化工原理苯-甲苯精馏塔设计

含设计图,数据表格,计算过程

分离苯-甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计

《化工原理》课程设计

标题

学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师

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含设计图,数据表格,计算过程

(一) 设计题目

试设计一座连续精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，原料液中含苯__30%__（质量分数）。要求年产纯度为______的苯___20___万吨/年，塔釜馏出液中含苯不得高于___4%__（质量分数）。 ① 要求塔顶苯的含量为___98%__（质量分数）。 (二) 操作条件

1) 塔顶压力 4kPa（表压） 2) 进料热状态 自选 3) 回流比 自选

4) 塔底加热蒸气的压力为 0.5Mpa（表压） 5) 单板压降≤0.7 kPa (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。 (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（A3号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A3号图纸）。

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目录

摘要 ……………………………………………………………………………… I 1 绪论 …………………………………………………………………………… 1 2 设计方案的确定……………………………………………………………… 2 2.1 操作条件确定 …………………………………………………………… 2 2.1.1操作压力 ………………………………………………………… 2 2.1.2进料状态 ………………………………………………………… 3 2.1.3加热方式 ………………………………………………………… 3 2.2 确定设计方案的原则 …………………………………………………… 3 2.2.1满足工艺和操作的要求 ………………………………………… 3 2.2.2满足经济上的需求 ……………………………………………… 4 2.2.3保证安全生产 …………………………………………………… 4 2.3 设计方案简介 ……………………………………………………… 4 3 塔体计算 …………………………………………………………………… 6 3.1 精馏塔的物料衡算 ………………………………………………… 6 3.1.1原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率 ………………………… 6 3.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 …………………… 7 3.1.3物料衡算 ………………………………………………………… 7 4 塔板计算 …………………………………………………………………… 7 4.1塔板数的确定……………………………………………………………… 7 4.1.1理论塔板数 的求取………………………………………………… 7 4.1.2实际塔板数的求取 ……………………………………………… 10 4.2 精馏段的计算 ……………………………………………………………… 11 4.2.1精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ……………………… 11 4.2.2精馏塔塔体工艺尺寸计算 ………………………………………… 16 4.2.3塔板主要工艺尺寸计算 …………………………………………… 18 4.2.4筛板的流体力学验算 ……………………………………………… 20 4.2.5精馏段塔板负荷性能图 …………………………………………… 22 5 设计过程的评述和讨论……………………………………………………… 28 5.1回流比的选择……………………………………………………………… 28 5.2塔高和塔径………………………………………………………………… 28 5.3进料状况的影响…………………………………………………………… 28 5.4热量衡算和节能…………………………………………………………… 28 5.5精馏塔的操作和调节……………………………………………………… 29 5.6筛板塔的特性讨论………………………………………………………… 28 5.7进料热状况的选取………………………………………………………… 28 5.8 理论塔板数的确定………………………………………………………… 28 5.9 操作温度的求解…………………………………………………………… 28 5.10 筛板的流体力学验算结果讨论…………………………………………… 29 5.11塔板负荷性能图结果讨论………………………………………………… 29 6 参考文献 …………………………………………………………………… 30

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摘 要

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计内容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。

关键词：筛板塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图

1．绪论

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。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液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是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。

板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。

苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。

甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，

火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与

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苯的气味类似）， …… 此处隐藏：7408字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……