浮阀精馏塔的设计 (2)

化工原理课程设计

题目：浮阀精馏塔的设计

教学院：化学与材料工程学院

专业：07化学工程与工艺（精细化工方向）

学号：20074081012

学生姓名：夏海利、王锐、张军、郝全勇

指导教师：夏贤友、屈媛、陈雪梅、胡燕辉

2010年 5 月20 日

《化工原理课程设计》任务书

2009～2010 学年第2学期

学生姓名：郝全勇专业班级：07化学工程与工艺（精细化工方向）

指导教师：夏贤友、屈媛、陈雪梅、胡燕辉工作部门：化学工程教研室

一、课程设计题目：浮阀精馏塔的设计

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/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

一.1.1绪论 (1)

1.2工艺流程草图及说明 (1)

二.原料性 (1)

2.1苯和乙苯的物理质 (1)

2.2 苯和乙苯的饱和蒸压 (2)

三.精馏塔工艺计 (3)

3.1塔的物料衡算及塔板数定 (3)

3.1.1全塔物料衡 (3)

3.1.2相对挥发度 的计算 (4)

3.1.3平衡线，q线，精馏段操作线，提馏段操作线方程的确定 (5)

3.2塔的工艺条件及物性数据算 (6)

3.2.1.物性数据 (6)

3.2.2精馏段工艺条件 (6)

3.2.3提馏段工艺条件 (6)

3.3塔板数的计算（捷算法） (7)

3.3.1塔板设计选用数据 (7)

3.3.2理论板数的计算 (7)

3.3.3实际塔板数计算 (8)

3.4．浮阀塔板工艺尺寸的确定与计算 (8)

3.4.1塔高的计算 (9)

3.4.2塔径D (9)

3.4.3 降液管及溢流堰尺寸 (11)

3.4.4浮阀数及排列方式 (12)

3.5塔板流动性能的校核 (13)

3.5.1液沫夹带量校核 (13)

3.5.2塔板阻力

h计算 (14)

f

3.5.3降液管液泛校核 (15)

3.5.4液体在降液管内停留时间校核 (16)

3.5.5严重液漏校核 (16)

3.6塔板负荷性能图 (16)

3.6.1过量液沫夹带线关系式 (16)

3.6.2 液相下限线关系式 (17)

3.6.3 严重漏液线关系式 (17)

3.6.4相上限线关系式 (17)

3.6.5液泛线关系式 (18)

四．辅助设备设计 (19)

4.1塔的主要接管 (19)

4.1.1塔顶蒸气出口管径 (19)

4.1.2回流液管径 (20)

4.1.3进料管 (20)

4.1.4出料管 (20)

4.1.5饱和水蒸气管径 (21)

4.1.6仪表接管 (21)

4.2辅助设备的选择 (21)

4.2.1冷凝器 (21)

4.2.2再沸器 (22)

4.2.3泵 (22)

4.3热量衡算 (22)

4.3.1塔顶冷凝器的热量衡算 (22)

4.3.2塔底再沸器的热量衡算 (23)

五.设计结果一览表 (23)

5.1浮阀塔工艺设计计算结果 (23)

5.2主要符号说明 (24)

六.参考文献 (26)

1．1绪论

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用还是所消耗的钢材重量，在整个过程设备中所占的比例都相当高。塔设备的作用是实现气（汽）—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的，塔设备广泛用于蒸馏，吸收，介吸（气提），萃取，气体的洗涤，增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置的生产，产品产量，质量，成本以及环境保护，“三废”处理等都有较大的影响。

浮阀塔因具有优异的综合性能，在设计和选用塔型时常被首选的板式塔。优点：①生产能力大，比泡罩塔提高20%——40%；②操作弹性大，在较宽的气相负荷范围内，塔板效率变化较小，其操作弹性较筛板塔有较大的改善；③塔板效率较高，因为它的气液接触状态较好，且气体沿水平方向吹入液层，雾沫夹带较小；④塔板结构及安装较泡罩塔简单，重量较轻，制造费用低，仅为泡罩塔的60%——80%左右。其缺点：①在气速较低时，仍有塔板漏液，故低气速时板效率有所下降；②浮阀阀片有卡死吹脱的可能，这会导致操作运转及检修的困难；③塔板压力降较大，妨碍了它在高气相负荷及真空塔中的应用。

1．2 流程示意图

流程示意图：

冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→乙苯

↑↓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→苯的储罐→乙苯

二.原料物性

2.1苯和乙苯的物理性质

表2-1 苯和乙苯的物理性质

项目分子式分子量沸点

℃临界温度

C

T℃临界压

C

P

KPa

苯A C6H678．11 80．1 289．2 4910 乙苯B C8H10106．16 136．2 345．2 3677