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1、word课程设计题 目学 院专 业班 级学 生学 号指导教师二一五年十二月三十日目 录化工原理课程设计任务书51. 设计概述5 1.1 设计的目的6 1.2 塔设备在化工生产中的作用与地位6 1.3 塔设备的分类6 1.4 板式塔6泡罩塔61.4.2 筛板塔71.4.3 浮闼塔72. 设计方案确实定与流程说明72.1 塔类型的选用72.2 装置流程说明73. 设计方案中参数确实定83.1 操作压力83.2 进料热状态93.3 加热方式93.4 冷却方式93.5 回流比93.6 热能的利用104. 板式精馏塔的工艺计算104.1 精馏塔的物料衡算124.2 塔板数确实定124.2.1 塔板数的计
2、算124.2.2 全塔效率174.2.3 实际塔板数175. 塔的工艺条件与有关物性数据计算18操作压强185.2 操作温度18平均分子量185.4 平均密度195.5 液体外表力205.6 液体粘度216. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算226.1 塔径D的计算226.2 溢流装置236.3 塔板布置256.4 筛孔数与开孔率256.5 塔的精馏段有效高度Z267. 筛板流体力学验算26 7.1 气体通过筛板降压相当的液柱高度27 7.2 雾沫夹带量的验算28 7.3 漏液的验算28 7.4 液泛验算298. 塔板负荷性能图30 8.1 精馏段30 8.1.1 雾沫夹带线30 8.1.2 液泛线3
3、0 8.1.3 液相负荷上限线31 8.1.4 漏液线32 8.1.5 液相负荷下限线32提馏段33 8.2.1 雾沫夹带线33 8.2.2 液泛线34 8.2.3 液相负荷上限线35 8.2.4 漏液线35 8.2.5 液相负荷下限线369. 板式塔的结构与附属设备设计369.1 塔体结构369.2 塔板结构3610. 辅助设备设计或选型3810.1 冷凝器3810.2 再沸器3810.3 接收管径的计算和选择39 10.3.1 进料管39 10.3.2 回流管39 10.3.3 塔底出料管39 10.3.4 塔顶蒸汽出料管39 10.3.5 法兰3911. 设计结果一览表40结论42参考文
4、献43化工原理课程设计 任务书 一、设计课题：苯-甲苯二元混合液连续精馏的工艺设计和塔设备设计 二、设计条件与工艺要求 利用连续精馏装置，别离苯-甲苯二元混合液。1、生产能力以进料量计： 71000 吨/年 2、料液组成：xAF= 0.38 3、产品要求： 0.983 ， 0.024注：浓度均指易挥发组分的摩尔分率4、原料入塔时所指定的温度 65 5、设计用原始条件 1操作压力：塔顶压力表压4kPa 。2原料温度：原料原始温度20，经过与塔釜高温液体间接换热之后达到入塔时所指定的温度 。3进料方式：在最适宜的进料板上连续进料。 4回流热状态：泡点回流。5塔板压降：0.7kPa 。6塔釜间接蒸汽
5、加热，所用的加热蒸汽压力为200kPa绝对压，仅利用其冷凝热。7塔顶设全凝器，利用冷却水间接换热，冷却水的进口温度、出口温度分别为tin=25，tout=43 。8年工作日：300天。三、设计容 1、苯-甲苯二元混合液连续精馏工艺流程的设计 2、筛板精馏塔的工艺设计 3、精馏附属设备的选型设计计算1计算塔釜加热蒸汽消耗量和塔顶冷凝器冷却水消耗量。2估算塔釜所需换热面积和塔顶冷凝器所需换热面积。3估算原料管路的阻力损失并确定原料泵的选型参数。四、设计成果要求 提交设计说明书，包括封面、设计任务书、目录、设计正文、参考文献、总结和致语。目录要求容层次清楚。设计正文中详细地表达各项容的设计计算过程，
6、均要求以文字说明作过程引导，在相关的容中穿插入连续精馏装置工艺流程图、tx(y)图、xy图图中包括进料线、精馏段操作线、提馏段操作线、图解法确定理论塔板数的过程、精馏段塔板的负荷性能图、提馏段塔板的负荷性能图、筛板塔设计工艺条件图。在筛板塔设计工艺条件图中，表达工艺计算所设计的设备结构，主要包括塔直径、实际塔板数、实际进料板位置、板间距、塔顶空间高度、塔底空间高度、塔总高度，同时表达出塔体上的各种开孔情况，并且列出管口表。在正文中按照顺序标注所引用的参考文献。最后按照被引用的顺序和格式规列出参考文献。 学生：鑫颖 专业班级：化工1103 指导教师：倪献智 耿兵 1 设计概述1.1 设计的目的1
7、、查阅资料，选用公式和搜集数据的能力；2、综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进展设备选型；3、迅速准确进展工程计算的能力；4、用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。1.2 塔设备在化工生产中的作用与地位塔设备是是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相间进展严密接触，达到相际传质与传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和枯燥以与兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。塔设备的设计和研
8、究受到化工炼油等行业的极大重视。1.3 塔设备的分类塔设备经过长期的开展，形成了形式繁多的结构，以满足各方面的特殊需要，为研究和比拟的方便，人们从不同的角度对塔设备进展分类，按操作压力分为加压塔、常压塔和减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反响塔和枯燥塔；按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔，长期以来，人们最长用的分类按塔的件结构分为板式塔、填料塔两大类。1.4 板式塔板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多，根据目前国外的现状，注意到的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。1.4.1 泡罩塔泡罩塔是历史悠久的板式塔，长期以来，在蒸馏、吸收等单元操作使
9、用的设备中曾占有主要的地位，泡罩塔具有以下优点：1.操作弹性大2.无泄漏3.液气比围大4.不易堵塞泡罩他的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修方便以与气相压力降较大。1.4.2 筛板塔筛板塔液是很早就出现的板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进展了大量工业规模的研究，形成了较完善的设计方法，与泡罩塔相比，具有以下的优点：1.生产能力大20402.塔板效率高10153.压力降低3050而且结构简单，塔盘造价减少40左右，安装维修都比拟容易1。1.4.3 浮阀塔 20世纪50年代起，浮阀塔板已大量的用于工业生产，以完成加压、常压、减压下的蒸馏、脱吸等传质过程。浮阀式之所以广泛的应用，是由于它具有以
10、下优点：1.处理能力大2.操作弹性大3.塔板效率高4.压力降小其缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落。浮阀的形式有很多，目前常用的浮阀形式有F1型和V-4型，F1型浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好。F1型浮阀又分为轻阀和重阀两种。V-4型浮阀其特点是阀孔冲成向下弯曲的文丘里型，以减小气体通过塔板的压强降，阀片除腿部相应加长外，其余结构尺寸与F1型轻阀无异，V-4型阀适用于减压系统。2 设计方案确实定与流程说明本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔，实现苯-甲苯的别离。苯-甲苯体系比拟容易别离，待处理料液清洁，此次设计选用筛板塔。筛板塔，是扎板塔的一种，装假如干层水平塔板，板上有许多小孔，形状
11、如筛；并装有溢流管或没有溢流管。操作时，液体由塔顶进入，经溢流管一局部经筛孔逐板下降，并在板上积存液层。气体或蒸气由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触，并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式，性能优于泡罩塔。2.2 装置流程说明精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔经屡次局部气化与局部冷凝进展精馏别离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，
12、混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态局部进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态局部重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一局部进入到塔底产品冷却器中，一局部进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的参加。最终，完成苯与甲苯的别离。工艺流程图如如下图3 设计方案中参数确实定设计方案包括精馏流程、设备的结构类型和操作参数等确
13、实定。例如组分的别离顺序多组分体系、塔设备的形式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸气的冷凝方式、余热利用的方案、安全、调节机构和测量控制仪表的设置等。3.1 操作压力塔操作压力的选择不仅牵涉到别离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。根据所处理的物料性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性来综合考虑，一般有如下原如此：压力增加可提高塔的处理能力，但会增加塔身的壁厚，导致设备费用增加；压力增加，组分间的相对挥发度降低，回流比或塔高增加，导致操作费用或设备费用增加。因此如果在常压下操作时，塔顶蒸气可以用普通冷却水进展冷却，一般不采用加压操作。操作压力大于才能使普通冷却水冷却塔顶蒸气时，应对低压、冷冻剂冷却和高压、冷却水冷却的方案进展比拟后，确定适宜的操作方式。考虑利用较高温度的蒸气冷凝热，或可利用较低品位的冷源使蒸气冷凝，且压力提高后不致引起操作上的其他问题和设备费用的增加，可以使用加压操作。真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。此处选择在常压下操作。3.2 进料热状态 进料状态有5种，可用进料状态参数q值来表示。进料为过冷液体：q1；饱和液体泡点：q1；气、液混合物：0q1；饱和蒸气露点：
