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1、ecaf01afa8e5158d3f713e7e9bcd9034.pdf第 1 页 共 47 页化工原理课程设计化工原理课程设计题题 目目 乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计年年 级级 专专 业业 学学 号号 学生姓名学生姓名 2009 年年 12 月月 21 日日ecaf01afa8e5158d3f713e7e9bcd9034.pdf第 2 页 共 47 页目录第一节 化工原理课程设计（精馏装置）.41.1 设计题目.41.2 操作条件.41.3 设计内容.41.4 基础数据.4第第二节节 设计方案的确定及工艺流程的说明.52.1 设计方案的确定及工艺流程的说明.52.2 流程图.6第三节 精
2、馏塔（精馏段）计算.63.1 塔的工艺计算.63.1.1 全塔物料衡算.73.1.2 塔板数的确定.73.1.3 操作工艺条件及相关物性数据计算.93.1.4 汽液负荷计算.113.2 塔与塔板工艺结构计算123.2.1 塔径确定.123.2.2 塔板工艺结构尺寸设计计算.123.3 塔板上流体力学及性能计算.143.3.1 气体通过筛板压降和的验算 14phpp3.3.2 雾沫夹带量的验算 .16ve3.3.3 漏液的验算 .163.3.4 液泛的验算 .163.4 塔板负荷性能图 .17ecaf01afa8e5158d3f713e7e9bcd9034.pdf第 3 页 共 47 页3.5
3、精馏塔精馏段的设计计算结果汇总一览表.21第四节 精馏塔（提馏段）计算.224.1 提馏段的物性及状态参数.224.2 提馏段的汽液负荷计算.234.3 塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算.244.4 塔板上的流体力学验算.264.5 塔的负荷性能图.284.6 精馏塔提馏段的设计计算结果汇总一览表.32第五节 精馏塔的设计计算结果汇总一览.33第六节 精馏装置的附属设备346.1 塔高.346.2 裙座的相关尺寸计算.346.3 精馏塔的管口直径.346.4 塔顶全凝器 356.4 塔釜再沸器 .40 附图附图 .46 参考文献 .47ecaf01afa8e5158d3f713e7e9bcd90
4、34.pdf第 4 页 共 47 页第一节 化工原理课程设计（精馏装置）的内容1.1 设计题目课程设计题目乙苯-苯乙烯板式精馏塔的工艺设计：设计一座乙苯-苯乙烯连续精馏塔，要求年处理原料液（40%乙苯）30000t/a，塔底馏出液中含乙苯不高于 2%。塔顶馏出液中含乙苯为 98%（以上均为质量%） 。1.2 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.塔釜加热蒸汽压力 506kPa；5.单板压降不大于 0.7kPa；6.年工作日 300 天，每天 24 小时连续运行。1.3 设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明；2.塔的工艺计算；3.塔和塔板主要
5、工艺结构的设计计算；4.塔内流体力学性能的设计计算；5.塔板负荷性能图的绘制；6.塔的工艺计算结果汇总一览表；7.辅助设备的选型与计算；8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制；9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。1.4 基础数据1. 安托因方程P=A+B/（C+t）安托因方程常数 ABC温度范围/ 乙苯6.082081424.255213.0631-187 苯乙烯6.0821445.58209.4326-163表 1ecaf01afa8e5158d3f713e7e9bcd9034.pdf第 5 页 共 47 页2.组分的液相粘度(mpa.s)温度/80100120140160 乙苯
6、0.3540.30.2590.2260.2 苯乙烯0.3860.3210.2720.2340.204表 23.组分的液相密度（kg/m3）温度/100120140160 乙苯795.2776.2756.7736.4 苯乙烯838820801781表 34.组分的表面张力（mN/m）温度，（）100120140160乙苯20.8518.8116.8214.86苯乙烯22.7820.7618.7816.84表 4 双组分混合液体的表面张力可按下式计算：m（为 A、B 组分的摩尔分率）ABBABA mxxBAxx 、第二节 设计方案的确定及工艺流程的说明2.1 设计方案的确定及工艺流程的说明原料液经
7、卧式列管式预热器预热至泡点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后送至贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷至贮罐2.1 流程图ecaf01afa8e5158d3f713e7e9bcd9034.pdf第 6 页 共 47 页第三节 精馏塔（精馏段）计算3.1 塔的工艺计算3.1.13.1.1 全塔物料衡算全塔物料衡算（一）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率乙苯和苯乙烯的相对摩尔质量分别为 106.168 和 104 .152kg/kmol。0.4/106.168x0.3950.4/106.1
8、680.6/104.152F 0.98/106.168x0.97960.98/106.1680.02/104.152D 0.02/106.168x0.01960.02/106.1680.98/104.152W （二）平均摩尔质量= 0.395 106.168 + (1-0.395) 104.152 =104.79 kg/kmolFM= 0.9796 106.168 + (1-0.9796) 104.152 =104 kg/kmolDM= 0.0196 106.168 + (1-0.0196) 104.152 =104.0392kg/kmolWMecaf01afa8e5158d3f713e7e9
9、bcd9034.pdf第 7 页 共 47 页（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：，全塔物料衡算：30000t/a4166.67kg/hF 0.3950.97960.0196FDW FDW 4166.67kg/h 1629.34kg/h 2537.33kg/hF D W 4166.67/104.7939.76kmol/h 1629.34/10415.67kmol/h 2537.33/104.039224.388kmol/hF D W 3.1.23.1.2 塔板数的确定塔板数的确定（一）理论塔板数的求取TN乙苯-苯乙烯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（MT 法）求取，步骤如下：TN1.根据安托因方程P=A+B/（C+t）求取想平衡数据，利用泡点和露点方程求取yx 乙苯-苯乙烯相平衡数据 温度 /P乙苯 KpaP苯乙烯xy136.32101.288279.6163311 137103.15281.135130.9160.933 138105.941783.410250.7940.83 139108.790485.735550
