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1、 武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书I引引 言言 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， 在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下 （有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，液相混合物中各组分 挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难发组分由气相向液相转移， 实现原料混合物中各组分的分离。该过程是同时进行传热、传质的过程。为实 现精馏过程，必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设 备、仪表。由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统，即本次所设计的精 馏装置 扎板塔的一种，内装若干层水平塔板，板
2、上有许多小孔，形状如筛；并装 有溢流管或没有溢流管。筛板塔简称筛板，结构特点为塔板上开有许多均匀的 小孔，根据孔径的大小分为小孔径筛板（孔径为 38mm）和大孔径筛板（孔径 为 1025mm）两类，工业应用中以小孔径筛板为主，大孔径多用于某些特殊场 合（如分离粘度大，易结焦的物系）。筛板塔优点：结构简单、造价低；气流压降小、板上液面落差小；生产能力较大；气体分散均匀；传质效率高。缺点：操作弹性小、筛孔小易堵塞。武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书II目录目录前言.1 摘要.2 Abstract.3 关键词.3 设计方案的确定.3 操作压强的选择.3 进料状态的选择.4 回流比的
3、选择.4 塔的工艺计算.4 全塔物料衡算.6 最佳回流比的确定.6 理论板及实际板的确定.7 理论塔板数的计算.7 板效率的计算.8 实际塔板数的求算.9 塔径的计算.9 平均摩尔质量的计算.9 平均压强 Pm 10 平均密度 m11 液体的平均表面张力 m.12 塔径的计算.12 塔高的计算.14 降液管及溢流堰尺寸的确定.15 筛板孔径及排列方式的确定.17 取边缘区宽度.17 安定区宽度.17 开孔区面积.17 筛孔的计算和排列.17 塔板流动性能的校核.18 塔板压降.18 液面落差.19 液泛.19 漏液.20 液沫夹带.21 塔板负荷性能图的绘制.21 漏液线.21 液沫夹带线.2
4、2武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书III液相负荷下限线.23 液相负荷上限线.24 液泛线.24 塔板设计结果汇总表.27 辅助设备工艺计算.28 换热器的面积计算及选型.28 冷凝器的计算.28 各种接管管径的计算及选型.29 进料管.29 回流管.29 塔顶蒸汽接管.30 釜液排出管.30 塔顶产品出口管.31 泵的扬程计算及选型.31 塔设备的结构设计.32 塔盘的结构设计.32 裙座的结构设计.32 参考文献.32 结语.33武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书IV摘要精馏是一种最常见的分离方法，它依据多次部分冷凝的原理来实现连续的高 纯度分离，本设
5、计采用筛板精馏塔，进行甲醇水二元物系的分离，此设计针 对二元物系的精馏问题进行分析，计算，核算，绘图，从而达到二元物系分离 目的。精馏操作在化工，石油化工，轻工等工业生产中占有重要的地位。为此， 掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择，设计和分析分离过 程中的各种参数是非常重要的。年产 7 万吨原料中苯质量分数为 40%，塔顶产品苯质量分数为 96%，要求塔 顶苯回收率为 98%的苯-甲苯溶液连续精馏塔设计。内容包括操作条件的选择， 泵的选型，塔的工艺计算，辅助设备的工艺计算以及塔设备的结构设计等。在 设计过程中，进一步学习和巩固精馏段和提馏段方程，逐板计算法求解理论塔 板数，实际
6、塔板数的求算，进而查阅参考相关资料，确定塔，塔板及辅助设备 的主要工艺尺寸和设计方法，最后通过所得的结果确定塔体及辅助设备等结构 并画出图纸。通过对精馏塔的工艺设计计算可知：实际塔板数为 25 块，第 11 块加料，塔 径为 1.6m，塔的实际高度为 10m，根据所选参数在进行校验可知：精馏段操作 弹性为 2.35.提馏段操作弹性为 2.93，这些值都符合实际要求，故该设计合理。关键词关键词: 苯 甲苯 精馏 筛板塔武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书VAbstractDistillation separation is one of the most common metho
7、d of it based on the principle of partial condensation many times to realize the continuous separation of high purity, this design USES the float valve column, for methanol - water separation of binary system, the design problem of distillation for binary system analysis, calculation, calculation, d
8、rawing, binary system so as to achieve the purpose. Distillation operation in chemical industry, petroleum chemical industry, light industry and other industrial production in occupies an important position. Therefore, master gas-liquid balance relationship, familiar with all kinds of tower operatio
9、n characteristics, the selection, design and analysis of the various parameters is very important in the process of separation.Annual output of 70000 tons of raw materials in the benzene mass fraction is 40%, benzene overhead product mass fraction is 96%, for the tower benzene recovery was 98% of be
10、nzene - toluene solution continuous rectification tower design. Content includes the choice of operating conditions, pump selection, process calculation of the tower, the auxiliary equipment of process calculation and the structure design of tower equipment, etc. During the design process, further s
11、tudy and consolidate the rectifying and stripping section equation, a plate count method to solve the theoretical plate number, calculate the actual plate number, and then refer to the relevant data, determine the tower, the plate and the design method of the major technological size and auxiliary e
12、quipment, finally determined by the result of the tower body structure and draw the drawings and auxiliary equipment, etc.Through to the rectification tower process design calculation shows that the actual plate number is 25, 11 piece of material, the tower diameter of 1.6 m, the actual height of th
13、e tower to 10 m, according to the selected parameters in calibration: rectifying section 2.35 elasticity of operation stripping section of the elasticity of operation is 2.93, these values are in line with the actual requirements, therefore, the design is reasonableKeywords: benzene toluene distilla
14、tion Sieve plate tower武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书6设计方案的确定设计方案的确定本设计任务是分离苯和甲苯混合物。对于二元混合物的分离，宜采用常压 下的连续精馏装置。本设计采用 30苯质量分数为 40%的苯和甲苯混合物进料， 加料流率为 0.0314kmol/s ，气相产物流率为 0.0117kmol/s，液相产物流率为 0.0197kmol/s .将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上方蒸 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 器冷却后送入储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。操作压强的选
15、择操作压强的选择精馏操作可在常压、和加压下进行。操作压强常取决于冷凝温度。一般，处热敏性物料外，凡能通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的系统，都采用常压蒸馏；对热敏性物料或混合液沸点过高的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下馏出物的冷凝温度过低的系统，需提高塔压或采用深井水，冷冻盐水作为冷却剂；而常压下呈气态的物料必须采用减压蒸馏。 进料状态的选择进料状态的选择进料热状态进料热状态参数 q 表达，即；q 使每摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量 每摩尔进料的气化潜热进料状态与塔板数、塔径、回流比及塔的热负荷都有 关。进料状态有五种，即q1.0 时，为低于泡点温度的冷液进料；q
16、=1.0 为泡点下的饱和液体；q=0 为露点下的饱和蒸汽；武汉工程大学课程设计说明书武汉工程大学课程设计说明书70q1 为介于泡点与露点间的气液混合物；q0 为高于露点的过程热蒸气进料为使塔的操作稳定，免受季节气温的影响，精馏段、提溜段采用相同塔径以便于制造，则常采用饱和液体（泡点）进料，但需要增设原料预热器。本方案采用泡点进料即 q=1.0。 回流比的选择回流比的选择选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备费用和操作费用之和最低，一般经验值为 R=（1.12.0）Rmin。本方案中苯甲苯容易分离取R=1.8Rmin。塔的工艺计算塔的工艺计算首先根据需要，查出相对应的物性参数，列出如下： 表 1 苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量 M沸点（）临界温度 tc（）临界压强 （kpa）苯 A66C H78.1180.1288.5 6833.4甲苯 B653C HCH92.13110.6318.574107.7表 2 苯和甲苯的饱和蒸汽压温度80.185
