化工原理课程设计毕业设计(论文)word格式

第一章概述

1.1 塔设备基本要求

精馏是分离液体混合物的的典型单元操作。它利用各组分挥发度的不同以实现分离目的。这种分离通过液相和气相之间的传质实现，而作为气、液两相传质用的塔设备，首先必须要能使气、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。另外，为了满足工业生产的要求，塔设备还必须具备下列基本要求：

1、气、液处理量大，即生产能力大。

2、操作稳定、弹性大。

3、流体流动阻力小。

4、结构简单，材料耗用量小，制作和安装容易。

5、能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

6、塔内的滞留量要小。

1.2 常用板式塔类型

气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。根据塔板上气-液接触元件的不同，塔板可分为泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板、穿流多孔塔板、舌形塔板、浮动舌型塔板和浮动喷射踏板等。本次设计为筛板塔的设计。

1.3 筛板塔的特性

筛板塔的优点是结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体分散均匀，传质效率较高。缺点为筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、粘度大的物料。

第二章设计方案的确定

2.1 确定设计方案的原则

总的原则是在可能的条件下尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进，经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则，因此，按以下几点考虑：满足工艺和操作条件的要求；满足经济上的要求；保证安全生产。

2.2设计方案所包括的内容及方案的确定

确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程，各种设备和结构型式及某些操作指标。

2.2.1 装置流程的确定

精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量从塔底进入，采用水蒸气加热，物料在塔釜内经多次冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。流程中用泵直接将原料送入塔。塔顶冷凝装置采用全凝器，塔底设置再沸器，为间接加热。

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

2.2.2 操作压强的选择

精馏操作可在常压、减压和加压下进行。操作压强取决于冷凝温度。苯-乙苯属于一般物系，即采取常压操作就可以将其分离。

2.2.

3.进料热状况的选择

进料热状况共有五种：冷液进料；饱和液体进料；气液混合物进料；饱和蒸汽进

料；过热蒸汽加料。根据实际情况选择，本精馏操作选为饱和液体进料，即q=1。此进料方式的最大优点为塔内精馏段和提镏段的上升蒸汽量相等。

2.2.4.回流比的选择

确定回流比的方法，原则上应首先根据物系的性质及进料热状况，确定出最小回流比，再根据回流比对总费用的影响曲线确定出适宜的回流比。即对于苯-乙苯这样接近于理想溶液的物系，据R min 选定若干个回流比R，通过逐板计算求出相应的理论板数，从中找出适宜的操作回流比。

第三章 工艺计算过程

3.1物料衡算与操作线方程

3.1.1 物料衡算

由任务得知：（以下组成表示均为摩尔分率） 原料液中易挥发组分组成：

/780.65/78

0.7162/78(1)/1060.65/780.35/106

F F F F a x a a =

==+-+

塔顶馏出液易挥发组分组成：

/780.99/78

0.9926/78(1)/1060.99/780.01/106

D D D D a x a a =

==+-+

塔底釜残液中易挥发组分组成：

0403

.0106

/03.01(78/03.078

/03.0106/)178/78/=-+=-+=

）（W W W W a a a x

塔底平均摩尔质量 M w =0.0403×78+（1-0.0403）×106=104.87kg/kmol

塔釜残液流量 W = h

kmol /1698.471062430010106.33

4=⨯⨯⨯⨯

因塔底设置再沸器，精馏操作为间接蒸汽加热方式，故根据全塔物料衡算： F = W + D （3-1）

W

D F Wx Dx x +=F （3-2）

即进料液流量为h kmol F /5082.162=；馏出液流量为.115=D h kmol /3384

3.1.2 精馏段操作线方程

3.1.2.1全塔平均挥发度的确定

查资料得：

表3-1 安托尼方程系数

以塔顶挥发度计算为例：已知操作压力为105.3 kPa,经过多次试差得：塔顶挥发度的确定：假设泡点t=81.5℃，则纯组分的饱和蒸汽压可根据安托尼方程算得：

对苯：

025.224.2205.8135

.1206023.624.22035.1206023.60

=+-=+-=t P l A g kPa p A 9254.1050

=∴ 对乙苯：

2513

.1206.2135.81225

.14230824.6206.213225.14230824.60=+-=+-

=t P l B g kPa 9102.17p 0B =∴

000

B

A A p p p P x --==9929.09102.179254.1059102.173.105=-- , 与塔顶易挥发组分的组成0.9926十分

接近，所以假设正确。

91

.59102.179254.10500

A ===∴B

p p α

同理，我们求得塔底温度为132.7℃，α=4.34。然后在81.5℃和132.7℃之间取几个值，分别算得挥发度，列表如下：

表3-2不同温度下挥发度

所以相对挥发度可取表中各温度下α的几何平均值：

5.068α== 3.1.2.2 回流比的确定

进料为饱和液体进料:q=1,所以最小回流比求得R min