苯甲苯连续精馏塔方案
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设计任务书
(一> 设计题目
试设计一座苯－甲苯连续精馏塔，要求年产纯度为95%的苯 2.952万吨/年，塔顶馏出液中含苯不得低于95% ，塔釜馏出液中含苯不得高于2%，原料液中含苯 39% 。<以上均为质量分数）
(二> 操作条件
1> 塔顶压力常压
2> 进料热状态自选
3> 回流比自选
4> 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa<表压）
5> 单板压降≤0.7kPa
6> 塔顶操作压力4kPa
(三> 塔板类型
自选
(四> 工作日
每年工作日为300天，每天24小时连续运行(7200小时>。
(五> 设计说明书的内容
1. 设计内容
(1> 流程和工艺条件的确定和说明
(2> 操作条件和基础数据
(3> 精馏塔的物料衡算；
(4> 塔板数的确定；
(5> 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；
(6> 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
(7> 塔板主要工艺尺寸的计算；
(8> 塔板的流体力学验算；
(9> 塔板负荷性能图；
(10>主要工艺接管尺寸的计算和选取<进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、人孔等）
(11> 塔板主要结构参数表
(12> 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2. 设计图纸要求：
1> 绘制生产工艺流程图 2> 绘制精馏塔设计条件图 目录 1. 流程和工艺条件的确定和说明1 2. 操作条件和基础数据1 2.1. 操作条件1 2.2. 基础数据1 3. 精馏塔的物料衡算1 3.1. 原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率1 3.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2 3.3. 物料衡算2 4. 塔板数的确定2 4.1. 理论塔板层数NT的求取2 4.1.1. 绘t-x-y图和x-y图2 4.1.2.最小回流比及操作回流比的确定4 4.1.3.精馏塔气、液相负荷的确定4 4.1.4. 求操作线方程4 4.1. 5. 图解法求理论板层数4 4.2. 实际塔板数的求取4 5. 精馏塔的工艺条件及有关物性的计算4 5.1. 操作压力计算5 5.2. 操作温度计算5 5.3. 平均摩尔质量计算5 5.4.平均密度计算5 5.4.1. 气相平均密度计算5 5.4.2. 液相平均密度计算6 5.5. 液体平均表面张力计算6 5.6.液体平均黏度计算7 5.7. 全塔效率计算7 5.7.1. 全塔液相平均粘度计算7 5.7.2. 全塔平均相对挥发度计算8 5.7.3. 全塔效率的计算8 6. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算8 6.1. 塔径的计算8 6.2. 精馏塔有效高度的计算9 7. 塔板主要工艺尺寸的计算10 7.1. 溢流装置计算10 7.1.1. 堰长lW10 7.1.2. 溢流堰高度hW10 7.1.3. 弓形降液管宽度Wd和截面积Af10 7.1.4. 降液管底隙高度h011 7.2. 塔板布置11 7.2.1. 塔板分布11 7.2.2. 边缘区宽度确定11 7.2.3. 开孔区面积计算11 7.2.4. 筛孔计算及其排列11 8. 筛板的流体力学验算12 8.1. 塔板压降12 8.1.1. 干板阻力hc计算12 8.1.2. 气体通过液层的阻力h1计算12 8.1.3. 液体表面张力的阻力hσ计算12 8.2. 液面落差13 8.3. 液沫夹带13 8.4. 漏液14 8.5. 液泛14 9. 塔板负荷性能图14 9.1. 漏液线14 9.2. 液沫夹带线15 9.3. 液相负荷下限线16 9.4.液相负荷上限线16 9.5.液泛线16 10. 主要工艺接管尺寸的计算和选取18 10.1. 塔顶蒸气出口管的直径dV18 10.2. 回流管的直径dR19 10.3. 进料管的直径dF19 10.4. 塔底出料管的直径dW19 11. 塔板主要结构参数表19 12. 设计实验评论20 13.参考文献21 14.附图<工艺流程简图、主体设备设计条件图）21 1. 流程和工艺条件的确定和说明 本设计任务为分离苯—甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 1.4倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 2. 操作条件和基础数据 2.1. 操作条件 塔顶压力常压 4kPa 进料热状态泡点进料 回流比 1.759倍 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa<表压） 单板压降≤0.7kPa。 2.2. 基础数据 进料中苯含量<质量分数） 39% 塔顶苯含量<质量分数） 95% 塔釜苯含量<质量分数） 2% 生产能力<万吨/年） 2.952 3. 精馏塔的物料衡算 3.1. 原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量M A=78.11 kg/kmol 水的摩尔质量M B=92.13 kg/kmol x F==0.430 x D==0.957