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。

1．设计方案的选择及流程说明

1.1设计方案的选定

设计方案的选定是指确定整个精馏装置的流程、主要设备的结构的型式和主要操作条件。所选方案必须：（1）能满足工艺要求，达到指定的产量和质量；（2）操作平稳、易于调节；（3）经济合理；（4）生产安全。在实际的设计问题中，上述四项都必须兼顾考虑。

课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力进料状况、加热方式及其热能的利用。

1.1.1 操作压力

精馏可在常压、加压或减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质、技术上的可行性和经济上的合理性来考虑。

鉴于本课题，采用常压精馏。

1.1.2 进料状态

进料状态有多种,但一般将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中,这样进料温度就不受季节、气温变化和前道工序波动的影响,塔的操作就比较容易控制。此外,泡点进料时,精馏段与提馏段的塔径相同,设计制造均比较方便。

鉴于此,选用泡点进料.

1.1.3 加热方式

精馏塔通常设置再沸器,采用间接蒸汽加热,以提供足够的热量。

1.1.4 热能的利用

蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝,因此,热效率很低,通常进入再沸器的能量仅有5%左右被有效利用.所以,蒸馏系统的热能利用问题应值得认真考虑。

塔顶蒸汽冷凝放出的热量是大量的,但其能位较低,不可能直接用来作塔釜的热源。但可用作低温热源,或通入废热锅炉,产生低压蒸汽,供别处使用。或可采用热泵技术,提高温度后再用于加热釜液。

此外,通过蒸馏系统的合理设置,也可取得节能的效果。例如,可采取设置中间再沸器和中间冷凝器的流程,因为设置中间再沸器,可利用温度比塔底低的热源,而中间冷凝器则可回收温度比塔顶高的热量。

1.2连续精馏流程

连续精馏装置一般包括精馏塔、冷凝器、再沸器以及原料预热器,如图。除此之外,还应确定全凝器或是分凝器,再沸器采用直接加热还是间接加热,另外根据热能的利用情况决定是否采用原料预热器。

1.3.板式塔的计算流程图

1.4 塔的工艺计算

1. 工艺条件与数据

原料液量1500kg/h ，含苯40%（质量分数，下同），乙苯60%；馏出液含苯97%，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/cm ²（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%。

1.4.1 物料衡算与能量衡算

1.4.1.1 料液及塔顶、塔底产品含苯摩尔分率

设苯为A,乙苯为B,M A =78.11㎏/kmol , M B =106.17㎏/kmol

1.4.1.2 原料液及塔顶塔底产品的摩尔质量

Kmol Kg M /5.2927.1106)496.01(1.178496.0F =⨯-+⨯=

Kmol

Kg M /3.5787.1106)985.01(1.178985.0D =⨯-+⨯=

Kmol

Kg M W /1.41057.1106)027.01(1.178027.0=⨯-+⨯=

1.4.1.3 全塔物料质量流量

原液量处理量

96.407

.1106/8.501.178/2.401

.178/2.40=+=

F x 85

.907.1106/2.001.178/8.901

.178/8.90=+=

D x 27

.007

.1106/8.901.178/2.001

.178/2.00=+=

W x