精馏塔设计过程

经过我国这些年的努力，在塔研究方面与外国先进技术的差距正在不断的减小。
1.1设计方案
苯和甲苯的混合液是使用机泵经原料加热后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝回流后，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续产出经冷凝器冷却后送至产品罐。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底废水经冷却后送入贮槽。
1.2选塔依据
板式塔式分级接触型气液传质设备，种类繁多。根据目前国内外实际使用的情况，主要塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。
本次设计选的塔型是筛板塔。
筛板塔是在塔盘板上开许多小孔，操作时液体从上层塔盘的降液管流入，横向流过筛板后，越过溢流堰经降液管打入下层塔盘；气体则自下而上穿过筛孔，分散成旗袍通过液层，在此过程中进行传质、传热。由于通过筛孔的气体有动能，故一般情况下液体不会从筛孔大量泄漏。筛板塔盘的小孔直径是个重要参数，小则气流分布均匀，操作较稳定，但加工困难，容易堵塞。目前工业筛板塔常用孔径为3-8mm。筛板开孔的面积总和与开孔区面积之比成为开孔率，是一个重要参数。在同样的空塔速度下，开孔率大则孔速小，易产生漏液，降低效率，但液沫夹带也减少；开孔率小，塔盘阻力大，一造成大的雾沫夹带和液泛，限制塔的生产能力。要求开孔率在9-12%。筛孔一般按正三角形排列，孔间距与孔径之比通常为2.5-5。
国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决于塔盘的结构，而是主要取决于与物系的性质，如：挥发度，黏度，混合物的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀，高效和制造方便的填料。
塔釜µLWM=0.03×0.229＋0.97×0.258=0.2571 mPa.s
精馏段µLM=1/2(0.2992+0.2690)=0.2841 mPa.s
提镏段µLM=1/2(0.2690+0.2571)=0.2631 mPa.s
由αµ—E0图【1】
查得E0精=53 E0提=54
2.1.7实际塔板数及实际加料位置
2.3.2液流形式、降液管溢流装置等尺寸的确定...........................18
2.3.3筛孔数n及开孔率Φ.............................................................20
2.3.4塔有效高度................................................................................21
2.2.6液体表面张力...........................................................................14
2.2.7液体热导率................................................................. ..............15
2.4.5液泛...........................................................................................24
2.5塔板负荷性能图…………………………………………………25
2.5.1漏液线（气相负荷下限线）................................................... 25
2精馏塔的工艺设计…………………………………………………5
2.1全塔工艺设计计算………………………………………………6
2.1.1进料组成的确定及物料衡算....................................................6
2.1.2平均相对挥发度的计算............................................................7
2.4.3液沫夹带...................................................................................23
2.4.4漏液...........................................................................................24
2.5.2液沫夹带线（气相负荷上限线）............................................26
2.5.3液相负荷下限线........................................................................27
为了加强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加强塔的研究力度。如今在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔，浮阀塔，筛板塔和舌型塔等。填料种类除拉西环，鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料，金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研，设计工作，加速了我国塔技术的开发。
2.2.8气液负荷计算.........................................................................16
2.3塔和塔板的主要工艺尺寸的计算………………………………17
2.3.1塔径D.......................................................................................17
1绪论…………………………………………………………………4
1.1设计方案........................................................................................4
1.2选塔依据........................................................................................5
3设计结果汇总………………………………………………………30
结束语…………………………………………………………………32
主要符号说明…………………………………………………………33
参考文献………………………………………………………………33
1绪论
苯是一种重要的基础化工原料，有着广泛的用途。它是基本有机化工及中间体的原料，还是一种重要的有机溶剂，在交通运输，医药，农业等方面都占有重要的地位。
2.2.3塔内各段气、液两相组分的平均分子量...............................12
2.2.4精馏段和提馏段各组分的密度................................................13
2.2.5液体比热容...............................................................................14
化工原理课程设计任务书
苯-甲苯分离过程板式精馏塔设计
1设计条件
原料含量（质量分数）
处理能力（T/Y）
馏出液中含量（质量分数）
釜液中含量（质量分数）
塔类型
0.36
65000
0.91
0.03
筛板
每年实际生产天数：330（一年中有一个月检修）
精馏塔塔顶压强：4Kpa
冷却水温度：30℃
饱和水蒸汽压力：2.5
2.4筛板塔的流体力学验算…………………………………………22
2.4.1塔板压降...................................................................................22
2.4.2液面落差...................................................................................23
2.1.5逐板法确定理论板数
2.1.6全塔板效率
黏度/ mPa.s
苯
甲苯
TW108.8℃
0.229
0.258
TF95.4℃
0.260
0.274
TD84.1℃
0.295
0.317
粘度：
塔顶 µLDM=0.8076×0.295＋0.1924×0.317=0.2992 mPa.s
进料µLFM=0.36×0.260＋0.64×0.274=0.2690 mPa.s
2.5.4液相负荷上限线........................................................................27
2.5.5液泛线........................................................................................27
筛板具有以下特点：（1）结构简单，制造方便，便与检修，成本低。（2）塔盘雅间小。（3）处理量大，可比泡罩塔提高20-40%。（4）塔盘效率比泡罩塔提高15%，但比浮阀塔盘稍低。（5）弹性较小，筛孔容易堵塞。
2精馏塔的工艺设计
分离苯-甲苯混合物要求
原料含量（质量分数）
处理能力（T/Y）
馏出液中含量（质量分数）
2.2塔的工艺条件及物性数据计算…………………………………11
2.2.1操作压强P.................................................................................11
2.2.2操作温度T................................................................................12
苯的摩尔分数MA=78.11kg/kmol甲苯的摩尔分数MB=92.13kg/kmol
物料衡算：
2.2.2平均相对挥发度的计算
由苯—甲苯溶液的气液相平衡曲线图：
得：
2.2.3最小回流比和适宜回流比的选定
由气液相平衡图得：
由公式 【2】
得N-R图
得最适宜回流比R为1.7
2.1.4精馏段和提馏段操作线
回流比R=1.7
釜液中含量（质量分数）
塔类型
0.36
65000
0.91
0.03
筛板
每年实际生产天数：330（一年中有一个月检修）
精馏Байду номын сангаас塔顶压强：4Kpa
冷却水温度：30℃
饱和水蒸汽压力：2.5
2.1全塔工艺设计计算
2.1.1产品浓度的计算、进料组成的确定及物料衡算
已知质量分数WD=0.91 WF=0.36 WW=0.03
2.1.6全塔效率.....................................................................................10
2.1.7实际塔板数和实际加料位置....................................................11
2.1.3最小回流比和适宜回流比的选定............................................8
2.1.4精馏段和提馏段操作线方程....................................................8
2.1.5逐板法确定塔板数.....................................................................9
2设计任务
完成精馏塔工艺要求，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，绘制大控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书
3设计图要求
1、用1号图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图，四个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。
2、用2号图纸绘制设备流程图一张。
3、用坐标值绘制溶液的y-x图一张，并用图解法求理论塔板数。