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1、题 目：分离苯甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计第一章：前言1.1 文献综述1.2 中英文摘要及关键词1.3 相关符号说明第二章：工艺条件的确定和说明2.1 设计参数2.2 操作压力2.3进料状况2.4加热剂及加热方式2.5冷却剂及进出口温度 第三章：流程的确定和说明3.1流程的说明3.2设置各设备的原因第四章：精馏塔的设计计算4.1 物料衡算4.2 回流比的确定4.3 板块数的确定4.4 相关物性参数4.5 汽液负荷的计算46精馏塔工艺尺寸的计算4.7 塔板流动性能校核4.8 塔板负荷性能图4.9 主要工艺接管尺寸的选取4.10塔顶冷凝器的热负荷4.11塔底再沸器的负荷4.12原料预热器的热
2、负荷第五章：主要计算结果列表5.1 精馏段5.2 提留段411.4 相关物性参数1）苯和甲苯的物理参数分子式相对分子质量沸点临界温度临界压力MPa苯（A）C6H678.11g/mol80.1288.954,898甲苯（B）C7H892.13g/mol110.6318.574.109 (2)饱和蒸汽压苯、甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算：ABC苯6.94192769.42-53.26甲苯7.05803076.65-54.65（3）苯、甲苯的相对密度温度（）8090100110120苯815803.9792.5780.3768.9甲苯810800.2790.3780.3770.3（4）液
3、体表面张力温度（）80 90100110120苯21.2720.0618.8517.6616.49甲苯21.6920.5919.9418.4117.31(5)苯甲苯液体粘度mPa8090100110120苯0.3080.2790.2550.2330.215甲苯0.3110.2860.2640.2540.228第二章 工艺条件的确定和说明2.1设计参数（1）设计规模：苯-甲苯混合液年产量为12000ta（2）生产制度：年开工300天，每天24小时连续生产（3）原料组成：苯含量为40%（质量分数，下同）（4）进料状况：15时进料，常压精馏（5）分离要求：塔顶苯含量不低于99%，塔底苯含量不大于2%
4、（6）建厂地区：大气压为760mmHg，自来水年平均温度为15平均温度2.2确定进料状态2.2.1平均分子量对进料板：xF=0.440，yF=0.660MVmF=yFMA+（1-yF）MB=82.88kg/molMLmF=xFMA+（1-xF）MB=85.96kg/mol对塔底：xW=0.023，yW=0.055MVmW=yWMA+（1-yW）MB=91.36kg/molMLmW=xWMA+（1-xW）MB=91.81kg/mol对塔顶：xD=0.991 yD=0.996MVmD=yDMA+（1-yD）MB=78.17kg/molMLmD=xDMA+（1-xD）MB=78.24kg/mol气相
5、平均摩尔分子量MVm=（MVmD+MVmF）/2=80.53kg/molMVm=（MVmW+MVmF）/2=87.12kg/mol液相平均摩尔分子量MLm=（MLmD+MLmF）/2=82.1kg/molMLm=（MLmW+MLmF）/2=88.89kg/mol2.2.2平均密度（a为质量分数）（1）对塔底：时，由内插法塔底液相平均密度（2）对进料：，由内插法，进料液相平均密度（3）对塔顶：时，由内插法，塔顶液相平均密度精馏段液相平均密度提馏段液相平均密度精馏段气相平均密度提馏段气相平均密度全塔气相平均密度全塔液相平均密度2.2.3表面张力由公式：对塔顶，由内插法，对进料，由内插法，对塔底，由
6、内插法，进料板表面张力mF=0.4419.70+0.5620.40=20.09mN/m塔顶表面张力mD=0.99121.26+0.00921.68=21.26mN/m塔底表面张力mW=0.02317.78+0.97718.49=18.47mN/m提馏段表面张力平均值m提=19.29 mN/m精馏段表面张力平均值m精=20.68 mN/m2.2.4液体黏度由公式：对塔顶，由内插法，对进料，由内插法，对塔底，由内插法，进料处平均黏度mF=0.276塔顶处平均黏度 mD=0.307塔底处平均黏度 mW=0.253提馏段液体黏度平均值m=（mF+mW）/2=0.265精馏段液体黏度平均值m=（mF+m
7、D）/2=0.2922.5冷却剂及进出口温度精馏段平均温度=（tF+tD）/2=86.53oC提馏段平均温度=（tW+tD）/2=101.22oC全塔平均温度t=（86.53+101.22）/2=93.88 第四章 流程的确定和说明4.1物料衡算原料液处理量 总物料衡算 F=D+W （1）苯的物料衡算 F=D+W （2）由1、2两式联合解得：D=7.883kmol/h W=10.240kmol/h4.2回流比的确定对于q=1的饱和液体进料，有如下公式（参考文献6,公式10-45）由（参考文献6）图10-1及表10-2，可知，当时，; 当时，;由（参考文献6）表10-3，可知，=2.475则=1
8、.523取操作回流比4.3板块数的确定（1） 理论板数的计算 精馏段操作线方程： 相平衡方程: 提馏段操作线方程： kmol/h kmoi/h故 第一块板的气相组成应与回流蒸汽的组成一致，所以有=,然后可以根据平衡方程可得,从第二块板开始应用精馏段操作线方程求,用平衡方程求,直到,共需 n-1 块精馏板，第 n 块板为进料板。联立相平衡方程及精馏段操作线，逐板计算, =0.995 ，本设计中共需10块精馏板，即,第11块板后为提馏段，由，。 则需使用8块提馏板。(2) 实际塔板数的计算由以下t-x-y图，得全塔平均温度t=(109.5+80.5)/2=95 苯-甲苯分率与温度的关系图（t-x-
9、y图） 全塔平均温度=95下苯、甲苯黏度如下： 组分苯(A)甲苯(B)黏度0.2670.275所以：平均黏度查（参考文献6）图11-21,得总板效率全塔效率: 由（参考文献6）表11-3，浮阀塔总效率相对值为1.11.2，取1.2则理论塔板数N=19，实际塔板数=28.8实际精馏段塔板数为 取17块实际提馏段塔板数为 取14块设计时，在精馏段，提馏段都多加一层至几层塔板作为余量，以保证产品质量，并便于操作及调节。故层，层，层4.3液汽负荷的计算L=RD=kmol/hV=(R+1)D=kmol/hL=L+qF= kmol/hV=V-（1-q)F= kmol/h对精馏段： 对提留段： 4.4确定操
10、作压力塔顶压强P=101.3kPa 塔顶表压4kPa操作压强PD=101.3+4=105.3kPa取每层塔板压降为0.7，则进料板压强PF=PD+=105.3+180.7=117.9kpa塔釜压强降PW=PF+=116.5+150.7=127kpa精馏段平均操作压强=（PF+PD）/2=112.5kpa提馏段平均操作压强=（PW+PF）/2=122.1kpa全塔平均压强P=（112.3+122.1）/2=117.2kpa4.4.1塔径预计所设计的塔为中型，暂定采用单流型整块式塔板。取板距 由史密斯关联图查得,则空塔气速u=（安全系数） 精馏段液泛速度取安全系数为0.7，则空塔气速u=0.71.
11、078=0.75m/s由（参考文献6）表11-1，取塔的有效截面塔的总截面则，圆整为标准直径为0.7m同理，类似求得提馏段D=0.66m，圆整为标准直径为0.7m故塔实际总截面由于D=0.7m1m.则采用整块式塔板，板距为0.3m合适。4.4.2塔高塔体总高度（不包括裙座）D=0.7m在进料板上方开设一人孔，高度取为0.6m塔的有效高度Z可根据经验公式Z=NTHT/ET=190.35/0.55=12.0m 一般,为1.01.5m,H=12.0+1.0+1.0+0.7+0.6=15.5m圆整后，塔高可设计为16m.4.4.3溢流装置计算采用单流型弓行降液管，平型受液盘，不设进口堰（1）溢流堰长由弓形降液管的结构参数图查得：，则=0.49m.弓形降液管所占面积（2）出口堰高平型堰上清液层高度， 其中，为弓形堰校正系数，圆筒堰取=1.0。,根据标准规定，在2550mm,上层清液层高度50100mm.取=0.06m.则,（3）降液管宽度Wd=0.130.7=0.091 m2液体在降液管的停留时间 合理。取液体通过降液管低隙的流速，降液管底隙高度 合理4.4.4塔板布置与浮阀数目及排列（1）选用F1型重阀，阀孔直径d0=39mm（2）初算阀孔数n 取阀孔动能因数F0 = 10阀孔气速为：每层塔板上浮阀数（个）（个）取n=29个，n=29个。(3) 阀孔的排列
