《化工原理课程设计(苯_氯苯分离精馏塔_浮阀塔设计)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计(苯_氯苯分离精馏塔_浮阀塔设计)（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、下载可编辑 专业 整理 课程设计说明书 课课程设计设计名称称 化工原理课程设计 课课程设计题设计题目 苯 氯苯混合液浮阀式精馏塔设计 姓 名 学学 号号 专专 业业 化学工程与工艺 下载可编辑 专业 整理 学学 院 生命科学技术学院 指导导教教师师 化工原理课课程设计设计任务书务书 一 设计题设计题目 苯苯 氯氯苯苯连续连续精馏馏塔的设计设计 二 设计设计任务务及操作条条件 设计设计任务务 1 原料液中含氯苯 32 质量 2 塔顶馏出液中含氯苯不得高于 2 质量 3 处理量 250 kmol h 操作条条件 1 塔顶压强 4KPa 表压 单板压降小于 0 7KPa 2 进料热状态 自选 3 回
2、流比 R 1 1 3 Rmin 4 塔釜加热蒸汽压力 0 45MPa 设备设备型式 F1 型浮阀塔 设备工作日 每年 330 天 每天 24 小时连续运行 三 设计设计内内容 下载可编辑 专业 整理 1 设计说明书的内容 1 精馏塔的物料衡算 2 塔板数的确定 3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 5 塔板主要工艺尺寸的计算 6 塔板的流体力学验算 7 塔板负荷性能图 8 对设计过程的评述和有关问题的讨论 9 辅助设备的设计与选型 2 设计图纸要求 1 绘制工艺流程图 2 绘制精馏塔装置图 四 参参考资资料 1 物性数据的计算与图表 2 化工工艺设计手册 3
3、化工过程及设备设计 4 化学工程手册 5 化工原理 苯 氯苯纯组分的饱和蒸汽压数据 下载可编辑 专业 整理 其他物性数据可查有关手册 目录录 前 言 6 1 设计方案的思考 6 下载可编辑 专业 整理 2 设计方案的特点 6 3 工艺流程的确定 6 一 设备设备工艺艺条条件的计计算 8 1 设计方案的确定及工艺流程的说明 8 2 全塔的物料衡算 8 2 1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 8 2 2 平均摩尔质量 8 2 3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 8 3 塔板数的确定 9 3 1 理论塔板数的求取 9 T N 3 2 确定操作的回流比 R 10 3 3 求理论塔板数 11 3 4 全塔效
4、率 12 T E 3 5 实际塔板数 近似取两段效率相同 13 p N 4 操作工艺条件及相关物性数据的计算 13 4 1 平均压强 13 m p 4 2 平均温度 14 m t 4 3 平均分子量 14 m M 4 4 平均密度 15 m 4 5 液体的平均表面张力 16 m 4 6 液体的平均粘度 17 mL 4 7 气液相体积流量 18 下载可编辑 专业 整理 6 主要设备工艺尺寸设计 19 6 1 塔径 19 7 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 20 7 1 溢流装置 20 7 2 塔板布置 23 二 塔板流的体力学学计计算 25 1 塔板压降 25 2 液泛计算 27 3 雾沫夹带的计
5、算 28 4 塔板负荷性能图 30 4 1 雾沫夹带上限线 30 4 2 液泛线 31 4 3 液相负荷上限线 32 4 4 气体负荷下限线 漏液线 33 4 5 液相负荷下限线 33 三 板式塔的结结构与构与附属属设备设备 35 1 塔顶空间 35 2 塔底空间 36 3 人孔数目 36 4 塔高 36 浮阀阀塔总总体设备结设备结构构简图简图 37 下载可编辑 专业 整理 5 接管 38 5 1 进料管 38 5 2 回流管 38 5 3 塔顶蒸汽接管 39 5 4 釜液排出管 39 5 5 塔釜进气管 40 6 法兰 40 7 筒体与封头 41 7 1 筒体 41 7 2 封头 41 7
6、3 裙座 41 8 附属设备设计 41 8 1 泵的计算及选型 41 8 2 冷凝器 42 8 3 再沸器 43 四 计计算结结果总汇总汇 44 五 结结束语语 45 六 符号号说说明 45 下载可编辑 专业 整理 前 言 1 设计设计方案的思考 通体由不锈钢制造 塔节规格 25 100mm 高度 0 5 1 5m 每段塔节 可设置 1 2 个进料口 测温口 亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标 产品 整个精馏塔包括 塔釜 塔节 进料罐 进料预热器 塔釜液储罐 塔 顶冷凝器 回流比控制器 产品储罐等 塔压降由变送器测量 塔釜上升蒸汽 量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制 塔压可采用稳压阀控
7、制 并可装载 自动安全阀 为使塔身保持绝热操作 采用现代化仪表控制温度条件 并可在 室温 300 范围内任意设定 同时 为了满足用户的科研需要 每一段塔节内 的温度 塔釜液相温度 塔顶气相温度 进料温度 回流温度 塔顶压力 塔 釜压力 塔釜液位 进料量等参数均可以数字显示 2 设计设计方案的特点 浮阀塔由于气液接触状态良好 雾沫夹带量小 因气体水平吹出之故 塔 板效率较高 生产能力较大 浮阀塔应用广泛 对液体负荷变化敏感 不适宜 处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料 浮阀塔涉及液体均布问题在气液接触 需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到 便于设计和对比 而且更 可靠 浮阀塔更适合 塔径不
8、是很大 易气泡物系 腐蚀性物系 而且适合真 空操作 下载可编辑 专业 整理 3 工艺艺流程的确定 原料液由泵从原料储罐中引出 在预热器中预热后送入连续板式精馏塔 F1 型浮阀塔 塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流 液 其余作为产品经冷却至后送至产品槽 塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气 相流 塔釜残液送至废热锅炉 以下是浮阀精馏塔工艺简图 下载可编辑 专业 整理 一 设备设备工艺艺条条件的计计算 1 设计设计方案的确定及工艺艺流程的说说明 本设计任务为分离苯 氯苯混合物 对于二元混合物的分离 应采用连续精 馏过程 设计中采用泡点进料 q 1 将原料液通过预热器加热至泡点后送
9、入 精馏塔内 塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝 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 该物系属易分离物系 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 2 全塔的物料衡算 2 1 料液及塔顶顶底产产品含苯苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 78 11 kg kmol 和 112 61kg kmol 68 78 11 0 754 68 78 11 32 112 61 F x 986 0 61 112 211 78 98 11 78 98 D x 下载可编辑 专业 整理 0 4 78 11 0 006 0 4
10、 78 11 99 6 112 61 W x 2 2 平均摩尔质质量 F M 78 11 0 754 1 0 754 112 61 86 37kg kmol kg kmol59 7861 112986 0 1986 0 11 78 D M 78 11 0 0061 0 006112 61112 63kg kmol W M 2 3 料液及塔顶顶底产产品的摩尔流率 依题给条件 全塔物料衡算 釜液处理量 250 0 32 0 9960 68 0 004 80 36 Wkmol h 总物料衡算 WDF 苯物料衡算 0 7540 9860 006FDW 联立解得 F 339 45kmol h D 259
11、 09kmol h 3 塔板数数的确定 3 1 理论论塔板数数的求取 T N 苯 氯苯物系属于理想物系 可采用梯级图解法 M T 法 求取 步骤 T N 如下 1 根据苯 氯苯的相平衡数据 利用泡点方程和露点方程求取yx 依据 将所得计算结果列表如下 BABt ppppx tA pxpy 表 3 1 相关数据计算 下载可编辑 专业 整理 温度 8090100110120130140 苯760102513501760225028402900 i p 氯苯 148205293400543719760 x10 6770 4420 2650 1270 0190 两相 摩尔 分率 y10 9130 78
12、50 6140 3760 0710 相对 挥发 度 o A o B P P 5 135 135 5 4 607 5094 4 4 143 646 3 949 93 3 815 789 本题中 塔内压力接近常压 实际上略高于常压 而表中所给为常压下的 相平衡数据 因为操作压力偏离常压很小 所以其对平衡关系的影响完全yx 可以忽略 平均相对挥发度 则 汽液平衡方程为 436 4 x x x x y 436 3 1 436 4 1 1 3 2 确定操作的回流比 R 将表 3 1 中数据作图得曲线 yx 下载可编辑 专业 整理 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9
13、 1 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 x y y x f x 图 3 1 苯 氯苯混合液的 x y 图 在图上 因 查得 而 故有 yx 1 q926 0 e y0 754 eF xx 986 0 D x 303 0 728 0 926 0 926 0 986 0 ee eD m xy yx R 考虑到精馏段操作线离平衡线较近 故取实际操作的回流比为最小回流比的 2 485 倍 即 753 0 303 0 485 2 485 2 m RR 求精馏塔的汽 液相负荷 LRD0 753 259 09195 09 kmol h V R1 D 0 753 1 259 0945
14、4 18 kmol h LLF195 09454 18649 27 kmol h kmol h 226 77VV 下载可编辑 专业 整理 3 3 求理论论塔板数数 精馏段操作线 568 0430 0 11 x R x x R R y D 提馏段操作线 000584 0 203 1 x V W x V L y xw 提馏段操作线为过和两点的直线 00288 0 00288 0 881 0 737 0 采用图解法求理论板层数 在 x y 图上作平衡曲线和对角线 并依上述方法作精 馏段操作线和提镏段 从开始 在精馏段操作线与平衡线之 986 0 986 0 D x 间绘由水平线和铅垂线构成的梯级 当
15、梯级跨过两操作线交点时 890 0 737 0 d 则改在提镏段与平衡线之间绘梯级 直至梯级的铅垂线达到或越过点 为止 用 Excel 作图 各梯级的坐标如下 00288 0 002888 0 W x 表 3 2 相关数据计算 xy 精馏段0 9860 986 0 943440 986 0 943440 9677184 0 8730630 9677184 0 8730630 937488 0 7627760 937488 0 7627760 8901142 提镏段0 628830 8901142 下载可编辑 专业 整理 0 628830 7558743 0 4005070 7558743 0
16、4005070 4812013 0 1719810 4812013 0 1719810 2062848 0 0538910 2062848 0 0538910 0642218 0 0135890 0642218 0 0135890 0157384 0 0030680 0157384 0 0030680 0030813 x 0 0028 80 0024730 010878 下载可编辑 专业 整理 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 x y f x 精馏段 提镏段 y x 水平铅锤线 图 3 2 苯 氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解 按上法图解得到 总理论板层数 块 包括再沸器 9 T N 加料板位置 4 F N 3 4 全塔效率 T E 选用公式计算 该式适用于液相粘度为 mT E log616 0 17 0 0 07 1 4mPa s 的烃类物系 式中的为全塔平均温度下以进料组成表示的平 m 均粘度 查图一 由 0 986 0 006 查得塔顶及塔釜温度分别为 DxWx 80 43
