化工原理工程设计

西南交通大学

化工原理工程设计说明书

题目：分离苯—甲苯混合物的精馏塔的设计

设计者：琪

班级：生物工程

学号：

指导老师：

完成日期：2012/7/17

目录

前言--------------------------------------------------------------------

设计任务--------------------------------------------------------------

一．精馏装置工艺流程图----------------------------------------

二．精馏塔的设计计算-------------------------------------------

1.基本数据计算--------------------------------------------------

2.回流比的计算--------------------------------------------------

3.塔板数的计算-------------------------------------------------- 三．精馏塔的工艺设计-------------------------------------------

1.塔径的计算-----------------------------------------------------

2.塔高的计算----------------------------------------------------

3.塔板结构参数的计算和设计---------------------------------

附精馏塔塔板设计结果汇总表------------------------------

提馏塔塔板设计结果汇总表-------------------------------

四．精馏塔的负荷性能的计算-----------------------------------

1.塔板的负荷性能计算-----------------------------------------

2.塔板的流体力学校核-------------------------------------------

五．精馏塔的辅助设备-------------------------------------------

1.塔顶冷凝器-----------------------------------------------------

2.塔底再沸器-------------------------------------------------------

六．设计小结----------------------------------------------------------- 七．参考文献----------------------------------------------------------- 八．附图---------------------------------------------------------------

前言

本实验的设计题目是分离分离苯—甲苯混合物的精馏塔的设计。精馏操作是重要的化工单元操作，广泛应用于石油、化工、轻工、食品、冶金等领域。此操作主要在塔设备中进行，使液—液混合液经过多次部分气化和部分冷凝，以达到使混合物体系分离成较高纯度的组分的目的，精馏塔设计的主要任务是根据物系性质和工艺要求，确定操作条件。选择一定的塔型，进行工艺和设备的计算。

精馏装置流程比较定型。一般包括：精馏塔、塔顶蒸汽冷凝器、塔底再沸器（蒸馏釜）、原料加热器以及输送设备等。

塔器是气液传质的主要设备。气液混合物通过塔器的处理，就能将其中各组分进行分离。从精馏的原理可知：要使过程顺利进行，必须具备两个条件：一是气液两相密切接触；二是气液两相接触面积要大。塔设备中本身的结构正是为提供这两个条件而设计的。因此选择塔设备一般根据以下原则：能提供良好的气液接触条件和足够大的接触面积，以达到生产能力大，分离效率高，压降小，操作围广，结构简单，金属材料消耗少。

在选择塔的种类时应注意，不同的塔型各有某些独特的特性。设计时应根据物系性质和具体要求选择适宜的塔型。本实验设计选择浮阀塔。它是在泡罩塔的基础上发展起来的。它主要的改进是取消了升气管和泡罩。在塔板开孔上设有浮孔。这一改进使浮阀塔在操作弹性，塔板效率压降，生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔更优越。浮阀塔广泛用于精馏，吸收以及脱吸等传质过程中。

设计之所以选择浮阀塔，是因为它具有以下几个优点：

①处理能力比同塔型的泡罩塔可增加20%~40%

②操作弹性大，一般约为3~4，最高可达6，比筛板塔，泡罩塔，舌形塔都大。

③塔板效率高。比泡罩塔高15%左右。

④压降小。在常压下塔中每块板的压降一般都较小。

⑤使用周期长，粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常工作。

⑥安装容易，制造费为泡罩塔的60~80%。

在选定浮阀塔的基础上确定设计方案。其总原则是尽可能的设计出经济上合理，产品质量高，低耗能的塔设备。

一．精馏装置工艺流程图

精馏装置一般包括：精馏塔、塔顶蒸汽冷凝器、塔底再沸器（蒸馏釜）、原料加热器以及输送设备和管路等。其工艺流程图比较固定。工业生产常见的精馏流程见下图。

二． 精馏塔的设计及计算

1.基本数据的计算

苯的分子量：78.1kg/kmol

C 6H 6 甲苯的分子量：92.1kg/kmol

C 7H 8

进料的平均分子量：M F =0.65×78.1+0.35×92.1=82.9kg/kmol 进料液的摩尔量为：F=7700÷82.9=92.88kmol/h 总物料衡算：F=D+W

Fxf=DxD+WxW

解之得：D=60.49kmol/h

W=32.39kmol/h

2．q 值的计算

由苯—甲苯的温度—组成相图（附图2） 得： 当xF=0.65时

苯的泡点温度为tD=88.1℃

进料温度为65℃时的平均温度为t=55.762

1

.88652=+=+tf tb ℃ 由液体的比热共线图[1]可查得