程设计(苯—甲苯分离板式精馏塔).

课程设计任务书

2009～2010学年第二学期

学生姓名：_石华端专业班级：_07级应用化学_

指导老师：_______ 工作部门：_______

一．课程设计题目

设计一台苯—甲苯分离板式精馏塔

二．设计要求

1、设计一座苯-甲苯连续精馏塔，具体工艺参数如下：

原料苯含量(m/m)：（25+0.5）%

原料处理量：2万t/a

产品要求（m/m）：x D = 0.98，x W=0.02

2、操作条件

塔顶压力：常压

进料热状况：泡点进料

回流比：自选

单板压降：≤0.7kPa

加热方式：间接蒸气加热

冷凝方式：全凝器，泡点回流

年操作时数：8000h

3、塔板类型

浮阀塔板（F1重阀）

三．课程设计内容

1、精馏塔的物料衡算及塔板数的确定

2、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计

3、精馏塔的塔体及塔板工艺尺寸计算

4、塔板的流体力学验算

5、塔板的负荷性能图的绘制

6、精馏塔接管尺寸计算

7、绘制带控制点的生产工艺流程图(A3 图纸)

8、绘制主体设备图(A2图纸)

四．进度安排

1.课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计书；

2.设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，

小组分工协作，较好完成设计任务；

3.计算设计阶段：物料衡算，热量衡算，主要设备工艺尺寸计算，塔盘工艺

尺寸计算及流体力学计算;

4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。

1. 课程设计的目的

化工原理课程设计是一个综合性和实践性较强的教学环节，也是培养学生独立工作的有益实践，更是理论联系实际的有效手段。通过课程设计达到如下目的： 1．巩固化工原理课程学习的有关内容，并使它扩大化和系统化；

2．培养学生计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；

3．熟悉化工工艺设计的基本步骤和方法；

4．学习绘制简单的工艺流程图和主体设备工艺尺寸图；

5．训练查阅参考资料及使用图表、手册的能力；

6．通过对“适宜条件”的选择及对自己设计成果的评价，初步建立正确的设计思想，培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力；

7．学会编写设计说明书。

⒉课程设计题目描述和要求

本设计的题目是苯-甲苯浮阀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，需设计一板式塔，板空上安装浮阀，具体工艺参数如下：

生产能力：2万吨/年(料液)

原料组成： 25%苯，60%甲苯（摩尔分数，下同）

产品组成：馏出液98%苯，釜液2%苯

操作压力：塔顶压强为常压

进料温度：泡点

进料状况：泡点

加热方式：间接蒸汽加热

回流比：R=（1.2～2）Rmin

3．课程设计报告内容

3.1 流程示意图

冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯

↑↓回流

原料→原料罐→原料预热器→精馏塔

↑回流↓

再沸器←→塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯

3.2 流程和方案的说明及论证

3.2.1 流程的说明

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泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，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，完成苯与氯苯的分离。

3.2.2 方案的说明和论证

浮阀塔之所以广泛应用，是由于它具有下列特点：

1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。

2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操

作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及

液面落差比泡罩塔小。

5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是

比筛板塔高 20%～30%。

浮阀塔盘的操作原理和发展:

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。近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。

3.2.3设计方案的确定

1.操作压力

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。

2.进料状况

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