化工原理课程设计之苯甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计
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化工原理课程设计
设计题目:苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计设计人:
班级:
学号:
指导老师:
设计时间:
目录
设计任务书 (3)
前言 (4)
第一章工艺流程设计 (5)
第二章塔设备的工艺计算 (6)
第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算 (15)
第四章塔板的流体力学验算 (18)
第五章塔板负荷性能图 (21)
第六章换热器的设计计算与选型 (25)
第七章主要工艺管道的计算与选择 (28)
结束语 (30)
参考文献 (32)
附录 (33)
化工原理课程设计任务书
设计题目:苯—甲苯连续精馏塔(浮阀塔)的设计
一、工艺设计部分
(一)任务及操作条件
1. 基本条件:含苯25%(质量分数,下同)的原料液以泡点状态进入塔内,回流比为最小回流比的
1.25倍。
2. 分离要求:塔顶产品中苯含量不低于95%,塔底甲苯中苯含量不高于2%。
3. 生产能力:每小时处理9.4吨。
4. 操作条件:顶压强为4 KPa (表压),单板压降≯0.7KPa,采用表压0.6 MPa的饱和蒸汽加热。(二)塔设备类型浮阀塔。
(三)厂址:湘潭地区(年平均气温为17.4℃)
(四)设计内容
1. 设计方案的确定、流程选择及说明。
2. 塔及塔板的工艺计算塔高(含裙座)、塔径及塔板结构尺寸;塔板流体力学验算;塔板的负荷性能图;设计结果概要或设计一览表。
3. 辅助设备计算及选型(注意:结果要汇总)。
4. 自控系统设计(针对关键参数)。
5. 图纸:工艺管道及控制流程图;塔板布置图;精馏塔的工艺条件图。
6. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
二、按要求编制相应的设计说明书
设计说明书的装订顺序及要求如下:
1. 封面(设计题目,设计人的姓名、班级及学号等)
2. 目录
3. 设计任务书
4. 前言(课程设计的目的及意义)
5. 工艺流程设计
6. 塔设备的工艺计算(计算完成后应该有计算结果汇总表)
7. 换热器的设计计算与选型(完成后应该有结果汇总表)
8. 主要工艺管道的计算与选择(完成后应该有结果汇总表)
8. 结束语(主要是对自己设计结果的简单评价)
9. 参考文献(按在设计说明书中出现的先后顺序编排,且序号在设计说明书引用时要求标注)
10. 设计图纸
三、主要参考资料
[1] 化工原理;[2] 化工设备机械基础;[3] 化工原理课程设计;[4] 化工工艺设计手册
四、指导教师安排杨明平;胡忠于;陈东初;黄念东
五、时间安排第17周~第18周
前言
化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节,是综合应用本门课程和有关其他课程所学知识,完成以单元操作为主的一次设计实践。通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法,并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练,在设计过程中还应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。
通过课程设计,我们可以完全的掌握整个连续精馏过程的每一个细节,并且能够综合运用所学的知识处理工业生产中的实际问题。为不久的将来把知识转化为生产力打下了坚实的基础。
本次课程设计主要是从以下四个方面进行的:工艺流程设计;塔设备的工艺计算;换热器的设计计算与选型;主要工艺管道的计算与选择。课程设计还会有各种设计图纸和参考文献等。
特别感谢杨明平老师、胡忠于老师、陈东初老师、黄念东老师、周珊同学(生科院09微生物)。在他们的支持下我的课程设计才顺利完成。
第一章工艺流程设计
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1.25倍。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的流程的组成包括原料贮槽、原料泵、甲苯贮槽、甲苯泵、甲苯冷凝器、原料液预热器、再沸器、原料加热器、全凝器、苯冷却器、精馏塔、事故槽、蒸汽分配缸、回流罐、苯中间贮槽、苯贮槽、苯泵等附属设备。
第二章塔设备的工艺计算
2.1 操作条件、基础数据及相关参数
2.1.1 操作条件
塔顶压力4KPA
进料热状态泡点进料
回流比为最小回流比的1.25倍
塔底加热蒸气压力 0.6Mpa(表压)
单板压降≯0.7kPa。
2.1.2 基础数据
2.1.3相关物性参数
苯和甲苯的物理参数见下表[1]:
饱和蒸汽压:苯、甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算[1]:
苯、甲苯的相对密度见下表[1]:
液体表面张力见下表[1]: 苯甲苯液体粘度见下表[1]:
2.2 精馏塔的物料衡算
2.2.1 原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 M A =78.11 kg/kmol 甲苯的摩尔质量 M B =92.13 kg/kmol
x F =13.92/75.011.78/25.011
.78/25.0+=0.281 x D =13.92/05.011.78/95.011
.78/95.0+=0.957
x W =13.92/98.011.78/02.011
.78/02.0+=0.024 2.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
M F = 0.281×78.11+(1-0.281)×92.13=88.19kg/kmol M D = 0.957×78.11+(1-0.957)×92.13=78.71 kg/kmol M W= 0.024×78.11+(1-0.024)×92.13=91.79kg/kmol 2.2.3 物料衡算 生产能力 9400kg/h
塔顶产量 D=71.789400
=11.943kmol/h 总物料衡算 F=119.43+W
苯物料衡算 0.25F=0.95×11.943+0.02W