气泡或流股,在板上形成鼓泡层,为气液两相的传热和传质提供大量的界面泡罩塔板的优点是操作弹性较大,塔板不易堵塞;缺点是结构复杂、造价高,板上液层厚,塔板压降大,生产能力及板效率较低。
泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代,在新建塔设备中已很少采用。
浮阀塔板具有泡罩塔板和筛孔塔板的优点,应用广泛。
浮阀的类型很多,国内常用的有F1 型、V-4 型及T 型等。
浮阀塔板的优点是结构简单、造价低,生产能力大,操作弹性大,塔板效率较高。
其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时,阀片易与塔板粘结;在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象,使塔板效率和操作弹性下降。
本设计中采用塔板的类型为筛板塔精馏,筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3~8mm,筛孔在塔板上作正三角形排列。
筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有:(1>结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。
(2>处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。
(3>塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
(4>压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
筛板塔的缺点是:( 1 >塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。
(2>操作弹性较小(约2~3>。
( 3 >小孔筛板容易堵塞。
下图是板式塔的简略图:第二章.设计方案的确定及流程说明一.设计方案遵循的原则。
确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
为此,必须具体考虑如下几点:1.满足工艺和操作的要求:所设计出来的流程和设备,首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定,这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性,各处流量应能在一定范围内进行调节,必要时传热量也可进行调整。
因此,在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。
计算传热面积和选取操作指标时,也应考虑到生产上的可能波动。
再其次,要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计,流量计等> 及其装置的位置,以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常,从而帮助找出不正常的原因,以便采取相应措施。
2.满足经济上的要求:要节省热能和电能的消耗,减少设备及基建费用。
如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热,就能节约很多生蒸汽和冷却水,也能减少电能消耗。
又如冷却水出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量,另方面也影响到所需传热面积的大小,即对操作费和设备费都有影响。
同样,回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。
3.保证安全生产:例如苯属有毒物料,不能让其蒸汽弥漫车间。
又如,塔6 / 22是指定在常压下操作的,塔内压力过大或塔骤冷而产生真空,都会使塔受到破坏,因而需要安全装置。
以上三项原则在生产中都是同样重要的。
但在化工原理课程设计中,对第一个原则应作较多的考虑,对第二个原则只作定性的考虑,而对第三个原则只要求作一般的考虑。
二.装置流程的确定。
蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜<再沸器)、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
蒸馏过程按操作方式的不同,分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程,连续蒸馏具有生产能力大,产品质量稳定等优点,工业生产中一连续蒸馏为主,我们也采用连续蒸馏。
首先,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气液混合进料,然后,原料从进料口进入到精馏塔中。
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。
最终,完成苯与甲苯的分离。
三.操作压力的选择。
精馏操作可在常压,加压,减压下进行。
应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。
例如对于热敏感物料,可采用减压操作。
本次设计苯和甲苯为一般物料因此,采用常压操作。
四.进料热状况的选择。
进料状态有五种:过冷液,饱和液,气液混合物,饱和气,过热气。
但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点,才送入塔内。
这样塔的操作比较容易控制。
不受季节气温的影响,此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同,在设计和制造上也叫方便。
本次设计采用气液混合物进料,且气液比为2:1. 五.加热方式的选择。
精馏釜的加热方式一般采用间接加热方式,若塔底产物基本上就是水,而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。
便可以直接采用直接接加热。
直接蒸汽加热的优点是:可以利用压力较低的蒸汽加热,在釜内只需安装鼓泡管,不需安装庞大的传热面,这样,操作费用和设备费用均可节省一些,然而,直接蒸汽加热,由于蒸汽的不断涌入,对塔底溶液起了稀释作用,在塔底易挥发物损失量相同的情况下。