化工原理_苯--甲苯连续筛板精馏塔设计说明书讲解

《化工原理》课程设计

设计题目：4600kg/h苯--甲苯常压连续筛

板精馏塔设计

专业：过程装备与控制工程

班级：过程123班

学号：120106091姓名：杜超

日期：2012年6月18日—2012年6月29日指导教师：戴晓春

设计成绩：日期：

课程设计任务书

一、课题名称

苯—甲苯4600kg/h常压连续筛板精馏塔设计二、课题条件（原始数据）

一、设计方案的选定原料：苯、甲苯

处理量：4600kg/h

原料组成（苯的质量分数）：40%

回流比：自选

单板压降：不大于0.7Kpa

进料状态：q=1/3

塔顶流出液苯的含量： 98%（质量分率）

塔底釜液含甲苯含量不高于2%（质量分率）塔顶压强：100KPa

热源：低压饱和水蒸汽

设备形式：筛板塔

目录

摘要.............................................................................................I 第一章绪论 (1)

第二章设计方案的确定 (3)

2.1 操作条件确定 (3)

2.1.1操作压力 (3)

2.1.2进料状态 (3)

2.1.3加热方式 (3)

2.2 确定设计方案的原则 (4)

2.2.1满足工艺和操作的要求 (4)

2.2.2满足经济上的需求 (4)

2.2.3保证安全生产 (4)

2.3 设计方案简介 (5)

第三章塔体计算 (6)

3.1 精馏塔的物料衡算 (6)

3.1.1原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)

3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)

3.1.3物料衡算 (6)

第四章塔板计算 (7)

4.1塔板数的确定 (7)

4.1.1理论塔板数

N的求取 (7)

T

4.1.2实际塔板数的求取 (9)

4.2 精馏段的计算 (11)

4.2.1精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)

4.2.2精馏塔塔体工艺尺寸计算 (14)

4.2.3塔板主要工艺尺寸计算 (16)

4.2.4筛板的流体力学验算 (18)

4.2.5精馏段塔板负荷性能图 (20)

4.3 提镏段的计算 (25)

4.3.1精馏塔提镏段工艺条件 (25)

4.3.2提馏塔的塔体工艺尺寸计算 (27)

4.3.3塔板主要工艺尺寸计算 (28)

4.3.4筛板的流体力学验算 (29)

4.3.5提镏段塔板负荷性能图 (31)

第五章塔附件设计 (36)

5.1 塔体的设计 (36)

5.2 附件的计算 (36)

5.1.1接管 (36)

5.3 附属设备设计 (39)

5.3.1冷凝管 (39)

5.3.2再沸器 (39)

第六章热量衡算 (40)

6.1 塔顶热量衡算 (40)

6.2 塔的热量衡算 (41)

6.3焓值衡算 (42)

附录[1] 苯----甲苯连续精馏过程板式精馏塔操作物料流程示意图 (45)

设计总结 (46)

参考文献 (47)

摘要

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工

业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。

关键词：筛板塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图

第一章绪论

塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。

工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。

板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。

苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。

甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯几乎不溶于水(0,52 g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0,6 mPa s，也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940 kJ/kg，闪点为4 ℃，燃点为535 ℃。

分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。板式精馏塔、浮法塔都是常用的塔类型，可以根据不同塔各自特点选择所需要的塔。