化工原理课程设计_苯_甲苯

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-甲苯溶液连续精馏塔设计

专业班级过程装备与控制工程01班

学生学号

学生

学生成绩

指导教师

课题工作时间

11过控1班化工原理课程设计任务书一、课程设计题目

苯-甲苯溶液连续精馏塔设计

二、课程设计的容

1．设计方案的确定

2．带控制点的工艺流程图的确定

3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）

4．塔的工艺计算

（1）全塔物料衡算

（2）最佳回流比的确定

（3）理论板及实际板的确定

（4）塔径的计算

（5）降液管及溢流堰尺寸的确定

（6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定

（7）塔板流动性能的校核

（8）塔板负荷性能图的绘制

（9）塔板设计结果汇总表

5．辅助设备工艺计算

（1）换热器的面积计算及选型

（2）各种接管管径的计算及选型

（3）泵的扬程计算及选型

6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）

三、课程设计的要求

1、撰写课程设计说明书一份

2、工艺流程图一

3、设备总装图一

四、课程设计所需的主要技术参数

原料：苯-甲苯溶液

原料温度： 30℃

处理量： 9万吨/年

原料组成（苯的质量分数）：40%

产品要求：塔顶产品中苯的质量分数：94%

塔顶产品中苯的回收率：99%

生产时间： 300天（7200 h）

冷却水进口温度：30℃

加热介质： 0.6Mpa（表压）饱和水蒸汽

五、课程设计的进度安排

1、查找资料，初步确定设计方案及设计容，1-2天

2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天

3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天

六、课程设计考核方式与评分方法

指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。

其中：平时表现 20%

设计说明书 40%

绘图质量 20%

答辩 20%

指导教师：吕仁亮

学科部负责人：杜治平

2014年 9月 1 日

摘要

本次设计是针对苯-甲苯的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。我们对此塔进行了工艺设计，包括它的进出口管路的计算，画出了塔板负荷性能图，并对设计结果进行了汇总。

此设计的精馏装置包括精馏塔，再沸器，冷凝器等设备，热量自塔釜输入，物料在塔经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由塔顶产品冷凝器中的冷却介质将余热带走。本文是精馏塔及其进料预热的设计，分离摩尔分数为0.42的苯—甲苯溶液，使塔顶产品苯的摩尔含量达到98%，塔底釜液摩尔分数为3.5%。

综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为14。根据经验式算得全塔效率为53.72%。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为14，提馏段实际板数为14。实际加料位置在第15块板。精馏段弹性操作为3.02,提馏段操作弹性为3.12。全塔塔径为1.4m。通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作围。确定了操作点符合操作要求。

关键词：苯-甲苯、精馏、热量衡算、精馏塔设计、全塔效率、操作弹性

目录

摘要

第一章绪论 (6)

1.1精馏流程设计方案的确定 (8)

1.2设计思路 (8)

1.2.1精馏方式的选定 (8)

1.2.2加热方式 (9)

1.2.3操作压力的选取 (9)

1.2.4回流比的选择 (9)

1.2.5塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 (9)

1.2.6板式塔的选择 (9)

第二章精馏塔工艺设计计算 (10)

2.1物料衡算........................................ 错误!未定义书签。

2.1.1塔的物料衡算.................................. 错误!未定义书签。

2.2物系常数的求解 (11)

2.2.1温度的求解 (11)

2.2.2气相组成的求解 (12)

2.2.3平均分子式量的求解 (12)

2.2.4物系中苯的质量分数的求解 (12)

2.2.5物系密度的求解 (12)

2.2.6物系表面力的求解 (13)

2.2.7相对挥发度的求解 (14)

2.3板数的确定 (15)

2.3.1最小回流比及操作回流比的求解 (15)

2.3.2理论板数的求解 (16)

2.3.3物系黏度的求解 (17)

2.3.4实际板数的求解 (18)

2.4.塔气液相负荷的求解 (18)

2.4.1气相密度的求解 (18)

2.4.2塔气液负荷的求解 (19)

第三章热量衡算 (20)

3.1物系热量常数的求解 (20)

3.1.1物系汽化潜热的求解 (20)

3.1.2物系热容的求解 (21)

3.2热量衡算 (21)

3.2.1原料预热温度的求解 (21)

3.2.2热量的求解 (22)

第四章精馏塔的初步设计 (23)