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1、目录1.概述 - 3 -1.1 前言 - 3 -1.2 设计内容 - 3 -1.2.1 确定精馏装置流程： - 3 -2 精馏塔的工艺计算 - 6 -2.1 塔的物料衡算 - 6 -2.2 塔板数的确定 - 7 -2.3 塔工艺条件及物性数据计算 - 9 -2.4 精馏塔气液负荷计算 - 13 -13 - 18 -2.5 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算3 筛板的流体力学验算 - 18 -3.1 气体通过筛板压降相当的液柱高度3.2 精馏段雾沫夹带量的验算 - 20 -3.3 精馏段漏液的验算 - 20 -3.4 精馏段液泛验算 - 20 -4. 塔板负荷性能图- 21 -4.1 精馏段 -21
2、-4.1.1雾沫夹带线 - 21 -4.1.2液泛线 - 22 -4.1.3液相负荷上限线- 23 -4.1.4漏液线 气相负荷下限线）4.1.5液相负荷下限线- 24 -5. 精馏塔的的附属设备及接管尺寸- 25 -5.1 塔体结构 - 25-5.1.1 塔高 - 25 -6. 工艺设计计算结果汇总 - 26 - 24 -总结 - 27 - 参考文献 - 28 - 主要符号说明 - 29 -1. 概述1.1 前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组 成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运 输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或
3、几乎纯态 的物质。精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油 化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多 次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分 由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各 组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处 理量的精馏塔。筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板 上夜层，形成气夜密切接触的泡沫层。筛板塔的优点是结构简单，制造维 修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近于浮阀 塔，其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易阻塞，不
4、适宜粘性大的、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 易引起阻塞的物系可采用大孔径的筛板。本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，热量衡算，工艺计算，结 构设计和校核。1.2 设计内容1.2.1 确定精馏装置流程： 精馏装置包括精馏塔，原料预热器，蒸馏釜，冷凝器。釜液冷却器和产 品冷凝器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分汽化与与部分 冷凝器进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此 过程中，热能利用率很低，为此，在确定流程装置时应考虑余热的利用， 注意节能。另外，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
5、受泵操作波动的影响。塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用分凝器或全凝器。一般，塔顶， 分凝器对上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油等工业中获取产品时往往 采用全凝器，以便于准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜 用全分凝器。总而言之确定流程时要较全面，合理的兼顾设备，操作费用 操作控制及安全因素。1.2.2 工艺参数的确定操作条件 精馏操作可在常压，减压和加压下进行，操作压强常取决于冷凝温 度。一般，性物以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河或循环 水将冷凝下来的系统，都应采用常压蒸馏，对热敏性物料或混合液沸点的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下的馏出物的冷凝温度过低的系统，需要 高
6、塔压或采用深井水，冷冻盐水作为冷却剂；常压下呈现气态的物料必须 采用加压蒸馏。进料液状态的选择进料热状态以进料热状态参数 q 表达，即q= 每摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量 /每摩尔进料的汽化潜热有五种进料状态，当 q 1时为低于泡点温度的冷凝进料；q=1时为泡点下的饱和液体；q=0为露点下的饱和蒸汽；1 q 0为介于泡点与露点间 的汽液混合物；q v 0为高于露点的过热整齐进料。原则上，在供热量一定情况下，热量应尽可能的由塔底输入，使产生 的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季 节气温影响，精，提留段采用相同的塔径以便于制造，则采用饱和液体 Rmin其中 R- 操作回
7、流比， Rmin 最小回流比 对特殊物系和与场合，则应根据实际需要选定回流比。在进行课程设计时，也可以参同类生产的R经验值选定。必要时选若干个 R 值，利用吉利兰图求出对应理论板数N，作出N-R曲线或N(R+1-R曲线，从中找出适宜操作的回流比 R。 也可以做出 R 对精馏塔操作费用的关系线，从中确定适宜回流比 R1.2.3 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。1.2.4 流体力学计算- # - / 31流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。1.2.5主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及
8、选型。1.2.6 已知参数主要基础数据：临界温度临界压tc,C强PckPa苯AI凹78.1180.1288.56833.4甲苯B1冋-L寸92.13110.6318.574107.7上作图解得：I层 不包括塔釜），其中精馏段为5层，提馏段 6.3层 不包括塔釜）第6层为加料版。2.2.2全塔效率根据塔顶、塔底组成查图，求得平均温度为相平均粘度为：J94.88 C，该温度下的液故： 2.2.3实际板数N精馏段：T_1提馏段:2.2.4精馏塔有效高度的计算精馏段的有效高度为：Z =X 0.4=3.6提馏段得有效高度为：Z i =N I 1） Ht=13 1 ）x 0.4=4.8 m精馏塔的有效高度
9、为：Z= Z I + Z F =3.6+4.8=8.4 m2.3塔工艺条件及物性数据计算2.3.1操作压强的计算Pm塔顶压强PD=101.3kPa取每层塔板压降厶P=0.7kPa则:进料板压强：Pf=101.3+10 0.7=108.3kPa塔釜压强：Pw=108.3+13 0.7=117.4kPa精馏段平均操作压强：提馏段平均操作压强：=Pm =i n iEH=104.8kPa=112.85kPa.2.3.2操作温度的计算近似取塔顶温度为厂=1c, -1c,|c精馏段平均温度c提馏段平均温度c2.3.3平均摩尔质量计算塔顶摩尔质量的计算：由Kr-进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查的:yF. 1=0.611、xf=0.401塔釜摩尔质量的计算:精馏段平均摩尔质量:提馏段平均摩尔质量：2.3.4平均密度计算2.3.4.1液相密度匚
