蒸馏塔的设计---化工原理设计

过程装备设计课程设计-------分离苯-甲苯精馏塔设计

专业:过程装备与控制

班级: 3班

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学号: **********

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设计日期: 2010-11-17

目录

（一）设计任务书-------------------------------------------------3 （二）设计内容------------------------------------------------------3

（三）设计中符号说明------------------------------------------5 （四）精馏塔的物料衡算----------------------------------------7

（五）塔板数的确定----------------------------------------------8 (六)精馏塔塔体工艺尺寸设计------------------------------------9 （七）塔板主要工艺尺寸的计算----------------------------------11

(八)塔板负荷性能图------------------------------------------------ 13

(九)接管尺寸的选取-------------------- ----------------------17 （十）封头的选取------------------------------------------------18 （十一）法兰的选取------------------------------------------------18 （十二）筛板塔的工艺设计计算结果总表---------------------19

（一）设计任务书

一．设计题目: 分离苯—甲苯精馏塔设计

二．设计任务及操作条件

1.设计任务：

生产能力(最大产量) : 2000kg/h

塔顶产品组成: 100%苯

2.操作条件：

操作压力: 101.3Kpa

操作温度: 80℃

进料热状态: 泡点进料

3.设备形式: 筛板精馏塔,塔顶为全凝器,中间泡点

进料,塔底间接蒸汽加热，连续精

馏。

（二)设计内容

1.概述:

本次设计一筛板设计为例,筛板是在塔板上钻有均布的筛孔,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.筛板塔的优点是结构简单,制造、维修方便,造价低,相同的条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔.他的缺点是操作范围小,小孔径筛板易堵噻不适宜处理粘性大的,脏的和带固体粒子的料液.但设计良好的筛板具有足够的造作弹性,对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板,故近年来我国对筛板的应用日益增多.

2.设计流程的说明：

精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器。釜液冷却器和产品冷凝器等设备。热量自塔釜输入，物料在

塔内经多次部分汽化与与部分冷凝器进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程装置时应考虑余热的利用，注意节能。另外，为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料外，也可以采用高位槽送料以免受泵操作波动的影响

塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用全凝器，以便于准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用全分凝器。总而言之确定流程时要较全面，合理的兼顾设备，操作费用操作控制及安全因素。

3．操作条件：

（1）操作条件

精馏操作可在常压，减压和加压下进行，操作压强常取决于冷凝温度。一般，性物以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河或循环水将冷凝下来的系统，都应采用常压蒸馏，对热敏性物料或混合液沸点的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下的馏出物的冷凝温度过低的系统，需要高塔压或采用深井水，冷冻盐水作为冷却剂；常压下呈现气态的物料必须采用加压蒸馏。本次设计采用常压蒸馏。

（2）加热方式

蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也采用直接蒸汽，例如蒸馏釜残主要组分是水，切在低浓度下轻组分的相对挥发较大时宜采用直接加热，其优点是可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。本次设计采用间接蒸汽加热。

(3)回流比的选择

选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备操作费用之和最低。

一般经验值R=(1．1～2．0) Rmin

其中R---操作回流比，Rmin-----最小回流比对特殊物系和与

场合，则应根据实际需要选定回流比。在进行课程设计时，也可以参同类生产的R经验值选定。必要时选若干个R值，利用吉利兰图求出对应理论板数N，作出N---R曲线或N(R+1)---R曲线，从中找出适宜操作的回流比R。也可以做出R对精馏塔操作费用的关系线，从中确定适宜回流比R。本次设计因Rmin较小，故取R＝2R。

4.操作方案说明：

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，降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。冷凝器在泡点下一部分回流到塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送入储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比去最小回流比的两倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品冷却送到储罐。

（三）本设计中符号说明

英文字母:

A0筛孔面积，㎡h0降液管底高度，m

A a塔板开孔面积，㎡hσ相克服表面张力压降所当高

度，m

A f降液管面积，㎡k筛板的稳定系数

A T 塔截面积，㎡L塔内下降液体流量，kmol/h

C计算时u max的负荷因数l W溢流堰高度,m

C O流量系数L S下降液体流率，m3/s

D塔径，m N 理论板数

d0 筛孔直径，mm N P实际塔板数

E液流收缩系数N T理论塔板数

E T 全塔效率n筛孔数

e v 雾沫夹带量，kg液/kg气P操作压强，p a或kp a

F 进料流量, kmol/h