苯-乙苯连续精馏塔地设计
循环苯精馏塔设计
循环苯精馏塔设计简介:本设计是苯、乙苯分离工艺流程中从烃化液分离出苯的一个精馏装置,设计的是板式塔中的浮阀塔,精馏过程采用板式塔实现,塔盘形式采用浮阀塔。
设计过程中首先依据分离工艺过程要求对塔设备进行了工艺计算,确定了塔径、塔高、塔盘数量和溢流堰等工艺结构尺寸,并对塔附属设备进行了选型;接着对塔设备进行零部件结构设计,确定了塔盘、降液管、溢流堰和封头等结构;随后依据GB150-2011《压力容器》和NB/T47041-2014《塔式容器》等关于压力容器设计方面的国家标准和相关设计手册对塔设备进行了强度计算和稳定性校核,进一步确定了封头、塔体和裙座的壁厚,并对一些危险截面进行风载荷和地震载荷的校核计算,最后对几种焊接接头进行说明并对塔设备的焊接、制造和检验提出了具体要求。
精馏塔国内外发展状况及现状气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔,板式塔为逐级接触型气-液传质设备,其种类繁多,根据塔板上气-液接触元件的不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年),其后,特别是在本世纪五十年代以后,随着石油、化学工业生产的迅速发展,相继出现了大批新型塔板,如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
目前从国内外实际使用情况看,主要的塔板类型为筛板塔、浮阀塔及泡罩塔,而前者使用尤为广泛。
在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门,塔设备是一种重要的单元操作设备。
它的应用面广、量大。
据统计,塔设备无论其投资费还是所有消耗的钢材重量,在整个过程装备中所占的比例都相当高。
精馏塔国内外发展状况及现状气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔,板式塔为逐级接触型气-液传质设备,其种类繁多,根据塔板上气-液接触元件的不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
苯_甲苯连续板式精馏塔的设计方案
苯-甲苯连续板式精馏塔的设计方案1.1精馏塔精馏塔是一圆形筒体,塔装有多层塔板或填料,塔中部适宜位置设有进料板。
两相在塔板上相互接触时,液相被加热,液相中易挥发组分向气相中转移;气相被部分冷凝,气相中难挥发组分向液相中转移,从而使混合物中的组分得到高程度的分离。
简单精馏中,只有一股进料,进料位置将塔分为精馏段和提馏段,而在塔顶和塔底分别引出一股产品。
精馏塔,气、液两相的温度和压力自上而下逐渐增加,塔顶最低,塔底最高本设计为筛板塔,筛板的突出优点是结构简单、造价低、塔板阻力小且效率高。
但易漏液,易堵塞。
然而经长期研究发现其尚能满足生产要求,目前应用较为广泛。
1.2再沸器作用:用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔,使塔气液两相间的接触传质得以进行。
本设计采用立式热虹吸式再沸器,它是一垂直放置的管壳式换热器。
液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化,由在壳程的载热体供热。
立式热虹吸特点:▲循环推动力:釜液和换热器传热管气液混合物的密度差。
▲结构紧凑、占地面积小、传热系数高。
▲壳程不能机械清洗,不适宜高粘度、或脏的传热介质。
▲塔釜提供气液分离空间和缓冲区。
1.3冷凝器以将塔顶蒸气冷凝成液体,部分冷凝液作塔顶产品,其余作回流液返回塔顶,使塔气液两相间的接触传质得以进行,最常用的冷凝器是管壳式换热器。
1.4精馏设计方案的制定及说明1.5基础数据的搜集表1 苯和甲苯的物理性质L表8常压下苯——甲苯的气液平衡数据2.工艺计算2.1生产要求:原料液组成:苯34.5%(wt%)。
产品中:苯含量98.5% 残夜中:苯含量1%2.2塔的物料衡算:料液及塔顶.塔底产品含苯摩尔分数:011.013.92/9911.111.781987.013.925.111.785.9811.785.98383.013.925.6511.785.3411.785.34=+==+==+=w D f x x x平均摩尔质量:Mf=0.383⨯78.11+(1-0.383)⨯92.13=86.767kg/mol Md=0.987⨯78.11+(1-0.987)⨯92.13=78.29kg/mol Mw=0.011⨯78.11+(1-0.011) ⨯92.13=91.98kg/mol 物料衡算:总物料衡算 : D+W=F易挥发组分物料衡算 : D ×Xd+W ×Xw=F ×XfF=33.3*1038.03386.767=kmol/h D=14.497kmol/h W=23.536kmol/h设计成泡点进料后: min 0.6080.9871.680.3830.608F D F F y x R x y --===-- (查得Xf=0.383时Yf=0.608)2.3理论板层数NT 的求取min R =1.68由逐板计算法借助EXCEL 算出各个回流比下理论塔板数:y=0.686x+0.310 1.5100.00561 y'=1.510x-0.00561 y=0.702x+0.294 1.484 0.00533 y'=1.484x-0.00533 y=0.716x+0.280 1.461 0.00507 y'=1.461x-0.00507 y=0.729x+0.267 1.440 0.00484 y'=1.440x-0.00484 y=0.759x+0.238 1.392 0.00431 y'=1.392x-0.00431 y=0.751x+0.245 1.403 0.00444 y'=1.403x-0.00444 y=0.761x+0.235 1.387 0.00426 y'=1.387x-0.00426 y=0.771x+0.2261.372 0.00410 y'=1.372x-0.00410相平衡方程为: 2.47 1.47nn ny x y =-R NTR NT*(R+1) 1.2Rmin 21 2.016 63.3360 1.3Rmin 21 2.184 66.8640 1.4Rmin 19 2.352 63.6880 1.5Rmin 18 2.520 63.3600 1.6Rmin 17 2.688 62.6960 1.7Rmin 16 3.142 66.2656 1.8Rmin 16 3.024 64.3840 1.9Rmin 16 3.192 67.0720 2.0Rmin 16 3.360 69.7600图1 最优回流比的选择由图可得最优回流比R=1.6Rmin=2.688 由图得NT =17(包括再沸器)。
[课程设计]苯-甲苯连续精馏塔设计-精品
设计任务书设计题目:苯-甲苯连续精馏塔设计件:操作压力:p=1.0atm(绝压)处理量3260吨/年进料含苯0.415(质量分数)塔顶产品含苯0.976(质量分数)塔釜残液中苯浓度不大于0.01(质量分数)塔顶全凝器:泡点回流塔釜为饱和蒸汽间接加热塔板采用浮阀设计要求:(1) 完成该精馏塔及辅助设备工艺设计计算。
(2) 绘制生产工艺流程图、精馏塔工艺条件图。
(3) 撰写设计说明书。
目录摘要 (1)绪论 (2)设计方案的选择 (3)1 设计流程 (3)2 设计思路 (3)第1章塔板的工艺设计 (5)1.1物料衡算 (5)1.2平衡线方程的确定 (5)1.3最小回流比的确定 (7)1.4求精馏塔的气液相负荷 (7)1.5操作线方程 (7)1.6用逐板法算理论板数 (7)1.7实际板数的求取 (8)1.8全塔效率 (9)第2章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (10)2.1物性数据的计算 (10)2.1.1进料温度的计算 (10)2.1.2 操作压强 (10)2.1.3平均摩尔质量的计算 (10)1.3.4平均密度计算 (11)2.1.4液体平均表面张力计算 (13)2.1.5液体平均粘度计算 (14)2.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (14)2.2.1塔径的计算 (14)2.2.2精馏塔有效高度的计算 (16)2.3溢流装置计算 (16)2.4浮阀数目、浮阀排列及塔板布置 (17)2.5塔板流体力学验算 (19)2.5.1计算气相通过浮阀塔板的静压头降 (19)2.5.2 淹塔 (20)2.5.3计算雾沫夹带量 (21)2.6精馏段塔板负荷性能图 (22)2.6.1雾沫夹带上限线 (22)2.6.2液泛线 (23)2.6.3 液相负荷上限线 (24)2.6.4漏液线 (24)2.6.5液相负荷下限线 (24)2.7小结 (25)第3章热量衡算 (27)3.1相关介质的选择 (27)3.1.1加热介质的选择 (27)3.1.2冷凝剂 (27)3.2蒸发潜热衡算 (27)3.2.1 塔顶热量 (27)3.2.2 塔底热量 (28)3.3焓值衡算 (28)第4章辅助设备 (31)4.1冷凝器的选型 (31)4.1.1计算冷却水流量 (31)4.1.2冷凝器的计算与选型 (31)4.2接管 (32)4.3塔总体高度的设计 (32)4.3.1塔的顶部空间高度 (32)4.3.2塔的底部空间高度 (32)4.4人孔 (33)4.5裙座 (33)4.6塔立体高度 (33)致谢 (34)参考文献 (35)主要符号说明 (36)摘 要化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。
化工原理课程设计苯乙苯精馏装置工艺设计
化工原理课程设计--苯-乙苯精馏装置工艺设计课程设计说明书武汉工程大学化工与制药学院课程设计说明书课题名称苯-乙苯精馏装置工艺设计专业班级生物工程学生学号学生姓名学生成绩指导教师课题工作时间武汉工程大学化工与制药学院化工与制药学院课程设计任务书专业生物工程班级学生姓名发题时间:2013 年 6 月17 日课题名称苯-乙苯精馏装置工艺设计一、课题条件(文献资料、仪器设备、指导力量)文献资料:1.陈敏恒. 化工原理[M]. 北京:化学工业出版社,2002.2.王志魁. 化工原理第三版[M]. 北京:化学工业出版社,2005.3.王国胜. 化工原理课程设计[M]. 大连:大连理工大学出版社,2005.4.路秀林. 塔设备设计[M]. 北京:化学工业出版社,2004.5.汪镇安. 化工工艺设计手册[M]. 北京:化学工业出版社,2003.6.王松汉. 石油化工设计手册(第3卷) [M]. 北京:化学工业出版社,2002.7.周大军. 化工工艺制图[M]. 北京:化学工业出版社,2005.8.匡国柱,史启才. 化工单元过程及设备课程设计[M]. 北京:化学工业出版社,2002.9.ASPEN Tech. ASPEN Plus 系列参考资料[R]. ASPEN Technology Co. Ltd.,2008.10.汤善甫,朱思明. 化工设备机械基础[M]. 上海:华东理工大学出版社,2004.11.贾绍义, 柴诚敬.化工原理课程设计[M]. 大连:天津大学出版社,2005.12.朱有庭, 曲文海, 于浦义. 化工设备设计手册上下卷[M]. 北京:化学工业出版社, 2004.二、设计任务某厂以苯和乙烯为原料,通过液相烷基化反应生成含苯和乙苯的混合物。
经水解、水洗等工序获得烃化液。
烃化液经过精馏分离出的苯循环使用,而从脱除苯的烃化液中分离出乙苯用作生成苯乙烯的原料。
现要求设计一采用常规精馏方法从烃化液分离出苯的精馏装置。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏塔的工艺设计(浮阀塔)
目录第1章前言31.1设计题目31.2精馏与精馏流程31.3精馏的分类41.4精馏操作的特点41.5塔板的类型与选择51.6相关符号说明5第2章精馏塔的精馏段的设计计算72.1设计方案的确定72.2精馏塔的物料衡算7原料液与塔顶、塔底产品的摩尔分数7原料液与塔顶、塔底产品的平均摩尔质量7物料衡算82.3塔板数的确定82.3.1理论板层数的确定8实际板层数求取102.4精馏塔的精馏段工艺条件与有关物性数据的计算11精馏段的操作压力11精馏段的操作温度11精馏段气、液混合物的平均摩尔质量11精馏段气、液相的平均密度12精馏段液相平均表面张力122.5精馏段的塔体工艺尺寸计算13精馏段塔径和实际空塔气速的确定13精馏段精馏塔有效高度的求取152.6精馏段塔板主要工艺尺寸的计算15精馏段溢流装置性能参数的确定15精馏段塔板布置与浮阀的数目与排列162.7精馏段塔板流体力学验算18精馏段气相通过浮阀塔板的压降18精馏段降液管中清夜层高度的确定192.8精馏段塔板负荷性能图20精馏段雾沫夹带线20精馏段液泛线21精馏段液相负荷上限线21精馏段漏液线22精馏段液相负荷下限线22第3章浮阀塔板工艺设计结果一览表23第4章设计过程的评述和讨论25 4.1回流比的选择254.2塔高和塔径254.3精馏塔的操作和调节25第5章塔附件设计265.1附件的计算26接管26筒体与封头27参考文献29课程设计心得30第1章前言1.1设计题目苯-甲苯连续精馏塔的工艺设计(浮阀塔)1.2精馏与精馏流程精馏是多级分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
因此可是混合物得到几乎完全的分离。
精馏可视为由多次蒸馏演变而来的。
精馏操作广泛用于分离纯化各种混合物,是化工、医药、食品等工业中尤为常见的单元操作。
化工成产中,精馏主要用于以下几种目的:⑴获得馏出液塔顶的产品;⑵将溶液多级分离后,收集馏出液,用于获得甲苯,氯苯等;⑶脱出杂质获得纯净的溶剂或半成品,如酒精提纯,进行精馏操作的设备叫做精馏塔。
化工原理和化工机械课程设计— 苯—-乙苯连续精馏塔的设计
化工原理及化工机械课程设计论文题目苯—-乙苯连续精馏塔的设计院系化学与环境工程学院专业应用化学姓名学号指导老师2010年6月25日内容摘要精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度。
即在同一温度下,各组分的饱和蒸汽压不同这一性质,使液相中的轻组分转移到汽相中,汽相中的重组分转移到液相中,从而达到分离的目的。
根据设计条件以及给出的数据描述出塔温度的分布,求得最小回流比以及塔顶的相对挥发度、塔釜的相对挥发度、全塔平均相对挥发度,又根据物料平衡公式分别计算出精馏段和提馏段的汽、液两相的流量。
之后,计算塔板数、塔径等。
根据这些计算结果进行塔板结构的设计。
计算和设计这些之后进行有关的力学性能计算和一系列的校核。
关键词:精馏设计条件塔板结构的设计校核AbstractThe essence of rectification process is using the characteristic of each component in the mixture with different volatility. In another word,the character which the different of each component of saturated steam pressure makes the light phase that in the liquid transfers to the steam phase and the reorganization of vapor phase transfers to the liquid in the same temperature, and thus achieved the purpose of separation. Firstly, we can describe the temperature distribution and based on the design conditions and the given datas. Scendly, we can get the minimum reflux ratio and the relative volatility in the tower top , and the relative volatility in the tower kettle, and the average relative volatility in whole tower. According to the material balance equation, we can figure out the rate of the flow in the two-phase that steam and liquid of the rectifying section and stripping section. After that, we also need to calculate the number of the plate and the diameter of the tower, etc. According to the calculation results of the tower ,we can do the next assignment ,structure design. At last, we should calculate the mechanical properties and series of output tests .Keywords Rectification Design conditions Tower structure designOutput test目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)第1章综述 (8)1.1精馏原理及其在工业生产中的运用 (8)1.1.1精馏原理 (8)1.1.2 在工业生产中的运用 (10)1.2精馏操作对塔设备的要求 (10)1.3设计任务及操作条件 (10)1.4常用板式塔类型及本设计的选型 (11)1.5本设计所选塔的特性 (11)第2章塔的工艺计算 (12)2.1主要基础数据 (12)2.2工艺计算及主体设备设计 (13)2.2.1物料衡算 (13)2.2.2 塔板数的计算 (15)2.2.3 热量平衡 (19)2.2.4 塔径计算 (20)2.3塔板结构 (22)2.4流体力学计算 (25)2.4.1 降液装置 (25)2.4.2漏液验算 (26)2.4.3液泛验算 (26)2.4.4雾沫夹带验算 (26)第3章塔的结构设计 (27)3.1塔顶 (27)3.1.1 塔顶空间 (27)3.1.2 塔顶蒸汽出口 (27)3.2塔底 (27)3.2.1 塔底空间 (27)3.2.2 塔底出口 (27)3.3 进口 (27)3.3.1 塔顶回流进口 (27)3.3.2 原料进口 (28)3.4 裙座 (28)3.4.1裙座的形状 (28)3.4.2 裙座与塔壳的连接 (28)3.4.2 裙座与塔壳的连接 (28)3.5 塔盘 (28)3.5.1 塔盘类型 (28)3.5.2 塔盘板形状 (28)3.5.3 支持圈和支持板的尺寸 (28)3.6 塔高的计算 (29)第4章强度校核 (30)4.1设计条件 (30)4.2塔壳厚度计算 (30)4.3偏心载荷计算 (30)4.4质量载荷计算 (30)4.4.1筒体圆筒、封头、裙座质量 (31)4.4.2 塔内构件的质量 (31)4.4.3 保温层质量 (31)4.4.4平台扶梯质量 (31)4.4.5 操作时塔内物料质量 (32)4.4.6附件质量 (32)4.4.7充水质量 (32)4.4.8 塔器的操作质量 (32)4.4.9 塔器的最小质量 (32)4.4.10 塔器的最大质量 (32)4.5风载荷和风弯矩计算 (33)4.5.1 风载荷 (33)4.5.2 风弯矩 (33)4.6地震载荷及地震弯矩 (33)4.7各种载荷引起的轴向应力 (33)4.7.1计算压力引起的轴向拉应力σ1 (34)4.7.2最大弯矩引起的轴向应力σ3 (35)4.8塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (36)4.8.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (36)4.8.2 塔体与裙座的稳定校核 (36)4.9塔体水压试验和吊装时的应力校核 (37)4.9.1.水压试验时各种载荷引起的应力 (37)4.9.2水压试验时应力校核 (37)4.10基础环的计算 (38)4.10.1基础环尺寸 (38)4.10.2基础环的应力校核 (38)4.10.3基础环的厚度 (39)4.10.4地脚螺栓计算 (39)4.10.5地脚螺栓的螺纹小径 (39)第5章主要计算结果列表 (40)课程设计总结 (44)参考文献................................................................................................................... 45错误!未定义书签。
苯——乙苯 浮阀精馏塔设计书
目录一、毕业设计任务书- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1二、设计题目及原始条件- - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - 2三、前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3四、物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4五、热量衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4六、塔板工艺尺寸计算(精馏段)- - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -61、塔径- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - -72、溢流装置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - -73、塔板布置及浮阀数目与排列- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7七、塔板流体力学验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -81、气相通过浮阀塔板的压强降- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -82、淹塔- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -83、雾沫夹带- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8八、塔板负荷性能图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -81、雾沫夹带线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 82、液泛线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 93、液相负荷上限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 94、漏液线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -95、液相负荷下限线- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9九、计算结果十、塔板工艺尺寸,流体力学验算,负荷性能图(提馏段) - - - - - -10 十一、参考文献- - - - - - - - - - - - - - - - - 13课程设计任务书题目:设计一个分离苯-乙苯双组分均相混合液的常压连续浮阀精馏塔。
苯-乙苯连续精馏塔的设计
目录一、任务书 (2)二、设计方案 (3)三、符号说明 (4)四、主要物性数据 (5)五、工艺计算 (6)1、精馏塔全塔物料恒算 (6)2、塔板数的确定 (6)3、实际塔板数的求取 (7)4、相关物性参数的计算 (9)5、塔和塔板的主要工艺尺寸计算 (15)6、筛板的流体力学计算 (20)7、塔板负荷性能图 (26)六、筛板塔工艺设计计算结果汇总 (33)七、管路设计 (34)八、设计评述 (35)九、参考文献 (35)任务书(一)设计题目苯-乙苯连续精馏塔的设计(二)设计任务及操作条件1)进精馏塔的料液含乙苯40%(质量分数,下同),其余为苯;2)塔顶的乙苯含量不得高于2%;3)残液中乙苯含量不得低于98%;4)生产能力为年产 5.5万吨98%的乙苯产品;5)操作条件a)塔顶压力4kPa(表压)b)进料热状态泡点进料c)回流比2倍最小回流比d)加热蒸气压力0.5MPa(表压)e)单板压降≤0.7kPa。
(三)塔板类型筛板塔。
(四)工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行。
(五)厂址厂址为新乡地区。
(六)设计内容1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论设计方案本设计任务为分离苯-乙苯混合物。
对于二元混合物的分离,应采用连续精馏。
精馏过程的流程设计如下:工艺流程如图1所示。
原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。
操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品(釜残液)再沸器中原料液部分汽化,产生上升蒸汽,依次通过各层塔板。
塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝,然后进入贮槽再经过冷却器冷却。
并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体,其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。
苯、乙苯精馏塔设计
1.课程设计的目的课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练,在整个教学计划中它也起着培养学生独立工作能力的重要作用,通过课程设计就以下几个方面要求学生加强训练。
1.查阅资料选用公式和搜集数据的能力 。
2.树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意到操作时的劳动 条件和环境保护的正确设计思想,在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。
3.迅速准确的进行工程计算(包括电算)和计算机绘图的能力。
4.用简洁文字清晰表达自己设计思想的能力。
2.设计题目一台分离苯和乙苯双组分均相混合液常压(1atm)连续精馏浮阀塔3.主要基础数据苯和乙苯的饱和蒸汽压可用Antoire 方程计算 即㏑P *=A-CT B 其中P * 单位为34.设计方案的确定及工艺流程说明本方案主要是采用浮阀塔。
精馏设备所用的设备及其相互联系,总称为精馏装置,其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类,通称塔设备,和其他传质过程一样,精馏塔对塔设备的要求大致如下:1:生产能力大:即单位塔截面大的气液相流率,不会产生液泛等不正常流动。
2:效率高:气液两相在塔内保持充分的密切接触,具有较高的塔板效率或传质效率。
3:流体阻力小:流体通过塔设备时阻力降小,可以节省动力费用,在减压操作是时,易于达到所要求的真空度。
4:有一定的操作弹性:当气液相流率有一定波动时,两相均能维持正常的流动,而且不会使效率发生较大的变化。
5:结构简单,造价低,安装检修方便。
6:能满足某些工艺的特性:腐蚀性,热敏性,起泡性等。
浮阀塔的优点是: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。
苯_乙苯连续精馏浮阀塔设计说明
第1 章设计方案1.1 设计方案1.1.1 装置流程的确定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却器等设备。
热量自塔釜输入,物料在塔经多次部分冷凝精馏分离,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。
为此在确定装置流程时应考虑余热的利用。
另外,为保持塔的操作稳定性,流程中用泵直接将原料送入塔。
塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔,其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
1.1.2 加料热状况的选择设计中采用泡点进料。
虽然进料方式有多种,但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响,塔的操作比较容易控制;此外,饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同,无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易,为此,本次设计中采取饱和液体进料1.1.3 回流比的选择回流比的确定,是精馏塔设计中的一个关键性问题。
它确定的合理与否,直接影响到所设计的塔能否正常操作及投资的大小。
首先根据物系的性质及进料状况确定最小回流比,再根据最小回流比选定几个回流比,通过作图,从中找出适宜的操作回流比。
1.2 确定设计方案的原则1. 满足工艺和操作要求2. 满足经济上的要求3. 保证安全生产第2章工艺计算及主体设备设计2.1设计条件及基础数据2.1.1苯-乙苯连续精馏浮阀塔设计1. 处理量:4.8万吨/年;2•料液组成(质量分数,下同):乙苯:30%苯:70%3. 塔顶产品组成:塔顶的乙苯含量低于2.0%;4. 塔底产品组成:残液中乙苯含量不得少于94%5 .年工作生产时间:330天。
2.1.2基础数据2.2物料衡算及塔板数的确定2.2.1全塔物料衡算1.原料液及塔顶,塔底产品的摩尔分数X F= (0.7/78 )/( 0.7/78+0.3/106 ) =0.7602X D= (0.98/78 )/( 0.98/78+0.02/106) =0.9852X W= (0.06/78 )/( 0.06/78+0.94/106 ) =0.07982. 塔底产品的平均摩尔质量M W 0.0798 78 (1 0.0798) 106 103.8kg/kmol 所以:W=__48 10=58.39Kmol/h330 24 103.83. 全塔物料衡算F=D+\;FX=DX+W W即:F=D+58.390.7602 X F=0.9852 X D+39.51 X 0.0798则:可知F=234.96Kmol/h ; D=176.57Kmol/h2.2.2平均相对挥发度a的计算lg P0 A B/(t C)①;将P=101.325 KPa代入①式,在分别代入苯和乙苯的A、B、C 得苯的沸点为80.05,乙苯的沸点为136.15 C。
化工原理课程设计--苯-甲苯连续精馏塔的设计
根据物料性质、分离要求和操作条件,选择合适的塔径、塔高和塔板数,并进行强度校核 和稳定性分析。
塔内件和辅助设备选择与设计
根据物料性质、操作条件和分离要求,选择合适的塔板类型、填料类型、液体分布器等, 并进行详细设计。同时,根据热负荷和操作条件,选择合适的冷凝器、再沸器、回流罐等 辅助设备,并进行详细设计。
精馏原理
利用混合物中各组分挥发度的差异, 通过加热使轻组分汽化、冷凝使重组 分液化的过程,实现混合物中各组分 的分离。
精馏过程涉及热量传递和质量传递, 通过回流比、塔板数等操作参数的控 制,实现不同组分的有效分离。
连续精馏塔设计原理
连续精馏塔是实现精馏过程的设备,由塔体、塔板、进料口、冷凝器、再沸器等组 成。
优化操作参数
通过优化操作参数,如降低回流比、 提高塔顶温度等,降低精馏塔的能耗 和排放。
采用热集成技术
采用热集成技术,如热泵精馏、内部 热集成精馏等,实现能量的有效利用 和降低能耗。
加强设备维护和管理
加强设备维护和管理,确保设备处于 良好状态,降低因设备故障导致的能 耗增加和排放超标风险。
06
安全防护与环保要求
工艺流程顺畅、操作方便。
设备优化
02
针对设备选型和参数设计中存在的问题,进行优化改进,提高
设备的分离效率、降低能耗和减少投资。
控制系统设计
03
根据工艺流程和操作要求,设计合适的控制系统,实现设备的
自动化操作和远程监控。
05
操作条件与优化策略
操作条件设定
塔顶温度
根据苯-甲苯体系的物性,设定合适的 塔顶温度,以确保塔顶产品达到预定的
纯度要求。
回流比
根据塔顶产品和塔底产品的纯度要求 ,以及塔的经济性考虑,设定合适的
乙苯-苯乙烯精馏塔的设计报告
乙苯-苯乙烯精馏塔的设计报告1.设计要求:用一连续精馏塔分离苯、甲苯、乙苯及苯乙烯的混合物,其组成分别为0.04、0.06、0.5和0.4,要求塔顶产品中苯乙烯≤0.05,塔底产品中乙苯≤0.25。
已知泡点进料,操作回流比为4。
试完成上述分离过程的流程模拟,并确定相关操作参数(进料位置、总板数、操作压力等),并完成相应设计报告。
热力学方法采用PR方程。
2 进料参数:泡点进料。
组分苯甲苯乙苯苯乙烯组成0.04 0.06 0.5 0.43 首先利用Aspen中的DSTWU模块进行分离模拟,采用PENG-ROB方程,得到如下所示结果简捷计算结果与塔板的回流数,确定回流比为4,实际上是最小回流比的1.2倍。
选择依据如下:做回流比随理论塔板数变化表,合理的理论板数应该在曲线斜率绝对值较小的区域内选择。
结论:采用4为回流比,实际板数为24,进料板位置是17.初步分离效果如下所示可以看出,塔顶的苯乙烯的摩尔分率为0.04小于0.05,塔底的乙苯的摩尔分率为0.247小于0.25,也达到了分离要求。
塔顶冷凝器和塔底再沸器的操作压力的选择:一般来说,塔顶冷凝器使用循环水来冷却是非常经济的,所以要求塔顶的出料温度需要达到一定的要求。
由于冷凝器的压力越高,塔顶的温度越高,当操作压力为9kpa的时候,塔顶的出料温度为51.85℃。
塔底再沸器的操作压力选择.塔底再沸器一般采用饱和蒸汽加热,由于塔底再沸器的温度随着操作压力的升高而升高,当操作压力为16kpa时,塔底的出料温度为85摄氏度,可以采用绝对压力为57.875kpa,温度为85℃的饱和蒸汽加热,所以选择再沸器的操作压力为16kpa.此时的结果是如图所示。
至此,初步确定操作参数如下:.分离效果如图所示回流比R 实际板数 进料板 塔顶冷凝器压力 塔底再沸器压力 425189kpa16kpa下面过程是用RadFrac模块对上述过程进行严格和验证。
下面是在RadFrac模块中输入的数据和计算结果这个是在逐板压降为0.3kpa的情况下得出的计算结果(16-9/24 ),实际的分离效果.如图所示。
乙苯-苯连续精馏塔设计
4.2万吨/年乙苯-苯连续精馏塔设计目录第1章设计方案的确定 (6)1、装置流程的确定 (6)2、操作压强的选择 (6)3、进料热状况的选择 (6)4、回流比的选择 (6)5、塔设备的选择 (6)第2章物料衡算 (7)第3章平衡数据和塔板数的确定 (8)1、求算平衡数据 (8)2、回流比R及塔板数的确定 (10)第4章塔和塔板主要工艺尺寸的设计 (14)1、定性温度的确定 (14)2、精馏段参数的确定 (14)(1)精馏段气相体积流率及密度的确定 (14)(2)精馏段液相体积流率及密度的确定 (15)(3)精馏段表面张力的确定 (15)3、提馏段参数的确定 (16)(1)提馏段汽相体积流率及密度的确定 (16)(2)提馏段液相体积流率及密度的确定 (16)(3)提馏段表面张力的确定 (17)第5章塔设备参数的确定 (18)1、塔径的计算 (18)2、塔板数的选择与计算 (19)(1)溢流堰 (19)(2)降液管 (19)(3)塔板布置 (20)3、浮阀塔的开孔率及阀孔排列 (20)(1)浮阀数目的确定 (20)(2)阀孔的排列 (21)(3)核算阀孔动能因数0F及开孔率 (21)第6章塔板的流体力学验算 (22)1、气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) (22)(1)干板阻力 (22)(2)液层阻力hl (23)(3)表面张力引起的阻力 (23)2、液泛验算 (23)3、雾沫夹带验算 (24)第7章塔板负荷性能图 (25)1、雾沫夹带上限 (25)2、液泛线 (26)3、液体负荷上限线 (26)4、气相负荷下限线 (27)5、液体负荷下限线 (27)6、精馏塔的热量衡算 (27)第8章板式塔的结构与附属设备 (30)1、塔体结构 (30)(1)塔顶空间 (30)(2)塔底空间 (30)(3)人孔 (30)2、塔主要接管尺寸计算 (30)(1)塔顶蒸汽出口管径 (30)(2)回流液管径 (31)(3)加料管径 (31)(4)排液排出管径 (32)(5)饱和水蒸汽管径 (32)3、辅助设备的选取 (32)(1)再沸器 (32)(2)塔顶全凝器 (33)第9章符号说明 (34)参考文献 .............................................. 错误!未定义书签。
(笨-甲苯)(乙醇-水)连续精馏塔设计(DOC)
化工原理课程设计——精馏塔设计姓名:班级:学号:指导教师:设计时间:前言本次课程设计是利用板式精馏塔分离苯-甲苯,采取连续精馏已得到纯度较高的馏出物,根据已给出的设计条件,我们操作条件选取了泡点进料,操作压力选为4Kpa,具体设备选取筛板塔,筛板塔具有结构简单,造价低,效率高等优点,但易堵塞,不宜处理粘性大、脏的和带固体粒子的料液。
设计过程中根据要求对精馏塔的结构尺寸进行了准确计算和相关流体力学校核,以及接管尺寸的计算,绘制出了装配图。
工业上对塔设备的主要要求: (1) 气(汽)、液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。
(2) 操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。
(3) 流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用。
对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作。
(4) 结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易。
(5) 耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。
(6) 塔内的滞留量要小。
实际上,任何塔设备都难以满足上述要求,因此,设计者应根据塔型特点,物系性质,生产工艺条件,操作方式,设备投资.操作与维修费用等技术经济评价以及设计经验等因素,依矛盾的主次,综合考虑,选择适宜的塔型。
目录(一)设计任务书-----------------------------------------------1 (二)概述及简介-----------------------------------------------2 (三)设计方案的确定-----------------------------------------5 (四)主要物性参数表-----------------------------------------5 (五)精馏塔的物料衡算------------------------------------- 8 (六)塔板数的确定------------------------------------------- 91. 理论板层数的求取-------------------------------------92. 全塔效率的求取---------------------------------------113. 实际板层数的求取------------------------------------11 (七)精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算---------121.操作压力计算------------------------------------------122.操作温度计算------------------------------------------123.平均摩尔质量计算------------------------------------134.液体平均密度计算------------------------------------135.液体平均表面张力计算------------------------------146.液体平均黏度计算------------------------------------15 (八)精馏塔塔体工艺尺寸计算--------------------------151.塔径的计算------------------------------------------------152.精馏塔有效高度的计算---------------------------------17 (九)塔板主要工艺尺寸的计算--------------------------171. 溢流装置计算------------------------------------------172. 塔板布置------------------------------------------------18 (十)筛板的流体力学验算------------------------------- 191. 塔板压降------------------------------------------------192. 液面落差------------------------------------------------203. 液沫夹带------------------------------------------------204 漏液-------------------------------------------------------205. 液泛------------------------------------------------------21 (十一)塔板负荷性能图-----------------------------------211. 漏液线---------------------------------------------------212. 液沫夹带线---------------------------------------------223. 液相负荷下限线---------------------------------------234. 液相负荷上限线---------------------------------------235. 液泛线-------------------------------------------------- 23(十二)主要接管尺寸的选取-----------------------------24 (十三)法兰的选取-----------------------------------------26 (十四)封头的选取-----------------------------------------26 (十五)设计结果汇总--------------------------------------27 (十六)精馏塔工艺流程图--------------------------------28 (十七)设计评述--------------------------------------------30 (十八)设计中主要符号说明-----------------------------31 (十九)参考文献--------------------------------------------34 (二十)设计心得体会--------------------------------------34(一)、设计任务书专业:班级:姓名:学号:指导教师:设计日期:一、设计题目:分离苯——甲苯精馏设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力(进料量):90000吨/年操作周期:7200小时/年进料组成:41﹪(质量分率,下同)塔顶产品组成:96﹪塔底产品组成:1﹪2.操作条件操作压力:4 Kpa进料状态:自选单板压降:≯0.7 kPa3.设备型式:筛板塔4.厂址:齐齐哈尔地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计(1)塔径及精馏段塔板结构尺寸的确定(2)塔板的流体力学校核(3)塔板的负荷性能图(4)总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.设计结果汇总5.工艺流程图及精馏塔工艺条件图6.设计评述四、图纸要求1.工艺流程图(在说明书上草图)2.精馏塔装配图(1号图)(二)、概述及简介1.塔设备的要求作为主要用于传质过程的塔设备,首先必须使气(液)两相能充分接触,以获得较高的传质效率。
苯-乙苯二元物系的筛板式精馏塔设计
吉林化工学院化工原理课程设计题目苯-乙苯二元物系筛板式精馏塔的设计教学院化学与制药工程学院专业班级制药0803学生姓名王孝伟学生学号 08210305指导教师王桂英2010年12月 14 日化工原理课程设计任务书一.设计题目苯-乙苯二元物系连续精馏塔设计二、设计条件1、操塔顶作压力: P=101.33kPa (绝压),进料温度20℃;2、进料中含苯X=0.66(质量分数) ,进料状态q=1;3、塔顶产品含苯xd=0.985(质量分数);4、生产能力10万吨,每年按8000小时生产计算;5、塔釜残液中苯浓度不大于0.01(质量分数);6、塔顶采用全凝器,泡点回流;7、塔釜为饱和蒸汽间接加热;三、设计任务1.确定工艺流程。
2.精馏塔的物料衡算。
3.塔板数的确定。
4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算。
5.精馏塔塔体工艺尺寸的计算。
6.塔板板面布置设计。
7.塔板的流体力学验算与负荷性能图。
8.精馏塔接管尺寸计算。
9.塔顶全凝器(再沸器或换热器)工艺设计计算和选型。
10.进料泵的工艺设计计算和选型。
11.带控制点的工艺流程图、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。
12.设计说明书。
目录化工原理课程设计任务书.................................................................................................................... I I 三、带控制点的工艺流程图的绘制.. (VI)第一章物料衡算 (2)第二章热量衡算 (13)第三章精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (15)3.1塔径的计算 (15)3.2精馏塔有效高度的计算 (18)第四章塔板主要工艺尺寸的计算 (18)4.1精馏段和提馏段溢流装置计算 (18)4.3溢流堰高度 (18)4.4塔板布置 (20)第五章筛板的流体力学验算 (21)5.1塔板压降 (21)5.2液面落差 (24)5.3液沫夹带 (24)5.4漏液的验算 (24)5.5液泛的验算 (25)5.6漏液 (26)5.6.1精馏段漏液线计算 (26)5.6.2提馏段漏液线计算 (26)5.7液沫夹带线 (27)5.7.1精馏段液沫夹带线计算 (27)5.7.2提馏段液沫夹带线计算 (28)5.8液相负荷下限线 (29)5.9液相负荷上限线 (29)5.10液泛线 (29)5.10.1精馏段液泛线计算 (30)5.10.2提馏段液泛线计算 (30)5.11负荷性能图 (31)5.12所设计筛板的主要结果汇总 (34)第六章塔顶冷凝器的设计计算 (35)6.1确定流体流动的空间 (35)6.2计算传热负荷Q (35)6.3选择列管换热器的形式 (35)6.4估计传热面积 (36)6.5传热管排列和分程方法 (36)6.6换热器的核 (37)6.6.1 当量直径 (37)6.6.2壳程传热膜系数∂ (37)iα (37)6.6.3管程的对流传热系数i第七章离心泵的计算 (39)第八章乙苯塔回流罐的设计 (40)第九章塔的附属设备 (40)9.1接管 (40)9.2筒体与封头 (41)9.3 群座 (42)9.4 吊柱 (43)9.5 人孔 (43)9.6 塔总体高度的设计 (43)结论 (44)10.2参考文献 (45)化工原理课程设计教师评分表 (48)摘要课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
苯-乙苯浮阀精馏塔的设计
课程设计题目:浮阀式连续精馏塔的设计教学院:化学与材料工程学院专业:学号:学生姓名:指导教师:2010年 5 月20 日课程设计任务书2009 ~ 2010学年第 2 学期学生姓名:专业班级:指导教师:工作部门:一、课程设计题目浮阀式连续精馏塔设计二、课程设计内容(含技术指标)1. 工艺条件与数据原料液量1500kg/h,含苯42%(质量分数,下同),乙苯58%;馏出液含苯98%,残液含苯2%;泡点进料;料液可视为理想溶液。
2. 操作条件常压操作;回流液温度为塔顶蒸汽的露点;间接蒸汽加热,加热蒸汽压力为5kgf/cm²(绝对压力);冷却水进口温度30℃,出口温度为45℃;设备热损失为加热蒸汽供热量的5%。
3. 设计内容①物料衡算、热量衡算;②塔板数、塔径计算;③溢流装置、塔盘设计;④流体力学计算、负荷性能图。
三、进度安排1.5月6日:分配任务;2.5月6日-5月14日:查询资料、初步设计;3.5月15日-5月21日:设计计算,完成报告。
四、基本要求1. 设计计算书1份:设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点,列出设计主要技术数据,对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。
应按设计程序列出计算公式和计算结果,对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点的工艺流程图,塔结构简图。
设计说明书具体包括以下内容:封面;目录;绪论;工艺流程、设备及操作条件;塔工艺和设备设计计算;塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算;设计结果概览;附录;参考文献等。
2. 图纸1套:包括工艺流程图(3号图纸)和精馏塔装配总图(1号图纸)。
教研室主任签名:年月日目录1.设计方案简介2.工艺流程草图及说明3.工艺计算及主体设备设计4 辅助设备的计算及选型;5.设计结果概要或设计一览表6对本设计的评述;7 附图(工艺流程简图、主体设备工艺条件图);8 参考文献。
苯乙苯精馏塔课程设计
苯乙苯精馏塔课程设计
课程设计题目:苯乙苯精馏塔设计
一、设计目标:
设计一座苯乙苯精馏塔,使得苯乙苯可以被高效分离和提纯。
二、设计要求:
分离苯和乙苯,使其纯度分别达到99.5%以上。
设计最大处理量为1000L/h。
设计塔的有效高度为8m。
塔的操作压力为常压。
确定塔的塔板数。
三、设计步骤:
确定苯乙苯体系的物理化学性质和相图,以此为基础进行设备的设计。
确定理论板数和实际板数,并进行板型和塔板间距的设计。
根据设计要求和塔板数确定塔径、塔高、塔板布置方案等。
进行热力计算和传热计算,确定进出口温度、进出口流量等参数。
确定塔内流动状态,考虑塔板的液体深度、液面高度、气液流量比等参数。
确定塔内冷却方式和冷却剂的类型、流量等参数。
进行节能设计,优化设计方案,降低运行成本。
进行安全性设计,确保设备安全可靠、易于维护和操作。
四、设计成果:
设计图纸:包括苯乙苯精馏塔的平面图、剖面图、3D模型等。
设计计算书:包括设计过程中的各种计算和参数表格,以及设计报告。
设计成果报告:详细介绍设计的过程、方法、结果和分析,包括设计方案的优缺点、经济效益和社会效益等。
五、参考资料:
化工传递学(第四版),高等教育出版社。
化工设备原理与设计(第二版),化学工业出版社。
化学工程手册,化学工业出版社。
高效塔板设计原理,化学工业出版社。
分离过程工程,化学工业出版社。
化工原理课程设计 苯-乙苯浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计.
2007级化学工程与工艺专业《化工原理》课程设计说明书题目:浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计姓名:何滔滔班级学号:0708102-08指导老师:王锋同组学生姓名:孙威、李湘、牟立梁完成时间:2010年5月7日《化工原理》课程设计评分细则评审单元评审要素评审内涵评审等级检查方法指导老师评分检阅老师评分设计说明书35% 格式规范是否符合规定的格式要求5-4 4-3 3-2 2-1格式标准内容完整设计任务书、评分标准、主要设备计算、作图、后记、参考文献、小组成员及承担任务10-8 8-6 6-4 4-1设计任务书设计方案方案是否合理及是否有创新10-8 8-6 6-4 4-1计算记录工艺计算过程计算过程是否正确、完整和规范10-8 8-6 6-4 4-1计算记录设计图纸30% 图面布置图纸幅面、比例、标题栏、明细栏是否规范10-8 8-6 6-4 4-1图面布置标准标注文字、符号、代号标注是否清晰、正确10-8 8-6 6-4 4-1标注标准与设计吻合图纸设备规格与计算结果是否吻合10-8 8-6 6-4 4-1比较图纸与说明书平时成绩20%出勤计算、上机、手工制图10-8 8-6 6-4 4-1现场考察卫生与纪律设计室是否整洁、卫生、文明10-8 8-6 6-4 4-1答辩成绩15% 内容表述答辩表述是否清楚5-4 4-3 3-2 2-1现场考察内容是否全面5-4 4-3 3-2 2-1回答问题回答问题是否正确5-4 4-3 3-2 2-1总分综合成绩成绩等级指导老师评阅老师(签名)(签名)年月日年月日说明:评定成绩分为优秀(90-100),良好(80-89),中等(70-79),及格(60-69)和不及格(<60)目录一、设计任务书----------------------------------------------------------(3)二、主要设备设计计算和说明----------------------------------------(5)1.课程设计的目的--------------------------------------------------------(5)2.课程设计题目描述和要求--------------------------------------------(5)3.课程设计报告内容-----------------------------------------------------(5) 3.1流程示意图------------------------------------------------------------(5) 3.2流程和方案的说明及论证------------------------------------------(6) 3.2.1流程的说明----------------------------------------------------------(6) 3.2.2方案的说明和论证-------------------------------------------------(6)3.2.3设计方案的确定----------------------------------------------------(7)4.精馏塔的工艺计算------------------------------------------------------(8) 4.1精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------(8) 4.2分段物料衡算--------------------------------------------------------(8) 4.3理论塔板数N T的计算-----------------------------------------------(9) 4.4实际塔板数的计算------------------------------------------------(10)4.5工艺条件及物性数据计算----------------------------------------(10)4.5.1操作压强P m-------------------------------------------------------(10)4.5.2 操作温度t m------------------------------------------------------(11)4.5.3平均摩尔质量M m-------------------------------------------------(11)4.5.4平均密度ρm------------------------------------------------------(11) 4.5.4.1 液相密度ρlm-------------------------------------------------(11) 4.5.4.2 气相密度ρm-------------------------------------------------(12) 4.6 液体表面张力σm-------------------------------------------------(12) 4.7精馏段气液负荷计算---------------------------------------------(12) 4.8 塔和塔板主要工艺尺寸计算-----------------------------------(12) 4.8.1塔径--------------------------------------------------------------- (12) 4.8.2溢流装置(设有进口堰)-------------------------------------(14) 4.8.3 降液管的宽度W d与降液管的面积A f----------------------(14) 4.8.4降液管底隙高度h0---------------------------------------------(15) 4.8.5塔板布置及浮阀数目与排列---------------------------------(16) 4.9 塔板流体力学计算-----------------------------------------------(17) 4.9.1气体通过塔板的压强降相当的液柱高度------------------(17) 4.9.2 淹塔--------------------------------------------------------------(17) 4.9.3雾沫夹带---------------------------------------------------------(18) 4.10塔板负荷性能图--------------------------------------------------(18)4.11 辅助设备--冷凝器的选取--------------------------------------(21)三、工艺设计计算结果汇总表--------------------------------------(21)四、参考文献-----------------------------------------------------------(24)五、后记-----------------------------------------------------------------(25)一、设计任务书1 设计题目 9万吨浮阀式连续精馏塔及其主要附属设备设计2 工艺条件生产能力:90000吨/年(料液)年工作日:300天原料组成:40%苯,60%甲苯(质量分率,下同)产品组成:馏出液 97%苯,釜液 2%苯操作压强: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:自选3 设计内容(1)确定精馏装置流程,绘出流程示意图。
最新化工原理课程设计 乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计
化工原理课程设计乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计化工原理课程设计题目乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计年级专业学号学生姓名2009年 12月 21日目录No table of contents entries found.第一节化工原理课程设计(精馏装置)的内容1.1设计题目课程设计题目——乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计:设计一座乙苯-苯乙烯连续精馏塔,要求年处理原料液(40%乙苯)30000t/a,塔底馏出液中含乙苯不高于2%。
塔顶馏出液中含乙苯为98%(以上均为质量%)。
1.2操作条件1.塔顶压强4kPa(表压);2.进料热状况,自选;3.回流比,自选;4.塔釜加热蒸汽压力506kPa;5.单板压降不大于0.7kPa;6.年工作日300天,每天24小时连续运行。
1.3设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明;2.塔的工艺计算;3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算;4.塔内流体力学性能的设计计算;5.塔板负荷性能图的绘制;6.塔的工艺计算结果汇总一览表;7.辅助设备的选型与计算;8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制;9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
1.4基础数据1.安托因方程㏒P=A+B/(C+t)表12.组分的液相粘度µ(mpa.s)表23.组分的液相密度ρ(kg/m3)表34.组分的表面张力σ(mN/m)表4双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算:AB B A BA m x x σσσσσ+=(B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率)第二节 设计方案的确定及工艺流程的说明2.1设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却后送至贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷至贮罐 2.1流程图第三节 精馏塔(精馏段)计算3.1塔的工艺计算 3.1.1 全塔物料衡算(一)料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率乙苯和苯乙烯的相对摩尔质量分别为106.168和104 .152kg/kmol 。
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课程设计说明书学院:生态与资源工程学院专业班级:2012级化学工程与工艺(1)班课程名称:化工原理课程设计题目:苯-乙苯连续精馏塔的设计学生姓名:蔡学号:20124121036 指导老师:杨自涛2015年6目录一、设计说明书 (3)2.1塔设备在化工生产中的作用和地位 (4)2.2筛板塔的结构特点及应用场合 (4)2.3主要物性数据 (4)三、精馏塔的物料衡算 (5)3.1进料组成 (5)3.2全塔的物料衡算 (5)3.3相对挥发度和回流比的确定 (5)3.4塔板数的计算 (7)3.4.1理论塔板数的计算 (7)3.4.2实际塔板数的计算 (8)四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)4.1平均压力PM (8)4.2平均温度tm (9)4.3平均分子量 (9)4.4平均密度 (10)4.5液体的平均表面张力 (10)4.6液体平均粘度 (11)五、汽液负荷计算 (11)六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)6.1塔径 (11)6.2溢流装置 (13)6.3弓形降液管宽度Wd和截面Af (14)6.4降液管底隙高度 (15)6.5塔高 (16)七、塔板的流体力学验 (16)7.1降液管液泛 (16)7.2降液管内停留时间 (17)7.3液沫夹带 (17)7.4漏液 (17)八、塔板负荷性能图 (18)8.1液沫夹带线 (18)8.2液泛线(气相负荷上限线) (18)8.3液相负荷上限线 (19)8.4漏液线(气相负荷下限线) (19)8.5液相负荷下限线 (20)8.6操作线与操作弹性 (20)九、设计评述 (21)十、参考文献 (21)一、设计说明书(一)、设计题目苯-乙苯连续精馏塔的设计(二)、设计要求进精馏塔的料液含乙苯40%(质量分数,下同),其余为苯;塔顶的乙苯含量不得高于2%;残液中乙苯含量不得低于98%。
生产能力为年产4.6万吨、98%的乙苯产品。
(三)操作条件1.塔顶压力:4kPa(表压)2.进料热状态:自选3.回流比:自选4.加热蒸气压:0.5MPa(表压)5.单板压降≤0.7kPa。
(四)塔板类型:筛板塔(五)工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行。
(六)、设计内容1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2、设计图纸要求:1)绘制生产工艺流程图;2)绘制精馏塔装配图。
二、前言2.1塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化工、石油化工、精细化工、医药。
食品和环保等行业普遍使用的气液传质设备,主要应用与蒸馏、吸收、解吸、萃取、洗涤、闪蒸、增湿、减湿、干燥等单元操作。
2.2筛板塔的结构特点及应用场合筛板塔其塔板上开有许多均匀的小孔。
根据孔径的大小,分为小孔径筛板(孔径为3-8mm)和大孔径筛板(孔径为10-25mm)两类。
工业应用以小孔径筛板为主,大孔径筛板多用于某些特殊的场合(如分离粘度大、易结焦的物系)。
筛板的优点是结构简单,易于加工,造价低,约为泡罩塔的60%,浮阀塔的80%;板上液面落差小,气体压降低,生产能力较大,比同直径泡罩塔增加20%-40%;气体分散均匀,传质效率较高;安装容易清理检修方便。
其缺点是筛板易堵塞,不宜处理易结焦、粘度大的物料,且筛板塔的设计和操作不当,易产生漏液,使操作弹性减小,传质效率下降2.3主要物性数据1.苯、乙苯的物理性质2.苯、乙苯在某些温度下的表面张力3.苯、乙苯在某些温度下的液相密度4.苯、乙苯在某些温度下的粘度5.不同塔径的板间距三、精馏塔的物料衡算原料液流率为F,塔顶产品流率为D,塔底产品流率为W,对精馏塔做全塔物料衡算。
有:F=D+W Fx F=Dx D+Wx w苯的摩尔质量:M A=78.11Kg/Kmol,乙苯的摩尔质量:M B=106.16Kg/Kmol。
原料液及塔顶,塔底产品的平均摩尔质量M F=(1-40%)×78.11+40%×106.16=89.33Kg/KmolM D=(1-2%)×78.11+2%×106.16=78.67Kg/KmolM W(1-98%)×78,11+98%×106.16=105.6Kg/Kmol3.1进料组成原料、塔顶、产品中的苯的摩尔分数x F=(0.6/78.11)/[ (0.6/78.11)+(0.4/106.16)]=0.671x D=(0.98/78.11)/[(0.98/78.11)+(0.02/106.16)]=0.985x w=(0.02/78.11)/[(0.02/78.11)+(0.96/106.16)]=0.0273.2全塔的物料衡算产物的产量:W=(4.6×10^7)/(300×24×105.6)=60.50Kmol/h求得F=60.50×(0.985-0.027)/(0.985-0.671)=184.58 Kmol/hD=F-W=184.58-60.50=124.08 Kmol/h3.3相对挥发度和回流比的确定饱和液体(泡点)进料,q=1,Xe=X F=0.671yx t /℃x(y)摩尔分数塔顶的温度:(示差法) 88-TT-80=(0.940-0.985)/(0.985-1) 解得:T=82℃ 进料板温度:96-TT-88=(0.542-0.671)/(0.671-0.743) ℃ 解得:T=90.87℃ 塔釜的温度:136-TT-128=(0-0.027)/(0.027-0.072) 解得:T=133℃ 由t-x-y 曲线可知:t D =83℃、t W =129.5℃、t F =90.5℃全塔的平均温度t=( t D +t w +t F )/3=(83+129.5+90.5)/3=101℃有由上表数据作图得x-y 曲线及t-x(y)曲线,在x-y 图上,因q=1,查得y e =0.910,而x e =x F =0.671,x D =0.985,故有Rm=x D -y e y e -x e =(0.985-0.910)/(0.910-0.671)=0.31 因为二元物系平衡方程为y=αx1+(α-1)x,已知该方程过(0.671,0.910)解得α=5.0考虑到精馏段操作线离平衡线较近,理论最小回流比较小,故取操作回流比为最小回流比的2倍,即R=2Rm=2×0.31=0.623.4塔板数的计算3.4.1理论塔板数的计算 精馏段操作线为y=Rx R+1 +X DR+1=0.38x+0.61 提馏段操作线为过(0.671 ,0.865)和(0.027,0.027)两点的直线。
提馏段操作线为y=1.3x-0.0081 平衡曲线为y=5.0x1+4x采用逐板计算法理论塔板数,步骤如下:精馏段 y 1=x D =0.985 x 1=y 5-4y =0.9855-4×0.985 =0.929y 2=0.38x+0.61=0.38×0.929+0.62=0.973 x 2=0.878 y 3=0.944 x 3=0.771y 4=0.903 x 4=0.651<x F =0.671 所以精馏段需要3块理论板,加料板为第4块理论板。
提馏段 y 5=1.3x-0.0081=1.3×0.651-0.0081=0.8382 x 5=0.5089y 6=0.6535 x 6=0.2739 y 7=0.3480 x 7=0.0964y 8=0.1172 x 8=0.0259<x W =0.027 所以提馏段需要4块因此,精馏塔的理论塔板数为N T =8-1=7层,进料板位置为第4块板。
3.4.2实际塔板数的计算塔板效率是气、液两相的传质速率、混合和流动状况,以及板间反混(液沫夹带、气泡夹带和漏液所致)的综合结果。
板效率为设计的重要数据。
Q ’Conne11对几十个工业塔及实验塔板效率进行综合归纳,认为蒸馏塔可用相对挥发度与液相粘度的乘积作为参数来关联全塔效率,其经验式为:E T =0.49(αμL )^ -0.245由示差法得在塔顶、进料、塔底温度下的粘度如下表μ顶=0.303×xD+0.349×(1-xD)=0.304mPa ·s μ底=0.195×xW+0.238×(1-xW)=0.237 μ进料=0.281×xF+0.327×(1-xF)=0.296 μ=(μ顶+μ底+μ进料)/3=0.279全塔效率ET=0.49×(5.0×0.279)^-0.245=0.452 精馏段N p1=N T E T =30.452 ≈7提馏段N p1=N TE T=4/0.452≈9总塔板数N P =N P1+N P2=16块,实际加料板位置在第8块。
四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1平均压力PM取每层塔板压降为0.7KPa塔顶压力P D =P 0+P 表=101.3+4=105.3Kpa加料板压力P F =P D +N P1×0.7=105.3+7×0.7=110.2KPa 塔底压力P W =P F +N P2×0.7=110.2+9×0.7=116.5KPa精馏段平均压力P M1=P D +P F2 =(105.3+110.2)/2=107.75KPa提馏段平均压力P M2=P W +P F2 =(116.5+110.2)/2=113.35KPa全塔平均操作压力P M =P D +P W2=(105.3+116.5)/2=110.9KPa4.2平均温度tm由试差法知t D =82℃、t W =133℃、t F =90.1℃ 精馏段平均温度t 1=t D +t F2 =86.05℃提馏段平均温度t 2=t W +t F2 =111.55℃全塔平均温度t=t D +t W2=107.5℃ 4.3平均分子量塔顶:y 1=x D =0.985 x 1=0.929 M VD,M =y 1M A +(1-y 1)M B =78.53Kg/Kmol M LD,M =x 1M A +(1-x 1)M B =80.13Kg/Kmol 加料板:y 4=0.903 x 4=0.651 M VF,M =y 4M A +(1-y 4)M B =80.83Kg/Kmol M LF,M =x 4M A +(1-x 4)M B =87.90Kg/Kmol 塔底:y 8=0.0259 x 8=0.1172 M VW,M =y 8M A +(1-y 8)M B =102.87g/Kmol M LW,M =x 8M A +(1-x 8)M B =105.43Kg/Kmol 精馏段:M L,M1=(80.13+87.90)/2=84.02 Kg/Kmol M V,M1=(78.53+80.83)/2=79.68 Kg/Kmol 提馏段:M L,M2=(87.90+105.43)/2=96.67 Kg/Kmol M V,M2=(80.83+102.87)/2=91.85 Kg/Kmol 全塔平均摩尔质量:M LM =(84.02+96.67)/2=90.35 Kg/Kmol M VM =(78.68+91.85)/2=85.77 Kg/Kmol4.4平均密度气相密度ρvm =P M MV MRT精馏段ρvm ,1=107.75×79.68/[8.314×﹙273+86.05﹚]=2.88Kg/m ³ 提馏段ρvm ,2=113.35×91.85/ [8.314×﹙273﹢111.55﹚]=3.26 Kg/m ³ 全塔ρvm =ρvm ,1﹢ρvm ,22=(2.88+3.26)/2=3.07 Kg/m ³液相密度1 ρL =αA ρA +αBρB α为质量分率由试差法求得塔顶、进料、塔底的苯、乙苯的密度塔顶平均密度1ρDLM =0.98/812.75+0.02/901.22 ρDLM =814.3 Kg/m ³进料板平均密度1ρFLM =0.6/803.64+0.4/853.80 ρFLM =822.9 Kg/m ³塔釜平均密度1ρWLM=0.02/752.78+0.98/763.53 ρWLM =763.3 Kg/m ³精馏段平均密度ρLM1=(ρDLM +ρFLM )/2=(814.3+822.9)/2=818.6 Kg/m ³ 提馏段平均密度ρLM2=(ρFLM +ρWLM )/2=(822.9+763.3)/2=793.1 Kg/m ³ 全塔液相平均密度ρLM =(ρLM1+ρLM2)/2=(818.6+793.1)/2=805.9 Kg/m ³4.5液体的平均表面张力由试差法求得塔顶、进料、塔底的苯、乙苯的表面张力塔顶表面张力σMD =0.985×21.03+(1-0.985)×22.71=21.06mN/m 进料板表面张力σMP =0.671×20.04+(1-0.671)×21.87=20.64 mN/m塔底表面张力σMW =0.027×14.98+(1-0.027)×17.52=17.45 mN/m精馏段液体表面张力σM1=(σMD+σMP)/2=20.85 mN/m提馏段液体表面张力σM2=(σMW+σMP)/2=19.05 mN/m全塔液体平均表面张力σM=(σM1+σM2)/2=19.95 mN/m4.6液体平均粘度知μMD =0.304 mPa·s μMF =0.296 mPa·s μMW =0.237 mPa·s精馏段平均粘度μM1=(μMF+μMD)/2=0.300mPa·s提馏段平均粘度μM2=(μMF+μMW)/2=0.267 mPa·s全塔平均温度μM=(μM1+μM2)/2=0.284 mPa·s五、汽液负荷计算精馏段汽相摩尔流率V=(R+1)D=(0.62+1)×124.08=201.010Kmol/h气相体积流率V S=VM VM1/3600ρVM1=(201.010×79.68)/(3600×2.88)=1.545m³/s 液相回流摩尔流率L=RD=0.62×124.08=76.930 Kmol/h液相体积流率L S= LM LM1/3600ρLM1=(76.930×84.02)/(3600×818.6)=2.193×10^¯³提馏段汽相摩尔流率V’=(R+1)D=(0.62+1)×124.08=201.010Kmol/h气相体积流率V S’=VM VM2/3600ρVM2=(201.010×91.85)/(3600×3.26)=1.573m³/s液相回流摩尔流率L’=F+L=184.58+76.930=261.51 Kmol/h液相体积流率L S’= L’M LM2/3600ρLM2=(261.51×96.67)/(3600×793.1)=8.854×10^¯³六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算6.1塔径塔径的计算按照下式计算:D=式中 D ——塔径m;V s——塔内气体流量m3/s;u——空塔气速m/s。