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1、 - 0 -化工基础课程设计-分离苯甲苯混合液的筛板塔工艺设计枣庄学院化学化工与材料科学学院2009 级本科三班 1.2 组指导老师：戎欠欠 - 0 -序言课程设计是“化工基础”的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识来解决某一设计任务的一次训练，在整个教学划中它起着培养学生独立工作能力的重要作用。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，精馏过程在能量剂驱动下，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，
2、精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用恒沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯混合液的筛板塔工艺设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。 - 0 -目录第一章 绪论.11.1 精馏塔简介.11.2 筛板塔的优缺点.1 第二章 设计方案的确定.22.1 任务书.32.2 设计方案的选定及基础数据的搜集.32.2.1 确定设计方案的原则.32.2.1.1 满足工艺和操作的要求.32.2.1.2 满足经济上的要求.42.2.1.3 保证安全生产.42.2.2 设计方案的选定.42.2.3 基础数据的搜集.
3、5 第三章 板式塔的工艺计算.73.1 板式塔的物料衡算.73.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率.73.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量及物料衡算.73.2 塔板数的确定.83.2.1 理论板数 的求取.8TN3.3 全塔热量衡算. - 1 -.11 第四章 板式塔主要工艺尺寸的确定.124.1 塔径的计算.124.2 溢流装置的设计.134.3 塔板设计.134.4 筛板的流体力学验算.15第五章 塔附件设计.165.1 筛板塔的附属设备.165.1.1 冷凝器的选择.165.1.2 再沸器的选择.16 5.2 进料管尺寸的确定.17第六章 个人心得体会及改进意见.17参
4、考文献.18分离苯-甲苯混合液的筛板塔工艺设计- 0 -第一章 绪论1.1 精馏塔简介在炼油、化工、医药等工业中，精馏操作是分离液体混合物的最常见手段，其操作原理是利用液体混合物中各组分挥发度的不同，在气液两相接触处时，易挥发组分向气相传递，难挥发组分向液相传递，使混合物达到一定程度的分离，用以实现精馏操作的气液传质设备即精馏塔，其基本功能是提供气液两相充分的接触机会，使物质和热量的传递充分有效的进行；在气液两相接触之后，还使气液两相能及时分开，尽量减少相互夹带。常用的精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内装有若干层塔板，液体依靠重力自上而下流过每层塔板；气体则依靠压强差的推动，自上而下穿过
5、各层塔板上的液层而流向塔顶，气液两相在塔内进行逐级接触。填料塔内则装有各种形式的填料，气液两相沿塔做连续逆流接触，其传质和传质的场所为填料的润湿表面。本设计任务为分离苯-甲苯混合液，对于二元混合液的分离，应采用连续精馏流程。板式塔分为泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔，本工艺采用板式塔中的筛板塔。1.2 筛板塔的优缺点筛板塔是在塔板上开有许多均匀分布的筛孔，上升气流通过筛孔分散成细小的流股，在板上液层中鼓泡而出，与液体密切接触。筛孔在塔板上作正三角形排列，其直径宜为 38mm，孔心距与孔径之比在 2.54.0 范围内。塔板上设置溢流堰以使板上维持一定厚度的液层。在正常操作范围内，通过筛孔上升的气流
6、,应能阻止液体经筛孔向下泄漏。液体通过降液管逐板流下。筛板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板分离苯-甲苯混合液的筛板塔工艺设计- 1 -上液面落差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是操作弹性范围较窄，小孔筛板容易堵塞。近年来对大孔(直径 10mm 以上)筛板的研究和应用有所进展。大孔径筛板塔采用气、液错流方式，可以提高气速以及生产能力，而且不易堵塞。第二章 设计方案的确定2.1 任务书一、设计任务试设计一座苯-甲苯连续筛板精馏塔，要求年产纯度不低于 99.5%的苯 2万吨，塔顶馏出液中甲苯含量不得超过 0.5%，原料液中含苯 50%（以上均为质量分数） 。
7、二、设计条件1、连续操作、中间加料、泡点回流 ；2、操作压力: 常压 ； 3、进料状况: 泡点；4、年生产日:330 天； 5、塔釜用间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为 0.20.4Mpa（自选） ；6、塔顶冷凝用冷却水的进,出口温度差为 2040 （注意考虑 冬、夏进口温度区别） ；三、设计内容1、确定设计方案 ( 精馏装置流程设计与论证，画出带基本控制点的工艺流程图；)。 2、板式塔的工艺计算 分离苯-甲苯混合液的筛板塔工艺设计- 2 -(1) 确定塔顶，塔底产品的质量与流量； (2) 确定塔顶，塔底控制温度；(3) 根据组成确定进料温度、进料方程； (4) 求算最小回流比，确定操作回流比；(5) 求算理论板层数 NT ，确定加料位置；(6) 求算塔内温度分布，确定灵敏板位置；(7) 确定实际板层数，实际加料板位置（进料管在同侧）和实际灵敏板位置；(8) 全塔热平衡，计算塔顶冷凝，冷却器热负荷及冷却水消耗量；塔底再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量；决定是否对料液进行预热和有关热负荷的计算；3、板式塔主要工艺尺寸的确定： (1) 确定塔高、塔径；(2) 塔板设计，计算塔板各主要工
