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1、吉林化工学院 化 工 原 理 课 程 设 计 题目 苯甲苯二元物系筛板式精馏塔的工艺设计 教 学 院 环境与生物工程学院 专业班级 安全工程0901班 学生姓名 刘雪婷 学生学号 09360106 指导教师 王卫东 2011 年 6 月 20 日 化工原理课程设计任务书一. 设计题目 苯-甲苯二元物系筛板式精馏塔的工艺设计二.设计条件：常压:加料量: 进料组成: 塔顶馏出液组成: =0.99塔釜组成: =0.01加料热状态: 单板压降 三.设计任务： (1).精馏塔的工艺设计计算（包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算）(2).绘制带控制点的工艺流程图(3).绘制精馏塔设备结构图(4).撰写
2、精馏塔的设计说明书摘 要 本文是精馏塔及其进料预热的设计，分离摩尔分数为0.40的苯-甲苯溶液，使塔顶产品苯的摩尔含量达到99%，塔底釜液摩尔分数为1%。综合工艺操作方便、经济及安全等多方面考虑，本设计采用了筛板塔对苯-甲苯进行分离提纯，塔板为碳钢材料，按照逐板计算求得理论板数为18。根据经验式算得全塔效率为0.54。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为19，提馏段实际板数为15。实际加料位置在第19块板。精馏段弹性操作为3.631，提馏段为3.449。通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。用120饱和水蒸气加热。饱和
3、水蒸气走壳程，进料液走管程。关键词：苯-甲苯、精馏、逐板计算、负荷性能图、精馏塔设备结构ABSTRACT This design include fractionating rectification tower、reboilder and pipeline.It is used to seParate the benzene-toluene solution with the mole fraction of 0.40.The benzene content of overhead product can reach 99% and in the bottom product,the com
4、tent 1%. Thinking of the aspects ,for example convenience operation 、economy、safey etc,the column plate of the fractionating rectification tower is sieve plate ,the material of the column plate is carbon steel.The number of theretical plate is calculated plate to plate by computer with the programme
5、 of C language .It is 18.The overall plate efficieney is 0.54.The effective number of plate is 19 in the rectifying section,and is 15 in the stripping section.The loading plate is No. 19.The flexibility ofthe rectifying section is3.631,and is3.449of the stripping secion.The result of the checking ca
6、lculation of hydromechanics are all in the safe operation range.The checking calculation of hydromechanics include the pressure drop of every plate,weeping,flooding and entrainment. Seamless steel pipe are used in all pipelines.The reboilder is horizontal float head heat-exchanger.120 saturate steam
7、 is used to heat.The saturate steam have the shell Pass and the resiolue have the tuke Pass.Key words:benzene-toluene rectify calculating by plate to plate the chart of burthening caPability the structure of fractionating rectification tower equipment 目 录绪 论1第一章 精馏塔工艺设计计算31 物料衡算31.1 原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率
8、31.2 物料衡算32板数的确定42.1 相对挥发度的计算42.2 最小回流比的确定42.3 求精馏塔气液相负荷52.4 操作线方程的确定52.5 精馏塔理论塔板数及理论加料位置53.2操作温度的计算52.6实际板数的计算63.工艺条件的计算73.1操作压强 74.物性数据计算74.1平均摩尔质量计算74.2平均密度84.3液体表面张力94.4 液体粘度105精馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算105.1气液负荷和塔径的计算105.2精馏塔有效高度的计算115.3溢流装置115.4塔板布置125.5筛板的流体力学验算135.5.1塔板压降135.5.2液沫夹带量的验算145.5.3 漏液的验算145
9、.5.4液泛验算155.6塔板负荷性能图155.6.1漏液线155.6.2.雾沫夹带线165.6.3液相负荷下限线165.6.4.液相负荷上限线165.6.5.液泛线176提馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算186.1塔径 186.2 溢流装置186.3塔板布置196.4筛板的流体力学验算206.4.1塔板压降206.4.2雾沫夹带量的验算216.4.3漏液的验算216.4.4液泛验算216.5塔板负荷性能图226.5.1漏液线226.5.2.液沫夹带线226.5.3.液相负荷下限线236.5.4液相负荷上限线236.5.5.液泛线23 第二章 进料预热的设计计算261.进料温度的计算262换热器设
10、计计算273.1初选换热器273.2计算管程压降及给热系数283.3计算壳层压降及给热系数293.4计算传热面积30结 论311.筛板塔计算结果汇总312.换热器计算结果汇总333.换热器型号计算结果344. 精馏塔负荷性能图36结束语37参考文献1附录2绪 论课程设计是化工原理课程的一个非常重要的实践教学内容,能够培养学生运用所学的化工生产的理论知识，解决生产中实际问题的能力。此次设计还能够培养学生的工程意识，健全合理的知识结构可发挥应有的作用。实际化工生产中常需要进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的。蒸馏是分离均相混合物的单元操作，精馏是最常用的蒸馏方式。此次化工原理设计是精
11、馏塔的设计，精馏塔是化工生产中十分重要的设备。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构，具有结构简单、金属耗量少、造价低廉；气体压降小、板上液面落差也较小；塔板效率较高；改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞孔等与优点。近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏夜。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后通过大量的工业实践，逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生中主
12、要的传质设备，为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制突起的斜台状，这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成使用碳刚的比较少。实际操作表明，筛板在一定程度的漏夜状态下，操作使其板效率明显下降，其操作的负荷范围较泡罩塔为窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到标准。 工科大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为将来打下一个稳固的基础。一、精馏原理及其在工业生产中的应用生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。生产中为满
13、足要求，需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。它是连续进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，是可以让混合液体得到较为充分分离的连续操作。精馏有不同的分类方法，如：按操作压力可分为常压、加压和减压精馏，按分离混合液体中的组分的数目可分为双组分和多组分精馏。工业生产中以多组分精馏较常见，但多组分精馏与双组分精馏的基本原理、计算方法等无本质区别。本次设计的是双组分常压精馏。二、精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液
14、两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：（1）气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 （2）操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 （3）流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。（4）结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。（6）塔内的滞留量要小。但是在实际生产中，任何塔设备都难以满足上述所有要求，不同的塔型各有某些独特的优点。因此我们要根据不同的因素选择不同的塔型。三、常用板式塔类型与本设计的选型及其优点气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔为逐级接触型气液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形
