化工原理筛板精馏塔课程设计

河南化工学院

化工原理课程设计题目筛板精馏塔分离苯—甲苯工艺设计

教学院化工与材料工程学院

专业班级安技 1001

学生姓名 XXX

学生学号 XXXXXXXXX

指导教师 XXX

2011年12 月 21日

目录

摘要 ..................................................... 一 绪论 ..................................................... 二

第一章 流程及流程说明 ............................................ 1 第二章 精馏塔工艺的设计 . (2)

2.1产品浓度的计算 .......................................................... 2 2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ...................................... 2 2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2 2.2最小回流比的确定 ........................................................ 3 2.3物料衡算 3 2.4精馏段和提馏段操作线方程 ................................................ 3 2.4.1求精馏塔的气液相负荷 3 2.4.2求操作线方程 3 2.5精馏塔理论塔板数及理论加料位置 3 2.6实际板数的计算 3 2.7实际塔板数及实际加料位置 3

第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (5)

3.1物性数据计算 ............................................................ 5 3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 ................................................ 9 3.3筛板流体力学验算 ....................................................... 13 3.4塔板负荷性能图 (16)

第四章 热量衡算 (21)

4.1塔顶气体上升的焓V Q (21)

4.2回流液的焓R Q

(21)

4.3塔顶馏出液的焓D Q

(21)

4.4冷凝器消耗焓C

Q (21)

4.5进料的焓F

Q (21)

4.6塔底残液的焓W Q

(21)

4.7再沸器的焓B Q

(22)

第五章 塔的附属设备的计算 (23)

5.1塔顶冷凝器设计计算 ..................................................... 23 5.2泵的选型 ............................................................... 24 5.4塔总体高度的设计 . (25)

结论 ............................................................ 27 致谢 ............................................................ 28 参考文献 ................................................. 29 主要符号说明 30

摘要

在此筛板精馏塔分离苯-甲苯的设计中，给定的条件为：

进料量为F=85kmol/h

塔顶组成为：0.98

x=

D

进料馏出液组成为：0.5

x=

F

塔釜组成:

x =0.03

W

加料热状态:q=1

塔顶操作压强:101.3kPa

P=(表压)

首先根据精馏塔的物料衡算，求得D和W，通过图解法确定最小回流比；再根据操作线方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。

然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。继而对筛板的流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图，对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。

第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型，确定物性数据，计算传热系数和传热面积。然后对进料泵进行设计，确定类型。

关键词：

苯-甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构塔附属设备

苯蒸汽

绪论

在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单,造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高。采用筛板可解决堵塞问题，适当控制漏液。

筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升气管，而直接在板上开很多小直径的孔——筛孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。

相同条件下，筛板塔生产能力比泡罩塔高10%—15%，板效率亦约高10%—15%，而每板压力降则低30%左右，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。

第一章流程及流程说明

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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。