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1、浮阀精馏塔设计,苯-甲苯物系,一、化工原理课程设计任务书,浮阀精馏塔处理苯-甲苯物系学院班级 学号 姓名 中国矿业大学 化工学院,1、设计题目：,本课程设计是依据实际生产情况加以一定程度的简化而提出的。,浮阀精馏塔设计 （苯-甲苯物系）,2、设计任务及操作条件,1. 进精馏塔的料液含苯 25、30、35、40、45、50、55）% (质 量)，其余为甲苯 2. 产品的苯含量97%(质量) 3. 釜液中苯含量2%(质量) 4. 生产能力为日产(24小时) 20、（25、30、35、40） 吨97%(质量)的苯产品 5. 操作条件(1) 精馏塔塔顶压强 0.04 MPa(表压)(2) 进料热状况
2、泡点液体(3) 回流比 R = 1.6 Rmin(4) 加热水蒸气压强 3.0 kg/cm2 (表压)(5) 单板压降 24 mmHg(6) 设备型式 浮阀(7) 厂址 徐州地区,3、设计项目(设计说明书内容),1. 流程的确定及说明 2. 塔板数的计算 3. 塔径计算 4. 塔板结构设计 (1) 塔板结构尺寸的确定 (2) 流体力学验算 (3) 计算、绘制塔板负荷性能图 5. 其它 (1) 塔釜加热蒸汽消耗量的计算 (2) 塔顶冷凝器或冷却器(设计者确定)的换热面积和选型，冷却水消耗量的计算,6. 应绘制的各幅图(1) 实际设计的工艺流程图(2) 塔板布置图(3) 塔局部侧剖图 苯-甲苯饱和
3、蒸汽压的安托尼公式：logp=A-B/(C+t) p 的单位:kPa t 的单位:,4、苯的生产工艺流程,1.轻苯储槽 2.进料泵 3.纯苯精馏塔 4.加热器 5.冷凝冷却器 6.油水分离器 7.回流槽 8.计量槽 9.回流泵 10.喷淋式冷却器 11.釜液储槽,精馏塔流程,连续精馏装置 示意图,精馏段,提馏段,1精馏塔,2再沸器,3冷凝器,间歇精馏装置示意图,1精馏塔,2再沸器,3冷凝器,4观察罩,5储 槽,逐板计算法示意图,分凝器流程：,分凝器相当于一块理论板,全凝器流程：,二、生产工艺流程设计,以流程图的形式表示出由原料到成品的整个生产过程中物料被加工的顺序及各股物料的流向；同时也表示出
4、生产中采用的化工操作单元及其设备（包括化学反应、物理过程和相应设备） 进一步制定化工管道流程和计量（控制流程）,1、生产工艺流程设计的三个阶段,（1）生产工艺流程示意图 （2）生产工艺流程草图 （3）生产工艺流程图,生产方法确定生产工艺流程示意图生产工艺流程草图车间布置生产工艺流程图,物料衡算 设备设计 能量衡算,修正,（1）生产工艺流程示意图,物料流程：设备示意图；设备流程号；全部物料管线及动力设备；必要的文字注解 图例：标出管线图例 设备一览表：序号；流程号；设备名称；备注,（2）生产工艺流程草图,物料流程:厂房地平及标高；设备示意图（按比例）；设备流程号；物料及动力；管线及流向箭头；管线
5、上主要阀门；必要的设备及管件附件；必要的计量；必要的文字注解。 图例：管线等用文字予以对照。 设备一览表： 图签： 图框：,（3）生产工艺流程图,三、精馏塔（初步）工艺设计,1、流程的选择 2、操作压力的确定 3、进料热状况的确定 4、加热方式的确定 5、回流比的选择 6、塔板效率的估算,1、流程的选择,精馏装置，主体包括： 精馏塔：板式塔型式，填料塔 塔顶冷凝器：全凝器，分凝器 塔底再沸器型式,2、操作压力的确定,首选常压操作。 若沸点过高，或高温下物料变性，用减压精馏 若沸点过低，可采用加压操作。,3、进料热状况的确定,以泡点进料为常见。使塔径相近或相等。进料需增加预热器。 进料状态决定塔
6、板数、加料位置和塔径大小。 需对操作控制，操作费用和设备投资综合考虑,4、加热方式的确定,一般采用间接加热。 直接蒸汽加热： 加热蒸汽略高于釜中压强，以克服蒸汽从小孔喷出时克服釜内净压强。一般采用0.40.7atm.（表压） 蒸汽分布管，孔径310mm， 小孔的中心距510孔径， 小孔总面积1.21.5管截面积， 下方和侧下方开孔，距液面0.6m。,5、回流比的选择,计算最小回流比； 确定适宜的回流比，R=(1.12)RminR=(1.61.9)Rmin,6、塔板效率的估算,经验式估算 关联图估算,四、塔板结构设计,1、板间距的选定 因素：雾沫夹带，物料的发泡性，操作弹性，安装后检修方便。 2
7、、塔盘类型及塔盘结构： 300900mm，用整块塔盘， 定管距式支撑结构： 重叠式支撑结构 700mm 塔节长度；决定于塔径和支撑结构。,塔径300500mm，塔节长度8001000mm，以手臂深入塔节内操作； 塔径600700mm，塔节长度12001500mm，以上身深入塔节内操作； 塔径800mm，塔节长度20002500mm，以人体深入塔节内操作。 定距管结构，每个塔节内56个塔板。 重叠式不受限制。 分块式塔盘，800mm。,四、塔板结构设计,（1）人孔: 34块；常清洗 68块；不常清洗 板间距600mm 人孔450500mm 伸出筒体长度200250mm。 中心距离操作平台8001
8、200mm。 （2）塔顶空间： 增加板间距， 除沫器,（3）塔底空间: 若供料设备的容量在15分，塔底产品停留时间35分钟，否则要15分钟。 大塔3分钟 易结焦11.5分钟 液面到最下塔板12m，大塔应有较大空间，气体分布均匀。 （4）进料段高度： 液相进料，相同或稍大于板间距， 气相进料，以进料口而定,（5）塔高：包括：塔顶空间（不含头盖部分）、塔底空间（不含底盖部分）、塔板间距、进料段高,3、板式塔内部工艺结构,五、附属设备,1、塔顶冷凝器：（1）全凝器和分凝器选择（2）冷凝器型式 2、再沸器：（1）立式热虹吸再沸器（2）卧式热虹吸再沸器（3）罐式再沸器（4）泵强制输送式再沸器,（1）塔顶
9、全凝器和分凝器选择,（2）冷凝器型式,整体式 自流式 强制循环式,2、再沸器,六、主要管路尺寸的计算,（1）塔顶出口蒸汽尺寸 （2）回流管直径 （3）加料管直径 （4）残液排除管径 （5）加热蒸汽管径,（1）塔顶出口蒸汽尺寸,（2）回流管直径,（3）加料管直径,料液由高位槽流入塔内时，取0.40.8m/s,（4）残液排除管径,速度取0.51.0m/s,（5）加热蒸汽管径,饱和水蒸气（30 105表压）80m/s,七、设计项目,1、流程的确定及说明 2、塔板数计算 3、塔径计算 4、塔板结构设计（1）塔板结构尺寸的确定（2） 流体力学验算（3）塔板负荷性能图6、塔顶换热器型式的确定，换热面积计算，选型，冷却介质耗量计算,八、绘图要求,1、工艺流程图 2、塔板布置图 3、塔局部侧剖图,基础数据注意,釜内压力对温度的影响 由此引起对物性参数的影响必要时应试算,参考资料,化工原理教材 化工手册 化工原理课程设计指导书,完成时间,两周时间 两周后，以班级为单位交设计说明书 要求手写说明书，不收打印稿 纸质要求，信纸、16开复印纸 装订要求：封面、任务书、设计内容、设计数据表单列、附图 附图可以计算机处理或坐标纸处理 装订封面不收塑料面,
