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1、辽宁工业大学课程设计说明书（论文）I前言塔设备的工作原理是通过内部结构使气液两相或液液之间充分接触，实现质量传递和热量传递。它是一种重要的单元操作设备，在石油化工、炼油、医药及环境保护等工业部门应用广泛。蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，蒸馏釜（再沸器） ，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续蒸馏为主。间歇蒸馏具有操作灵活、适应性强等优点，适合于小规模、多品种或多种组分物系的初步分离。本设计主要内容，主要是工艺设计部分，塔板的类型和选择、操作压力的选择、精馏塔的物料衡算、确定塔
2、高、塔径、理论塔板数、全塔效率、塔顶及塔底产品的预分配、溢流装置的设计、塔板流体力学验算、气相通过筛板塔的压强降等。本次设计的题目是苯甲苯连续精馏塔的工艺设计，选用筛板式塔。此塔具有生产能力较大、操作弹性大、液面落差也较小、压力降小、结构简单、造价低等特点，发展前途广泛，主要应用于石油、化工、轻工、医药及环境保护等领域。辽宁工业大学课程设计说明书（论文）II目录第 1 章 设计方案的论证1 11.1 装置流程的确定11.2 操作压力的选择 11.3 进料状况和加热方式的选择 11.4 回流比的选择 21.5 塔板的类型和选择 2第 2 章 精馏塔设计任务书3 32.1. 设计题目 .22.2.
3、工艺条件 22.3. 设计内容 .32.4. 设计结果总汇 .32.5. 参考文献 .3第 3 章 设计计算4 43.1.精馏流程的确定 43.2 塔的物料衡算 43.2.1 进料液及塔顶塔底产品的摩尔分数43.2.2 平均摩尔质量43.2.3 物料衡算43.3 塔板数的确定 53.3.1 理论板 NT的求法 .53.3.2 全塔效率73.4 塔工艺条件及物性数据计算 73.4.1 精馏段操作压力 73.4.2 操作温度 83.4.3 平均摩尔质量计算 9辽宁工业大学课程设计说明书（论文）III3.4.4 平均密度计算.103.4.5 液体平均表面张力.103.4.6 液相平均黏度.103.4
4、.7 塔体工艺尺寸的计算.113.4.8 塔板主要工艺尺寸的计算 .153.4.9 塔板的流体力学验算.173.4.10 塔板负荷性能图 203.4.11 浮阁塔工艺设计结果一览表27第 4 章 塔附件设计28284.1.附件的计算 .284.1.1 接管.284.1.2 筒体与封头 .294.2.附属设备设计 .304.2.1 冷凝器.304.2.2 再沸器 .31附件.34参考文献35心得体会36辽宁工业大学课程设计说明书（论文）1第 1 章 设计方案的论证1.1 装置流程的确定蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，蒸馏釜（再沸器） ，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不
5、同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续蒸馏为主。间歇蒸馏具有操作灵活、适应性强等优点，适合于小规模、多品种或多种组分物系的初步分离。为保持塔的操作稳定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽送料，以免受泵操作波动的影响。塔顶冷凝器装置可采用全凝器、分凝器-全凝器两种不同的设置。工业上以采用全凝器为主，以便于准确的控制回流比。1.2 操作压力的选择蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般，除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压横流，本设计中采用常压。1
6、.3 进料状况和加热方式的选择蒸馏操作有五种进料热状况，进料热状况不同，影响塔内各层塔板的气、液相负荷。蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器工业上多采用接近泡点的液体进料，所以本设计中采用泡点进料。辽宁工业大学课程设计说明书（论文）21.4 回流比的选择回流比是精馏操作的重要工艺条件，其选择的原则是使设备费和操作费用之和最低。设计时，应根据实际需要选择回流比。本设计中取实际回流比是最小回流比的 1.6 倍，经计算实际回流比为 2.16。1.5 塔板的类型和选择工业应用以错流式塔板为主，本设计使用筛板塔，它是优点是结构简单、造价低廉，因而对大规模生产具有重大意义。经过长期系统研究和大量的工业生产
7、实践，目前已形成较完善的设计方法，只要设计合理，筛板可具有足够的操作弹性。此外，筛板塔压降小，液面落差也较小，生产能力及塔板效率都较泡罩塔高，已广泛应用于工业生产装置中。第 2 章 精馏塔设计任务书2.1. 设计题目苯与甲苯精馏塔设计2.2.工艺条件生产能力：6800（料液）/kg h原料组成：进料 41%（质量分数，下同） ，产品组成：馏出液 99%苯，釜液 2%的苯操作压力：塔顶压强为常压进料状况：q=1加热方式：直接蒸汽加热回流比： 自选辽宁工业大学课程设计说明书（论文）32.3. 设计内容1 确定精馏装置流程;2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔
8、板数，塔板效率，实际塔板数等。3主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。2.4. 设计结果总汇将精馏塔的工艺设计计算的结果列在精馏塔的工艺设计计算结果总表中。2.5. 参考文献列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。流程的设计及说明工艺流程：原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作
9、为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。辽宁工业大学课程设计说明书（论文）4第 3 章 设计计算3.1.精馏流程的确定：苯和甲苯的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。3.2 塔的物料衡算3.2.1 进料液
10、及塔顶塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量苯的摩尔质量 78/AMkg kmol甲苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量 92/BMkg kmol进料组成: 41/ 780.450441/ 7859 / 92Fx塔顶组成： 99/780.991599/78 1/92Dx 塔底组成： 2/780.02352/7898/92Wx 3.2.2 平均摩尔质量0.4504 78(1 0.4504) 9285.6944/0.9915 78(1 0.9915) 9278.119/0.0235 78(1 0.0235) 9291.671/FDWMkg kmolMkg kmolMkg kmol3.2.3 物料衡算每小时处理的摩尔
11、量：,6800680079.3517/85.6944n F Fqkmol hM总物料衡算： ,79.3517n Dn Wqq易挥发组分物料衡算：,0.99150.02350.4504 79.3517n Dn Wqq辽宁工业大学课程设计说明书（论文）5联立以上三式可得：,35.0002/44.3515/n Dn Wqkmol hqkmol h式中： 原料夜流量，,n Fq/kmol h 塔顶产品（馏出液）流量，,n Dq/kmol h 塔釜产品（釜液）流量，,n Wq/kmol h 原料液组成（摩尔分数）Fx 塔底产品组成（摩尔分数）Wx 塔顶产品组成（摩尔分数）Dx3.3 塔板数的确定3.3.1 理论板 NT的求法用图解法求理论板（1） 根据苯和甲苯的气液平衡数据作出 y-x 图，见附图 1（2） 进料热状况参数1q （3）q线方程：是垂直于横轴且过点的直线(,)FFxx（4） 最小回流比及操作回流比 RminR依公式： min0.99150.681.350.680.45DqqqxyRyx取操作回流比：
