化工原理筛板精馏塔课程设计案例
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
实际加料板位置
=12块
精馏段实际板层数 =10
提馏段实际板层数 =14
第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算
3.1物性数据计算
3.1.1操作压力计算
（1）塔顶操作压力 =101.3+4=105.3Kpa
（2）每层塔板压降 =0.7 Kpa
（3）进料板压力
（4）精馏段平均压力
（5）塔底操作压力 = + =105.3+0.7×24=122.1Kpa
= +（1- ） =0.9599×78.11+（1-0.9599）×92.13=78.67kg/Kmol
（6）提馏段平均压力 Kpa
3.1.2操作温度计算
用比例内插法求得操作温度
=90.76℃
=81.4℃
=110.5℃
精馏段平均温度 ℃
提馏段平均温度 ℃
3.1.3平均பைடு நூலகம்尔质量计算
（1）塔顶平均摩尔质量计算
= =0.984， =0.9599
= +（1- ） =0.984×78.11+（1-0.984）×92.13=78.33 kg/Kmol
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 =78.11kg/mol甲苯的摩尔质量 =92.13kg/mol
产品中苯的质量分数 = =0.984
进料中苯的质量分数 = =0.54
残液中苯的质量分数 =0.035
2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
苯——甲苯属于理想物系，可采用图解法求理论板数。
筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管，而直接在板上开很多小直径的孔——筛孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。
相同条件下，筛板塔生产能力比泡罩塔高10%—15%，板效率亦约高10%—15%，而每板压力降则低30%左右，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。
2.2 最小回流比的确定
1.查手册 绘制苯——甲苯气液平衡线x-y图。
2求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。在图上对角线上，自点e（0.54，0.54）作垂线ef即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为
最小回流比
2倍最小回流比
2
F=85kmol/h
总物料衡算
苯物料衡算
联立得 D=45.23 Kmol/h W=39.77 Kmol/h
进料量为
塔顶组成为：
进料馏出液组成为：
塔釜组成:
加料热状态:q=1
塔顶操作压强: (表压)
首先根据精馏塔的物料衡算，求得D和W，通过图解法确定最小回流比；再根据操作线方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。
然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。继而对筛板的流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图，对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。
吉林化工学院
化 工 原 理课程设计
题目筛板精馏塔分离苯—甲苯工艺设计
教 学 院化工与材料工程学院
专业班级材 化 0801
学生姓名
学生学号08150108
指导教师张 福 胜
2010年6 月14日
摘要一
绪论二
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率2
2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2
2.3
第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型，确定物性数据，计算传热系数和传热面积。然后对进料泵进行设计，确定类型。
关键词：
苯-甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构 塔附属设备
下图为连续精馏过程简图：
出料
回流
苯蒸汽
塔底
绪论
在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单,造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制漏液。
4.3塔顶馏出液的焓 21
4.4冷凝器消耗焓 21
4.5进料的焓 21
4.6塔底残液的焓 21
4.7再沸器的焓 22
第五章 塔的附属设备的计算23
5.1塔顶冷凝器设计计算23
5.2泵的选型24
5.4塔总体高度的设计25
结论27
致谢28
参考文献29
主要符号说明30
摘 要
在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中，给定的条件为：
2
2.4.1求精馏塔的气液相负荷
L=RD=105.4Kmol/h
V=(R+1)D=150.6Kmol/h
=L+qF=190.4Kmol/h
=V=150.6Kmol/h
2.4.2求操作线方程
精馏段
提馏段
2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置
由图解法的总板数N
2
（1）板效率
精馏段平均温度为86.08℃由安托尼方程的精馏段相对挥发度 又有
求得精馏段板效率为52.3%
提馏段平均温度100.63℃由安托尼方程的精馏段相对挥发度
求得提镏馏段板效率为52.4%
（2）
精馏段实际板数
NT=5/0.523=9.62≈10
提馏段实际板数
NT=7/0.524=13.4 ≈14（包括塔釜）
实际总半数为10+14=24块板
总板效率ET=13/2=54.2%
第一章 流程及流程说明
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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；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。简易流程如下，具体流程见附图。
出料
苯——甲苯混合液回流
塔底出料
图1
第二章 精馏塔工艺的设计
2.1产品浓度的计算
2.4.1求精馏塔的气液相负荷3
2.4.2求操作线方程 3
2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置3
2.6
2.7
第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算5
3.1物性数据计算5
3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算9
3.3筛板流体力学验算13
3.4塔板负荷性能图16
第四章 热量衡算21
4.1塔顶气体上升的焓 21
4.2回流液的焓 21
实际加料板位置
=12块
精馏段实际板层数 =10
提馏段实际板层数 =14
第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算
3.1物性数据计算
3.1.1操作压力计算
（1）塔顶操作压力 =101.3+4=105.3Kpa
（2）每层塔板压降 =0.7 Kpa
（3）进料板压力
（4）精馏段平均压力
（5）塔底操作压力 = + =105.3+0.7×24=122.1Kpa
= +（1- ） =0.9599×78.11+（1-0.9599）×92.13=78.67kg/Kmol
（6）提馏段平均压力 Kpa
3.1.2操作温度计算
用比例内插法求得操作温度
=90.76℃
=81.4℃
=110.5℃
精馏段平均温度 ℃
提馏段平均温度 ℃
3.1.3平均பைடு நூலகம்尔质量计算
（1）塔顶平均摩尔质量计算
= =0.984， =0.9599
= +（1- ） =0.984×78.11+（1-0.984）×92.13=78.33 kg/Kmol
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
苯的摩尔质量 =78.11kg/mol甲苯的摩尔质量 =92.13kg/mol
产品中苯的质量分数 = =0.984
进料中苯的质量分数 = =0.54
残液中苯的质量分数 =0.035
2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
苯——甲苯属于理想物系，可采用图解法求理论板数。
筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管，而直接在板上开很多小直径的孔——筛孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。
相同条件下，筛板塔生产能力比泡罩塔高10%—15%，板效率亦约高10%—15%，而每板压力降则低30%左右，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。
2.2 最小回流比的确定
1.查手册 绘制苯——甲苯气液平衡线x-y图。
2求最小回流比及操作回流比。
采用作图法求最小回流比。在图上对角线上，自点e（0.54，0.54）作垂线ef即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为
最小回流比
2倍最小回流比
2
F=85kmol/h
总物料衡算
苯物料衡算
联立得 D=45.23 Kmol/h W=39.77 Kmol/h
进料量为
塔顶组成为：
进料馏出液组成为：
塔釜组成:
加料热状态:q=1
塔顶操作压强: (表压)
首先根据精馏塔的物料衡算，求得D和W，通过图解法确定最小回流比；再根据操作线方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。
然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。继而对筛板的流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图，对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。
吉林化工学院
化 工 原 理课程设计
题目筛板精馏塔分离苯—甲苯工艺设计
教 学 院化工与材料工程学院
专业班级材 化 0801
学生姓名
学生学号08150108
指导教师张 福 胜
2010年6 月14日
摘要一
绪论二
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率2
2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2
2.3
第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型，确定物性数据，计算传热系数和传热面积。然后对进料泵进行设计，确定类型。
关键词：
苯-甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构 塔附属设备
下图为连续精馏过程简图：
出料
回流
苯蒸汽
塔底
绪论
在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单,造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制漏液。
4.3塔顶馏出液的焓 21
4.4冷凝器消耗焓 21
4.5进料的焓 21
4.6塔底残液的焓 21
4.7再沸器的焓 22
第五章 塔的附属设备的计算23
5.1塔顶冷凝器设计计算23
5.2泵的选型24
5.4塔总体高度的设计25
结论27
致谢28
参考文献29
主要符号说明30
摘 要
在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中，给定的条件为：
2
2.4.1求精馏塔的气液相负荷
L=RD=105.4Kmol/h
V=(R+1)D=150.6Kmol/h
=L+qF=190.4Kmol/h
=V=150.6Kmol/h
2.4.2求操作线方程
精馏段
提馏段
2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置
由图解法的总板数N
2
（1）板效率
精馏段平均温度为86.08℃由安托尼方程的精馏段相对挥发度 又有
求得精馏段板效率为52.3%
提馏段平均温度100.63℃由安托尼方程的精馏段相对挥发度
求得提镏馏段板效率为52.4%
（2）
精馏段实际板数
NT=5/0.523=9.62≈10
提馏段实际板数
NT=7/0.524=13.4 ≈14（包括塔釜）
实际总半数为10+14=24块板
总板效率ET=13/2=54.2%
第一章 流程及流程说明
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，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；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。简易流程如下，具体流程见附图。
出料
苯——甲苯混合液回流
塔底出料
图1
第二章 精馏塔工艺的设计
2.1产品浓度的计算
2.4.1求精馏塔的气液相负荷3
2.4.2求操作线方程 3
2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置3
2.6
2.7
第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算5
3.1物性数据计算5
3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算9
3.3筛板流体力学验算13
3.4塔板负荷性能图16
第四章 热量衡算21
4.1塔顶气体上升的焓 21
4.2回流液的焓 21