苯甲苯板式精馏塔设计

河西学院

Hexi University

化工原理课程设计题目: 苯-甲苯板式精馏塔设计

学院: 化学化工学院

专业:_ 化学工程与工艺

学号: ********** **: **

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2016年11月22日

化工原理课程设计任务书一、设计题目

苯-甲苯分离板式精馏塔设计

二、设计任务及操作条件

1.设计任务

生产能力（进料量） 6万吨/年

操作周期每年300天，每天24小时运行

进料组成含甲苯40% （质量分率，下同）

塔顶产品组成甲苯含量低于2%

塔底产品组成甲苯含量高于99.5%

2.操作条件

操作压力常压

进料热状态自选

塔底加热蒸汽压力 0.5MPa(表压)

单板压降≤0.7kPa

3.设备型式筛板或浮阀塔板

4.厂址张掖

三、设计内容

1.设计方案的选择及流程说明

2.塔的工艺计算

3.主要设备工艺尺寸设计

（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定

（2）塔板的流体力学校核

（3）塔板的负荷性能图

（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定

4.辅助设备选型与计算：再沸器、冷凝器

5.设计结果汇总

6.工艺流程图及精馏塔设备条件图

7.设计评述

目录

1.绪论 (1)

1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)

1.2 塔设备简介 (1)

1.3设计要求 (2)

1.4精馏操作对塔设备的要求 (2)

1.5常用板式塔类型及本设计的选型 (3)

1.6筛板塔 (3)

1.7工艺条件的确定和说明 (3)

1.8确定设计方案的原则 (5)

1.9物料流程简图 (6)

2.精馏塔的物料衡算 (6)

2.1原料液进料量、塔顶、塔底摩尔分率 (6)

2.2 物料衡算 (7)

2.3塔板计算 (7)

2.3.1 理论塔板数求取 (7)

2.4全塔效率计算 (9)

2.5实际塔板数计算 (10)

2.6有效塔高计算 (10)

3.精馏塔有关工艺及物性数据计算 (10)

3.1操作压力的计算 (10)

3.2平均密度的计算 (11)

3.2.1气相平均密度的计算 (11)

3.2.2液相平均密度的计算 (11)

3.2.3液体表面张力的计算 (12)

3.2.4液相平均粘度的计算 (12)

3.2.5气液负荷计算 (13)

3.3塔径的计算 (13)

3.4塔板主要工艺尺寸计算 (15)

3.4.1溢流装置计算 (15)

3.4.2塔板布置 (17)

4.筛板的流体力学验算、单板压降 (18)

4.1精馏段筛板的流体力学验算和单板压降 (18)

4.2提馏段筛板的流体力学验算和单板压降 (20)

4.4塔板负荷性能图 (22)

4.4.1精馏段塔板负荷性能图 (22)

4.4.2提馏段筛板负荷性能图 (25)

4.5设计计算结果总结 (28)

5.精馏塔附件设计 (30)

5.1接管 (30)

5.2筒体与封头 (31)

5.3除沫器 (32)

5.4裙座 (32)

5.5人孔 (33)

5.6塔体总高度设计 (33)

5.6.1塔的顶部空间高度 (33)

5.6.2塔体高度 (33)

5.7附属设备设计 (33)

5.7.1冷凝器的选择 (33)

5.7.2再沸器的选择 (34)

6.总结 (35)

参考文献 (36)

致谢 (37)

苯-甲苯分离板式精馏塔工艺设计

卢婷

摘要：本设计采用筛板塔分离苯甲苯混合物，通过图解理论板法计算得出理论板数为16块，回流比为1.96，算出塔板效率0.6，实际板数为26.3块，进料位置为第16块，在筛板塔主要工艺尺寸的设计计算中得出，塔径为1.6米，塔高17.9米，每层筛孔数目为216。通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。同时还对精馏塔的辅助设备进行了选型计算。

关键词：苯，甲苯，精馏，筛板塔

1.绪论

1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用

化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。广泛应用于炼油、化工、轻工等领域。蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能不同(或沸点不同)来实现分离目的。以本设计所选取的苯-甲苯体系为例，加热苯(沸点80.1℃)和甲苯(沸点110.6℃)的混合物时,由于苯的沸点较低（即挥发度较高)。所以苯易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到苯组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将苯和甲苯分离。经过多次部分汽化部分冷凝，最终在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分。1.2 塔设备简介

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。根据塔内气液接触件的结构型式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质、热传递，气液相组成成阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内有定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上(也有并流向下者)与液相接触进行质、热传递，气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：

（1）生产能力大；