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1、毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：年产11万吨乙苯精馏塔工艺设计 函授站：陕西工业技术学院函授站 专业：应用化工技术班级：双工艺1250班 指导老师： 1、 设计（论文）的主要任务和目标姓名残液组成：不大于2%苯混合液苯-甲苯进料状态泡点进料混合液组成：50%苯加热方式间接蒸汽加热馏出液组成96%苯设备要求连续操作浮阀式精馏塔2、 设计（论文）的基本要求和内容(1) 目录和摘要(2) 设计方案的选择及流程说明(3) 工艺计算：物料衡算和热量衡算(4) 主要设备选型与计算(5) 辅助设备选型与计算(6) 计算结果汇总(7) 绘制带控制点的工艺流程图和主题设备结构图各一张（2号图纸）(8)
2、主要参考文献3、进度安排序号内容计划时间1下达任务书2010年12月23日2收集资料与数据12月24日30日3初期检查12月31日4社会实践和工艺流程确定12月31日2011年2月1日5工艺计算2月2日20日6设备选型2月21日3月1日7绘制流程图和主要设备图3月23月20日8编写设计说明书3月21 4月8日9中期检查4月9日10设计修改于整理4月10日5月20 日11答辩5月21 日年产30万吨苯精馏塔工艺设计摘要 本设计任务书为年产30万吨苯的精馏设计，采用浮阀精馏塔，常压、泡点进料。将原料经过预热器预热至泡点温度 94OC后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝成 的饱和液体，其
3、中一部分回流到塔内，其余部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送入储罐。该物系属于易分离物系。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品冷却后送入储罐。同时在设计过程中为了节省能耗，将冷却器产生的蒸汽用来加热原料液或用产品的余热来加热原料。从而，节省能量，节省资金投入。本设计就是对此精馏塔的一些主要的设计数据进行计算。关键词：浮阀塔，泡点进料，全冷凝器，常压第1章 绪论1.1 设计背景为了加强工业技术的竞争力，长期以来，各国都在加大塔的研究力度。如今在我国常用的板式塔中主要为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌型塔等。填料种类出拉西、环鲍尔环外，阶梯环以及波纹填料、金属丝网填料等规整填料也常采用。更加强了对筛板
4、塔的研究，提出了斜空塔和浮动喷射塔等新塔型。同时我国还进口一些新型塔设备，这些设备的引进也带动了我国自己的塔设备的科研、设计工作，加速了我国塔技术的开发。国外关于塔的研究如今已经放慢了脚步，是因为已经研究出了塔盘的效率并不取决与塔盘的结构，而是主要取决与物系的性质，如：挥发度、黏度、混合物的组分等。国外已经转向研究“在提高处理能力和简化结构的前提下，保持适当的操作弹性和压力降，并尽量提高塔盘的效率。”在新型填料方面则在努力的研究发展有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。经过我国这些年的努力，在塔研究方面与国外先进技术的差距正在不断的减2. 全塔物料衡算 2.1 全塔物料衡算苯的摩尔质量：M
5、=78kg/kmol甲苯的摩尔质量:M=92kg/kmol X=2.2 平均摩尔质量M= 78=85.00 kg/kmol2.3 物料衡算F= 41666.67 kg/h F = =490.20 kmol/hD = F = 490.20 = 224.87 kmol/hW = FD = 490.20-224.87=265.33 kmol/h 3. 塔板数的确定3.1 确定理论塔板数3.1.1由苯-甲苯气液平衡数据绘制x-y ， t-x-y图 苯(A)-甲苯( B)饱和蒸汽压数据： 由公式： y = , y = 计算得苯-甲苯的t-x-y数据如下：由上表数据绘制得x-y ， t-x-y图（见附图
6、2）用作图法求R 并选取R本设计的进料状态选取的是泡点进料，即q=1,q线方程为： 作图得 R = = = 1.29 R = 1.6R = 2.1 由此可得精、提馏短的操作线方程分别为： y = 0.68x+ 0.31 y = 1.3x 0.008 3.1.3 用图解法求理论板数N 求解过程见附图 2，总理论板数N=13（包括塔釜）。其中精馏段为5，提馏段为8（包括塔釜），第6块板为进料板。3.2 全塔板效率E 由塔顶、塔釜液相组成X= 0.96 , X = 0.02 在t-x-y图上查得 t= 81 t= 109.4 故 t= 95.2 在液体黏度共线图中查得此温度下苯、甲苯的黏度分别为：=
7、0.25m.pas =0.29m.pas= 0.480.25+0.520.29 = 0.27 E= 0.17lg= 0.523.3 实际塔板数N 由E= N/ N得 ： 精馏段实际塔板数N=5/0.52 = 9.6 取10 提馏段实际塔板数N=8/0.52 = 15.4 取16（包括塔釜） 故总的实际塔板数N= N+ N=26 （包括塔釜）4. 精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算4.1 操作压力 塔顶操作压力 = 101.33 kPa 每层塔板压降 = 0.7 kPa进料板压力 N=101.3 3+ 0.710 = 108.33 kPa 精馏段平均压力 =104.83 kPa4.2 精馏段
8、平均温度 根据苯-甲苯的t-x-y 数据，采用内差法求取塔顶、进料层温度 = 92.8 = 80.9 精馏段平均温度 = = 86.854.3 平均摩尔质量MVm 、MLm对于塔顶，由 , 查平衡线（附图 2）得 =0.91 kg/kmol kg/kmol对于进料板，由 , 查平衡线（附图 2）得 kg/kmol kg/kmol则有： kg/kmol kg/kmol4.4 平均密度 、4.4.1气相平均密度kg/m 4.4.2液相平均密度 塔顶： 查得 进料： 查得 平均值： kg/m4.5 液体平均表面张力 塔顶： 查得 21.1 mN/m 21.5 mN/m mN/m进料： 查得 20 m
9、N/m 20.2 mN/m mN/m平均值：=20.7 mN/m4.6 液体平均粘度塔顶： =0.3mPa.s =0.32 mPa.s mPa.s进料： 查得 =0.26 mPa.s =0.29 mPa.s mPa.s平均值： mPa.s5. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1 塔径计算精馏段汽相摩尔流量 kmol/h精馏段液相摩尔流量 kmol/h精馏段汽相体积 =精馏段液相体积 = 根据课本表6-5 ，初选板间距查课本图6-58 得修正 最大允许空塔气速 塔径圆整为 1.4m 实际气速5.2 有效塔高计算精馏段有效高度 提馏段有效高度 精馏塔有效高度 6. 塔板工艺尺寸的计算 6.1溢流装置
10、根据本设计中的塔径及负荷大小选用弓形降液管，平流堰，单溢流形式。 对于弓形降液管： 堰长 由Francis经验公式 0.050.1 本设计取 由 查附图3得 弓形管宽 同理 弓形管截面积 验算停留时间 s 5s 合适。降液管底隙高度m对于受液盘： 0.8m 为了便于侧线采出、低流量液封及改变流向缓冲本设计选取凹形受液盘，这里不设进口堰。6.2塔板布置 由于0.9m 这里将塔板分为3块，为了尽量减小液体夹带入降液管的气泡量，取m ；根据的大小 ，取。 则 布置结果如下：溢流区安定区边缘区开孔区/m/m/m/m/m/m/0.980.2060.1310.080.060.4140.640.98 6.3
11、阀孔数目及排列 由于本设计用的是F1型重阀，且目标分离物为苯-甲苯混合液，所以取来粗算阀孔数目；对于F1型重阀 。 m/s 取 176 浮阀在塔板上采用等腰三角形叉排 , 由于本设计中采用的是分块式塔板, 各分块的支撑与焊接要占去一部分开孔区面积, 所以小于计算值较好, 这里取0.060m。作阀孔排列图（见附图4）得 则实际的核算 在913之间，上述排列方式可行。开孔率%7. 浮阀塔板的流体力学验算7.1 验算塔板压降 干板阻力 界孔速 m液柱 板上充气液层阻力 设计分离的是苯-甲苯混合液，液相为碳氢化合物，故可取充气系数 m液柱 液体表面张力造成的阻力 m液柱 m液柱 0.7 kPa 塔板压
12、降满足要求。7.2 降液管液泛校核 为了防止降液管中液体发生液泛现象，应控制降液管内清液层高度 无进口堰，故m m 显然，满足设计要求。7.3 雾夹带核算 本次设计中应控制泛点率在80%内，才能避免过量雾沫夹带，即使0.1kg液/kg气。 查附图5得 K=1 100% 代入数据得% 80% 满足设计要求。7.4 严重漏液校核当阀孔的动能因数小于5时会出现严重漏夜现象，前面已算出,故不会发生 严重漏夜现象。 8. 塔板负荷性能图8.1雾沫夹带线 根据设计塔径这里F取0.8 整理得由上述方程就可画出雾沫夹带线。8.2液相负荷下限线 对于平直堰 0.006 m ， 当取=0.006 m 时就可以求出液相负荷下限线。 取E=1 整理得 8.3 液相负荷上限线 液体在降液管中的最大流量应保证液体在降液管中的停留时间不低于35s, 取5s 计算。8.4 漏液线 对于F1型重阀，当动能因数F 5时就会出现严重漏液现象，所以去F=5作为参考值来计算。 =8.5液泛线 其
