苯甲苯浮阀精馏塔课程设计

第一篇化工原理课程设计任务书

1.1设计题目

苯-甲苯连续精馏（浮阀）塔的设计

1.2设计任务

1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算

（1）流程及操作条件的确定；物料衡算及热量衡算；

（2）塔板数的计算；

（3）塔板结构设计（塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图）；

（4）塔体各接管尺寸的确定；

（5）冷却剂与加热剂消耗量的估算。

2.设计说明及讨论

3.绘制设计图

（1）流程图（A4纸）；

（2）塔盘布置图（8开坐标纸）；

（3）工艺条件图（1号绘图纸）。

1.3原始设计数据

1、原料液：苯-甲苯，其中苯含量为35 %（质量），常温；

2、馏出液含苯：99.2 %（质量）；

3、残液含苯： 0.5 %（质量）；

4、生产能力：4000 (kg/h).

第二篇流程及流程说明

为了能使生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔，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（具体流程见附图）。

在流程确定方案选择上，本设计尽可能的减少固定投资，降低操作费用，以期提高经济效益。

1、加料方式的选择：

设计任务年产量虽小，但每小时4000Kg的进料量，为维持生产稳定，采用高位槽进料，从减少固定投资，提高经济效益的角度出发，选用泡点进料的加料方式。

2、回流方式的选择：

塔的生产负荷不大，从降低操作费用的角度出发，使用列管式冷凝器，利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。

3、再沸器的选择：

塔釜再沸器采用卧式换热器，使用低压蒸汽作为热源，做到了不同品位能源的综合利用，大大降低了能源的消耗量。

第三篇 设计计算

3.1全塔的物料衡算

1、将任务书中的质量分数换算成摩尔分数，进料h km ol 4000=F

35%78.11

0.33835%78.1165%92.13

F x =

=+（摩尔百分数）

0.5%78.11

0.005890.5%99.5%92.13

W x ==+（摩尔百分数）

99.2%78.11

0.99399.2%78.110.8%92.13

D x =

=+（摩尔百分数）

2、求平均分子量，将h kg 换算成 h km ol

进料处: 78.110.38892.130.61286.69kg kmol F M =⨯+⨯= 塔顶处: 78.110.99392.130.00778.21kg kmol D M =⨯+⨯= 塔釜处: 78.110.0058992.130.9941192.05kg kmol W M =⨯+⨯= 进料: kmol/h 46.144000/86.69==F 3、全塔的物料衡算

由物料衡算得：F F D

F W D

F x W x D x =+⎧⎨⨯=⨯+⨯⎩

代入数据得： ⎩⎨⎧⨯+⨯=⨯+=993.000589.0388.014.4614.46D W D

W

解之得： ⎩⎨⎧==h kmol 86.17h

kmol 28.28D W

3.2相对挥发度α及回流比R

α：

1、求全塔平均相对挥发度

表3-1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 t C。80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6 x 1.000 0.816 0.651 0.504 0.373 0.257 0.152 0.057 0 y 1.000 0.919 0.825 0.717 0.594 0.456 0.300 0.125 0

（1）塔内温度的计算：采用内插法计算塔内的温度

1）塔顶：

由于采用全凝器，因此10.993D x y ==。查表可知，在80.1℃与84℃之间，y 值很接近，因此这两点之间可近似看作为直线，设此直线方程为：t ky b =+，代入80.1℃与84℃时的y 值：

⎩⎨⎧+⨯=+=b k b k 919.0841.80 解得：⎩⎨

⎧=-=25.12815

.48b k 即直线方程为：48.15128.25t y =-+ 将y 1=0.993代入方程解得t 1=t D =80.39℃ 2）塔底：

x W ＝0.00589，设直线方程为：t=kx+b ，代入108℃与110.6℃时的x 值：

⎩⎨⎧=+=b b k 6.110057.0108 解得：⎩⎨

⎧=-=6.1106

.45b k 所以直线方程为：t=-45.6x+110.6 将x W ＝0.00589代入方程解出t W =110.3℃。 3）进料：

F x =0.388，设直线方程为t=kx+b ，代入92℃到96℃的x 值：

⎩⎨⎧+=+=b k b k 373.096504.092 解得：⎩⎨

⎧=-=4.1075

.30b k 所以直线方程为：t=-30.5x+107.4 将F x ＝0.388代入方程解出t F =95.57℃。

所以全塔的平均温度 t =3

57.953.11039.80++=95.42℃

（2）塔内平均相对挥发度：采用内插法计算塔内平均温度下的相对挥发度

设直线方程x=kt+b,代入92℃到96℃之间的x 的值

⎩⎨⎧+=+=b k b k 96373.092504.0 解得：⎩⎨

⎧=-=517.303275

.0b k 所以直线方程为：x=-0.03275t+3.517 将t =95.42℃代入方程解出x =0.392

设直线方程y=kt+b,代入92℃到96℃之间的y 的值