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1、化工原理课程设计苯对二甲苯分离结构设计一、 课程设计题目 苯和二甲苯物系分离系统的设计二、课程设计内容（含技术指标）生产能力：6000吨/年（每年按300天生产日计算）原料状态：苯含量45%（wt%）；温度：25；压力：100kPa；泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中苯含量90%（wt%）；塔釜苯含量2%（wt%）操作压力：100kPa其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.6Rm2.具体设计内容和要求（1）设计工艺方案的选定（2）精馏塔的工艺计算（3）塔板和塔体的设计（4）水力学验算（5）塔顶全凝器的设计选型（6）塔釜再沸器的设计选型（7）进料泵的选取（8）绘制流程图（9）编写设
2、计说明书（10）答辩三、进度安排时间设计安排10.1410.21设计动员，下达任务书，查阅资料，拟定设计方案，方案论证，物性数据计算10.2111.11工艺计算（物料衡算、确定回流比、计算理论板层数、实际板层数、实际进料板位置）11.1111.18塔结构设计（物性数据的计算、塔径计算、塔结构尺寸的计算、水力学性能校验、负荷性能图及塔高的计算）11.1811.25热量衡算；附属设备的选型和计算11.25-12.02绘制带控制点的工艺流程图（CAD图）12.0212.09绘制带控制点的工艺流程图，（借图板和丁字尺，手工绘制图）12.0912.16编写设计说明书，答辩要求2012.01.03将说明书
3、及图纸装订并提交2012.1.41.5答辩四、基本要求序号设计内容要求1设计工艺方案的选定精馏方式及设备选型等方案的选定和论证（包括考虑经济性；工艺要求等）绘制简单流程图2精馏塔的工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比、全塔效率、实际塔板数、实际进料位置等的确定3塔板和塔体的设计设计塔高、塔径、溢流装置及塔板布置等 4水力学验算绘制塔板负荷性能图5塔顶全凝器的设计选型计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量6塔釜再沸器的设计选型计算再沸器的传热面积和加热介质的用量7进料泵的选取选取进料泵的型号8绘图绘制带控制点的流程图（CAD和手工绘制）9编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算结果，流程图，参考资料
4、等10答辩每班数不少于20人答辩 教研室主任签名： 2011年10 月14 日摘要：根据任务要求，本塔在100KPa压强下，苯和对二甲苯的分离操作，年处理量为6000吨(按300天计)，查阅相关资料，初步确定分离方法、流程、以及设备、操作条件，查阅相关物理数据，制作相关曲线图，由原料组成和塔顶、塔釜组成通过物料衡算来确定产量、釜液量、最小回流比及回流比，继而得到精馏段，提馏段的操作线方程，并结合经验值通过计算来确定塔的理论塔板数和实际塔板数，进料板位置，以及全塔效率，进而得出塔的工艺尺寸，然后根据流体力学验算，来确定各工艺尺寸是否均符合要求，符合要求之后，再确定本塔的负荷性能图及其附属设备，完
5、成工艺流程图（CAD图纸，手工图纸各一份），进而完成设计任务。关键词：精馏塔 精馏段 提馏段 塔板目录：第一章绪论1.1分离方法的选择-精馏1.2流程设计1.3设备初选1.4操作条件第二章 精馏塔工艺计算2.1基础数据2.2 物料衡算第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计3.1塔的工艺条件及物性数据32 精馏塔主要工艺尺寸计算第四章附属设备与接管的选取4.1原料液预热器的设计4.2塔顶冷凝热负荷及冷却水用量4.3塔底再沸器热负荷及水蒸气用量4.4进料泵的选取4.5主要接管尺寸的选取第一章绪论1.1分离方法的选择-精馏蒸馏分简单蒸馏、平衡蒸馏（闪蒸）、精馏和特殊蒸馏较易分离的物系或对分离要求不高简单蒸
6、馏或闪蒸较难分离精馏很难分离的或者用普通精馏方法不能分离特殊精馏1.2流程设计 1.3设备初选塔板类型浮阀塔泡罩塔板。优点：不易发生液漏现象。有较好操作弹性，塔板不易堵塞 缺点：结构复杂，金属耗量大，造价高；板上夜层厚，气体流经曲折，通过塔板的压强降大，兼雾沫夹带严重，板效率低。筛板塔板。优点：造价低廉，气体压降小，板上液面落差小，生产能力及板效率均较泡罩塔高。 缺点：操作弹性小，容易堵塞。浮阀塔板。优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，压降液面落差较小，塔板造价低。换热器管壳式换热器有点：单位体积所具有的传热面积较大及传热效率好，结构简单，制造材料范围较广，操作弹性较大。离心泵油泵油泵特
7、点：用于易燃、易爆油品。管路选择无缝钢管（常压管路）1.4操作条件操作压力100Kpa(常压)常压下为气态混合液加压沸点较高又是热敏性混合液减压进料状态泡点进料泡点进料优点：塔内无聊在平衡态下进料不需要进行热交换，计算简便。塔底加热方式间接蒸汽加热优点：方便、便宜，相变潜热放出的热量大。第2章 精馏塔工艺计算2.1基础数据12.1.1苯和二甲苯液体的物性表2-1 物性沸点T/C熔点T/C密度/kg/m3相对分子质量M临界压力P/MPa水中的溶解度g/ml折射率苯 80.15.51878.678.114.920.00181.50108对二甲苯138.513.2861106.173.51不溶1.4
8、9575 2.1.2苯和二甲苯液体的密度表2-2 T/C苯 /kg.m-3对二甲苯/kg.m-380815.83809.6885810.31805.190804.74800.4995799.11795.84100793.42791.14105787.65786.41110781.82781.63115775.91776.8120769.92771.93125763.86767.01130757.71762.05135751.47757.03140747.04753.48 苯=-1.1643T+909.52 对二甲苯=-0.9515T+886.09 2.1.3苯和对二甲苯的表面张力表2-3 T/
9、C苯 /mN/m对二甲苯/mN/m8021.13821.9398520.51421.4099019.89320.8829519.27720.35810018.66419.83710518.05419.31911017.44918.80411516.84818.29212016.25117.78312515.65817.27713015.06916.77413514.48516.27514013.90515.778 对二甲苯=-0.1027T+30.121 苯=-0.1206T+30.7412.1.4苯和对二甲苯的粘度表2-4T/C苯/Pa.S对二甲苯/Pa.S80.1311.8349.5852
10、9933590286.632495272.1310100260298.9105247.2289.8110235.5280115228268.7120219.7259125210.4249130200240135192.8230138.5187.5223 2.1.5常压下苯对二甲苯气液平衡数据(1) 苯对二甲苯Antoine常数表25 组分ABC苯6.905651211.033220.790对二甲苯6.990521453.430215.307 (2)Antoime公式其中P为饱和蒸汽压，单位mmHg,T单位 表26 T/C苯饱和蒸汽压对二甲苯饱和蒸汽压xy80.1101.3315.6816.46
11、85117.5518.360.8360.9696.4090136.1322.640.6930.9316.0195156.9127.010.5720.8865.81100180.0632.050.4680.8325.62105205.7637.830.37780.7675.44110234.1844.420.3000.6935.27115265.4951.900.2310.6065.12120299.960.370.1710.5064.97125337.5669.90.1070.3914.83130378.6880.60.070.264.7135423.4492.560.0270.1114.57
12、138.5472.02105.88-0.012-0.0584.46 根据列表的数据作图 计算=5.32 (2-1) 根据所作的图，算得的泡点温度为 露点温度为2.2 物料衡算22.2.1组成 平均相对分子量2.2.2全塔物料衡算代入数据，解得：2.2.3确定及R值原料液为泡点进料最小回流比为即 2.2.4精馏段操作线方程 (2-2) 提留段操作线方程 (2-3) 则2.2.5理论塔板数 及实际塔板数（1）简捷法全塔最小理论板数 (2-4)由上可算得根据吉利兰图公式可得：算得：N =9.7310 精馏段最小理论板数根据吉利兰图公式可得：算得：N =5.146故进料塔板位置为塔顶往下数第6块板。(2)作图法由图可得：理论塔板数N=7（包括再沸器）2.2.6全塔效率=0.027 =0.9244由图2-4 苯-对二甲苯混合液的t-x-y图 可查得 塔釜温度=135 塔顶温度 =90.73又泡点进料=96.498=107.4
