《化工原理课程设计-苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计-苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工原理课程设计苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书1目 录苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 .2一设计题目 .2二操作条件 .2三塔板类型 .2四工作日 .2五厂址 .2六设计内容 .2七设计基础数据 .3符号说明 .4设计方案 .7一设计方案的思考 .7二设计方案的特点 .7三工艺流程 .7苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书 .7一设计方案的确定及工艺流程的说明 .8二全塔的物料衡算 .8三塔板数的确定 .9四塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 .12五精馏段的汽液负荷计算 .15六塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .15七塔板负荷性能图 .20八附属设备的的计算及选型 .23筛板塔
2、设计计算结果 .33设计评述 .34一设计原则确定 .34二操作条件的确定 .34设计感想 .362苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务一设计题目设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为 99.8%的氯苯 50000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于 2%。原料液中含氯苯为 38%（以上均为质量%） 。二操作条件1.塔顶压强 4kPa（表压） ；2.进料热状况，自选；3.回流比，自选；4.塔底加热蒸汽压力 0.5MPa(表压)；5.单板压降不大于 0.7kPa；三塔板类型筛板或浮阀塔板（F1 型） 。四工作日每年 300 天，每天 24 小时连续运行。五厂址厂址为天津地区
3、。六设计内容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；36.塔板的流体力学验算；7.塔板负荷性能图；8.精馏塔接管尺寸计算；9.绘制生产工艺流程图；10.绘制精馏塔设计条件图；11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作） ；12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。七设计基础数据苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据温度， （） 80 90 100 110 120 130 131.8苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 29000.1oip33-1kPa 氯苯 148 205 293
4、400 543 719 760其他物性数据可查有关手册。4符号说明：a 填料的有效比表面积，/m 3at填料的总比表面积，/m 3aw填料的润湿比表面积，/m3Aa塔板开孔区面积，m 2Af降液管截面积，m 2A0筛孔总面积，m 2At塔截面积，m 2c0流量系数，无因次C计算 umax 时的负荷系数，m/sd 填料直径，md0筛孔直径，mD 塔径，mDL液体扩散系数，m 2/sDV气体扩散系数，m 2/sev液沫夹带量，kg(液)/kg(气)E液流收缩系数，无因次ET总板效率，无因次F气相动能因子，kg 1/2/(s.m1/2)F0筛孔气相动能因子，g重力加速度，9.81m/s 2h填料层分
5、段高度，mHETP 关联式常数h1进口堰与降液管间的水平距离，mhc与干板压降相当的液柱高度，m 液柱hd与液体流过降液管的压降相当的液柱高度，mhf塔板上鼓泡层高度，mhl与板上液层阻力相当的液柱高度，m 液柱hL板上清液层高度，mhmax允许的最大填料层高度，mh0降液管的低隙高度，mhOW堰上液层高度，mhW出口堰高度，mhW进口堰高度，mh 与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m 液柱H板式塔高度，m溶解系数，kmol/(m 3kPa)HB塔底空间高度，mHd降液管内清液层高度，mHD塔顶空间高度，mHF进料板处塔板间距，mHOG气相总传质单元高度，m5HP人孔处塔板间距，mHT塔板间
6、距，mH1封头高度，H2裙座高度，HETP等板高度，mkG气膜吸收系数，kmol/（m 2hkPa）kL液膜吸收系数，m/hK稳定系数，无因次KG气膜吸收系数 kmol/（m 2hkPa）lW堰长，mLh液体体积流量，m 3/hLs液体体积流量，m 3/hLw润湿速率，m 3/（mh）m相平衡常数，无因次n筛孔数目NOG气相总传质单元数，NT理论板层数P操作压力，PaP压力降，PaP P气体通过每层筛板的压降，Par鼓泡区半径，mu空塔气速，m/suF泛点气速，m/su0气体通过筛孔的速度，m/su0， min漏液点气速，m/su0液体通过降液管底隙的速度，m/sU液体喷淋密度，m 3/（m
7、2h）UL液体质量通量，/（m 2h）Umin最小液体喷淋密度，m 3/（m 2h）Uv气体质量通量，/（m 2h）Vh气体体积流量，m 3/hVs气体体积流量，m 3/hwL液体质量流量，/hwV气体质量流量，/hWc边缘无效区宽度，mWd弓形降液管宽度，mx液相摩尔分数X液相摩尔比y气相摩尔分数Y气体摩尔比Z填料层高度 ，m充气系数，无因次；筛板厚度，m6空隙率，无因次液体在降液管内停留时间，s粘度，Pas密度，kg/m 3表面张力，N/m开孔率或孔流系数，无因次填料因子，l/m液体密度校正系数，无因次下标max最大的min最小的L液相V气相7设计方案一设计方案的思考通体由不锈钢制造，塔节
8、规格 25100mm、高度 0.51.5m，每段塔节可设置 12 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。二设计方案的特点浮阀塔
9、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，而且更可靠。浮阀塔更适合 塔径不很大，易气泡物系，腐蚀性物系，而且适合真空操作。三工艺流程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（筛板塔） ，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。8苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书一设计方案的确定及工艺流程的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
10、过程。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。二全塔的物料衡算（一）料液及塔顶底产品含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。702.61./381.7/62Fx989D.2/./0W（二）平均摩尔质量MF 78.110.702(10.702)112.6188.39kg/kmolkg/mol59.
11、7861.98.016.78D 222W（三）料液及塔顶底产品的摩尔流率依题给条件：一年以 300 天，一天以 24 小时计，有：W50000t/a6944.4kg/h，全塔物料衡算：FDW0.38F0.02D0.998WF18865.6kg/h F18865.6/88.39213.44kmol/hD11921.2kg/h D11921.2/78.59151.69kmol/h9W6944.4kg/h W8944.4/112.561.73kmol/h三塔板数的确定（一）理论塔板数 的求取TN苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（MT 法）求取 ，步骤TN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：ooBABt ppx/ tApxy/o表 3-1 相关数据计算温度， （） 80 90 100 110 120 130 131.8苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900oip氯苯 148 20
