苯-甲苯连续精馏塔机械设计

目录

第一章绪论 0

1.1设计题目 0

1.2精馏及精馏流程 0

1.3精馏的分类 0

1.4精馏塔的工作原理 (1)

1.5精馏操作的特点 (1)

1.6塔板的类型与选择 (2)

第二章精馏塔的设计任务 (3)

2.1精馏塔的工艺参数 (3)

2.2设计内容 (3)

2.3工艺流程设计方案 (4)

第三章精馏塔的工艺设计计算 (5)

3.1设计方案的确定 (5)

3.2精馏塔的物料衡算 (5)

3.2.1 原料液、塔顶和塔釜产品的摩尔分数 (5)

3.2.2 原料液、塔顶和塔釜产品的平均摩尔质量 (5)

3.2.3 物料衡算 (5)

3.3塔板数的确定 (6)

3.3.1 理论塔板数的确定 (6)

3.3.2 求实际塔板数 (9)

3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)

3.4.1 操作压力 (9)

3.4.2 操作温度 (9)

3.4.3 平均摩尔质量 (9)

3.4.4 平均密度 (10)

3.4.5 液相平均表面张力 (10)

3.4.6 液相平均黏度 (11)

3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (11)

3.5.1 塔径的计算 (11)

3.5.2 精馏塔有效高度的计算 (12)

3.6塔板主要工艺尺寸的计算 (13)

3.6.1 溢流装置计算 (13)

3.6.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (15)

3.7塔板流体力学验算 (17)

3.7.1 气相通过浮阀塔板的压降 (17)

3.7.2 淹塔 (19)

3.7.3 雾沫夹带 (19)

3.8塔板负荷性能图 (21)

3.8.1 雾沫夹带线 (21)

3.8.2 液泛线 (21)

3.8.3 液相负荷上限线 (22)

3.8.4 漏液线 (22)

3.8.5 液相负荷下限线 (23)

3.9计算结果汇总 (24)

第四章精馏塔机械设计 (26)

4.1选材 (26)

4.2塔器壁厚及质量计算 (26)

4.2.1 塔器壁厚计算 (26)

4.2.2 塔的质量计算 (27)

4.3塔体强度与稳定性校核 (31)

4.3.1 塔的基本自振周期计算 (31)

4.3.2 地震载荷计算 (31)

4.3.3 风载荷的计算 (34)

4.3.4 各种载荷引起的轴向应力 (37)

4.3.5 筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 (39)

4.3.6 筒体和裙座水压试验应力校核 (40)

4.4基础环厚度计算 (42)

4.5地脚螺栓计算 (43)

4.5.1 地脚螺栓计算承受的最大压力 (43)

4.5.2 地脚螺栓直径 (43)

4.5.3 裙座与塔壳连接焊缝验算 (43)

4.6开孔与孔补强计算 (44)

4.6.1 填料上下塔段连接部位的补强计算 (44)

4.6.2 有效补强范围 (45)

4.6.3 有效补强面积 (45)

4.7接管的选用 (46)

4.8接管法兰的选取 (47)

第五章塔设备的制造及安装 (49)

5.1制造要求 (49)

5.2组装要求 (50)

5.3封口前的检查 (51)

心得体会..........................................................................................................错误!未定义书签。参考文献 (52)

第一章绪论

1.1 设计题目

苯－甲苯连续精馏塔的工艺设计（浮阀塔）

1.2 精馏及精馏流程

精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。因此可是混合物得到几乎完全的分离。精馏可视为由多次蒸馏演变而来的。精馏操作广泛用于分离纯化各种混合物，是化工、医药、食品等工业中尤为常见的单元操作。化工成产中，精馏主要用于以下几种目的:

（1）获得馏出液塔顶的产品；

（2）将溶液多级分离后，收集馏出液，用于获得甲苯，氯苯等；

（3）脱出杂质获得纯净的溶剂或半成品，如酒精提纯，进行精馏操作的设备叫做精馏塔。

精馏过程中采用连续精馏流程，原料液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔顶上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品，部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。根据精馏原理可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，必须同时拥有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还有配原料液，预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。

1.3 精馏的分类

按操作方式可分为:间歇式和连续式，工业上大多数精馏过程都是采用连续稳定的操

作过程。

化工中的精馏操作大多数是分离多组分溶液。多组分精馏的特点：

⑴能保证产品质量，满足工艺要求，生产能力大；

⑵流程短，设备投资费用少；

⑶耗能量低，收率高，操作费用低；

⑷操作管理方便。

1.4 精馏塔的工作原理

塔设备的工作原理是通过内部结构使气液两相或液液之间充分接触，实现质量传递和热量传递。它是一种重要的单元操作设备，在石油化工、炼油、医药及环境保护等工业部门应用广泛。蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，蒸馏釜（再沸器），冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续蒸馏为主。间歇蒸馏具有操作灵活、适应性强等优点，适合于小规模、多品种或多种组分物系的初步分离。

本设计主要内容，主要是工艺设计部分，塔板的类型和选择、操作压力的选择、精馏塔的物料衡算、确定塔高、塔径、理论塔板数、全塔效率、塔顶及塔底产品的预分配、溢流装置的设计、塔板流体力学验算、气相通过筛板塔的压强降等。本次设计的题目是苯——甲苯连续精馏塔的工艺设计，选用筛板式塔。此塔具有生产能力较大、操作弹性大、液面落差也较小、压力降小、结构简单、造价低等特点，发展前途广泛，主要应用于石油、化工、轻工、医药及环境保护等领域。

1.5 精馏操作的特点

从上述对精馏过程的简单介绍可知，常见的精馏塔的两端分别为汽化成分的冷凝和液体的沸腾的传热过程，精馏塔也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，精馏操作又有如下特点：

（1)沸点升高

精馏的溶液中含有沸点不同的溶剂，在相同的压力下溶液的蒸汽压较同温度下纯溶剂