苯--甲苯精馏塔设计

广西民族大学相思湖学院化学工程与工艺课程设计说明书

广西民族大学

相思湖学院

化工原理课程设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔设计

教学院计算机科学与工程系

专业班级09化工

学生姓名李海

学生学号109333280107

指导教师覃月宁

2011年12月20日

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=1.6Rmin

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。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。

关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图

第一章概述

精馏塔是化工生产中十分重要的设备。精馏塔内装有提供气液两相逐级接触的塔板，利用混合物当中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。在精馏塔中，塔釜产生的蒸汽沿塔板之间上升，来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降，气液两相在塔内实现多次接触，进行传质传热过程，轻组分上升，重组分下降，使混合物达到一定程度的分离。精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关，还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。本设计我们使用筛板塔。其突出优点为结构简单，造价低板上液面落差小，气体压强低，生产能力较大，气体分散均匀，传质效率较高。筛板塔是最早应于手工业生产的设备之一。合理的设计和适当的操作筛板塔能够满足要求的操作弹性而且效率高。采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏夜实际操作表明，筛板在一定程度的漏液状态下，操作是板效率明显降低，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的筛板塔其操作弹性仍可达到标准。

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，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），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，实现原料混合物中各组分的分离。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精馏装置。

工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。

板式塔大致可分为两类：（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。

筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，呈正三角形排列。上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层，形成气液密切接触的泡沫层（或喷射的液滴群）。

筛板塔是1932年提出的，当时主要用于酿造，其优点是结构简单，制造维修方便，造价低，气体压降小，板上液面落差较小，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近浮阀塔。