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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 化工工程设计训练题目：苯甲苯混合体系分别过程设计 姓名：张招勤 学院：应用技术学院 专业：石油化工生产技术 学号： 0 8 1 5 0 1 0 1 4 2 指导老师：邹长军2022年 12 月 6 日1 / 41 _精品资料_ - - - - - - -第 1 页,共 41 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 一、 设计题目：苯甲苯混合体系分别过程设计二、 设计任务及操作条件1、设计任务 生产才能 进料量）： 14210 3吨/年 操作周期： 30024=7200小时 进料组成： 50%99% 塔底产品组成： 2% 2、
2、操作条件 操作压力：常压 表压）进料热状态：泡点进料冷却水： 20加热蒸汽： 0.2Mpa 塔顶为全凝器,中间泡点进料,连续精馏；3、设备型式筛板式 三、设计内容1、概述 2、设计方案的挑选及流程说明 3、塔板数的运算 板式塔）4、主要设备工艺尺寸设计 板式塔： 1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 2）塔板的流体力学校核2 / 41 _精品资料_ - - - - - - -第 2 页,共 41 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 3）塔板的负荷性能图 4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定 5、帮助设备选型与运算 泵、塔顶冷凝器和塔釜再沸器） 6、设计结果汇总 7、工艺流程图
3、8、设计评述 四、图纸要求 工艺流程图带掌握点 接触的气液传质设备,气体自塔底向皮鼓泡或喷射的形式穿不定过塔板上的液层,使气液相亲密接触而进行传质与传热,两相的组份浓度呈阶梯变化；填料塔内有肯定高度的填料,是气液 接触和传质的基本构件,属微分接触型气液传质设备,液体在填料 表面呈膜状自上而下流淌,气体呈连续相自下而上与液体作逆流流 动,并进行气液两相的传质和传热,两相的组份深度或温度沿塔高 连续变化1；板式塔在工业上的应用由来已久,进展并演化出了很多类型；通常可以依据塔板有无降液管划分为：1）有降液管式塔板 也称溢流式塔板或错流式塔板）如泡罩、浮阀、筛板和无降液管式塔板 也称穿流式塔板或逆流式
4、塔板）如穿流式筛板满意工艺要求 2生产才能大,即气液处理量大 3压力降小,即流体阻力小 4操作稳固、操作弹性大 5效率高,即气液两相充分接触,相际间传热面积大 6结构简洁、牢靠、省材、制造、安装便利,设备成本低 7耐腐蚀,不易堵塞 8操作修理便利1；苯的沸点为80.1,熔点为5.5,在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透亮液体,易挥发；苯比水密度低,密度为0.88g/mL,但其分子质量比水重；苯难溶于水,1 升水中最多溶解1.7g 苯；但苯是一种良好的有机溶剂,溶解有机分子和一些非极性 的无机分子的才能很强；甲苯是最简洁,最重要的芳烃化合物之一；在空气中,甲苯只能不完全燃烧,火焰呈黄色；甲苯
5、的熔点为-95 ,沸点为 111 ；甲苯带有一种特别的芳香味,在常温常压下是一种无色透亮,清亮如 水的液体,密度为 0866gcm 3,对光有很强的折射作用；甲苯几 乎不溶于水,但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶,在 氯仿,丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性；甲苯 的粘性为 0.6 mPa .s,也就是说它的粘稠性弱于水；分别苯和甲苯,可以利用二者沸点的不同,采纳塔式设备转变其温 度,使其分别并分别进行回收和储存；板式筛板塔、浮阀塔都是常 用的塔类型,可以依据不同塔各自特点挑选所需要的塔；筛板是在塔板上钻有均布的筛孔,呈正三角形排列；上升气流5 / 41 _精品资料_ -
6、- - - - - -第 5 页,共 41 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 经筛孔分散、鼓泡通过板上液层,形成气液亲密接触的泡沫层 或喷射的液滴群）；筛板塔是1932 年提出的,塔盘结构由筛孔区、无孔区、降液管及塔板等组成；其优点是结构简洁,制造修理便利,造 价低,气体压降小,板上液面落差较小,相同条件下生产才能高于 浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔；其缺点是稳固操作范畴窄,小孔径 筛板易堵塞,不相宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液；但 设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性,对易引起堵塞的物系可 采纳大孔径筛板,故近年我国对筛板的应用日益增多,所以在本设 计中设计该种塔型
7、；其次章流程方案的确定和说明 一、流程示意图冷凝器冷却器苯苯的储罐原 料原 料 罐器原精 馏 塔料预热再沸器冷却器甲苯甲苯储罐二、加料方式6 / 41 _精品资料_ - - - - - - -第 6 页,共 41 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 加料分两种方式：泵加料和高位加料；高位加料通过掌握液位 的高度,可以得到稳固的流量,但要求搭建塔台,增加基础建设费 用；泵加料属于强制进料方式,泵加料易受温度的影响,流量不太 稳固流速也忽大忽小,影响传质效率；靠重力泊流淌方式可省去一 笔费用；本次加料选泵加料,泵和自动调剂装置协作掌握进料；三、 进料状态 进料方式一般分为冷液进
8、料、泡点进料、气液混合物进料、露 点进料、加热蒸气进料等；冷液进料对分别有利,但会增加操作费 用；泡点进料对塔操作便利,不受季节的影响；泡点进料基于恒摩 尔流,假定精馏段和提馏段上升蒸气相等,精馏段和提馏段塔径基 本相等；由于泡点进料时塔的制造设备较为简洁,而其他方式进料 对设备的要求高,设计起来难度相对加大,所以采纳泡点进料；四、 冷凝方式 选全凝器,塔顶出来的气体温度不高,冷凝后回流液和产品温 度不高,无需再次冷凝,且本次分别是为了分别苯与甲苯,且制造 设备较为简洁且节约资金,选全凝器；五、 回流方式 宜采纳重力回流,对于上型塔,冷凝液由重力作用回流入塔；优点：回流冷凝器无需支撑结构；缺点
9、：回流掌握较难安装,但强 制回流需用泵、安装费用、电耗费用大,故不用强制回流,塔顶上 升蒸气采纳冷凝冷却回流入塔内；六、 加热方式7 / 41 _精品资料_ - - - - - - -第 7 页,共 41 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 采纳间接加热,由于对同一种进料组成,热状况及回流比得到 相同的馏出液组成及回收率时,利用直接蒸气加热时,所需理论塔 板数比用间接蒸气要多一些,如待分别的混合液为水溶液,且水是 难挥发驵分,釜液近于纯水,这时可采纳直接加热方式；由于本次 分别的是苯与甲苯混合体系,故采纳间接加热；七、 加热器 选用管壳式换热器；只有在工艺物料的特点性或工艺
10、条件特别 时才考虑选用其他型式；例如,热敏性物料加热多采纳降膜式或者 波纹管式换热器或者换热器流路匀称、加热效率高的加热器；八、操作压力 精馏操作压力可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏；一般采纳常 压精馏,压力对挥发度的影响不大；在常压下不能进行分别或达不 到分别要示时,采纳加压精馏,对于热敏性物质采纳减压精馏；当 压力较高时,参考塔顶冷凝有利,对塔底加热不利,同时压力升 高,相对挥发度降低,管径较小,壁厚增加；本次设计选用是常压 作为操作压力；第三章塔板运算 3.1 设计方案的确定 本设计任务为分别苯甲苯混合物；对于二元混合物的分别,应采 用连续精馏流程；设计中采纳泡点进料,将原原料液通过预
11、热器加 热至泡点后送入精馏塔内；塔顶上升采纳全凝器,冷凝液在泡点下 一部分回流至塔内,其余问部分经产品冷却器冷却后送至储罐；该8 / 41 _精品资料_ - - - - - - -第 8 页,共 41 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 物系属于分别物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的 2 倍；塔釜采纳间接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至储罐；3.2 精馏塔的物料衡算3.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率1）原料液分率 :甲苯的进料摩尔流量 : nA142100010000.5107.034kmol/h h720092.13苯的进料摩尔流量 : nB1421000100005.126. 246kmol/720078.11总物料摩尔流量：FnAn B107. 034126.246233. 280koml/h甲苯的进料摩尔分率 : xA107. 0340.4588233. 280苯的进料摩尔分率 : xB1x A10458820 .54122）塔顶产品流量及摩尔分率: 总物料质量流量：MF1421000100019722.222kg/h7200总物料质量守衡：MFMDMW 苯的质量守衡：MAMD,AMW,A 由两式联立求解得：M W9
