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1、化工原理课程设计说明书正己烷-正庚烷分离过程筛板精馏塔设计系 别：化工系班 级：09化工2班学 号：0906210225姓 名：张艳攀指导老师：李梅设计日期：2012年六月10号星期五目录第一部分 概述4一、设计目标4二、设计任务4三、设计条件4四、设计内容4五、工艺流程图4第二部分 工艺设计计算6一、设计方案的确定6二、精馏塔的物料衡算61.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数62.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数63.物料衡算原料处理量6三、塔板数的确定71.理论板层数的求取72.全塔效率83.实际板层数的求取9四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算91.操作压强计算92.操作
2、温度计算93.平均摩尔质量计算94.平均密度计算105.液相平均表面张力计算116.液相平均粘度计算11五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算121.塔径的计算122.精馏塔的有效高度的计算13六、塔板主要工艺尺寸的计算141.溢流装置计算142.塔板布置153.筛孔数与开孔率16七、筛板的流体力学验算161.气体通过筛板压降相当的液柱高度162.雾沫夹带量的验算173.漏液的验算184.液泛验算18八、塔板负荷性能图191.漏液线192.雾沫夹带线193.液相负荷下限线204.液相负荷上限线215.液泛线216. 操作线22九、设计一览表24十、操作方案的说明：25附表26总结29参考文献29第一部分
3、 概述一、设计目标分离正己烷-正庚烷混合液的筛板式精馏塔设计二、设计任务试设计分离正己烷-正庚烷混合物的筛板精馏塔。精馏分离含正己烷30%的正己烷-正庚烷混合液，要求塔顶馏岀液中含正己烷不小于96%，塔底釜液中含正己烷不高于2%。（以上均为质量分数）年处理量为2.3万吨正己烷-正庚烷混合液。三、设计条件操作压力进料热状况回流比与最小回流比比值单板压降全塔效率4kPa（塔顶表压）气液混合进料1.50.7kPa 四、设计内容编制一份设计说明书，主要内容包括：1、设计任务。2、塔的工艺计算：包括全塔物料衡算、塔底及塔顶温度、精馏段和提馏段气液负荷、塔的理论板数、实际板数。3、塔的结构设计：包括塔高、
4、塔径、降液管、溢流堰、开孔数及开孔率。4、塔板流体力学验算。5、塔板负荷性能图。6、撰写设备结果一览表。7、绘制精馏塔的设备图。8、设计感想、设计评价。9、参考文献。五、工艺流程图精馏装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，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受泵操作波动的影响。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续
5、的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。以测量物流的各项参数。塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用全凝器，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
6、素。连续精馏操作流程图第二部分 工艺设计计算一、设计方案的确定本设计任务书为分离正己烷-正庚烷混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用气-液混合进料，将原料液通过预热器加热至83后送入精馏塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。二、精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数正己烷的摩尔质量 =86.17kg/mol正庚烷的摩尔质量 =100.21kg/mol原料处理量为： kg/h2.原料液及塔顶、塔底产品含正己烷摩尔分数和平均相对分子质量 =0.32286.17+ (1-0.322)100.21=95.68kg/kmol =0.96586.17+ (1-0.9
7、65)100.21=86.66kg/kmol =0.023186.17+ (1-0.0231)100.21=99.88kg/kmol3.物料衡算原料处理量 总物料衡算 D+W3194 正己烷物料衡算0.96+ 0.020.33194 联立解得 D= 951.4k/h，W= 2242.6 k/h， 3194kg/hF=3194/95.68= 33.38 /h, D=951.4/86.66= 10.93kmol/h,W=2242.6/99.88= 22.45kmol/h 三、塔板数的确定 1.理论板层数的求取正己烷-正庚烷物系的气液平衡数据，查表2求相对挥发度和q值设t=81.5，查图的x=0.3
8、57，y=0.634，=0.322 代入的q=0.9， 联立q线方程和平衡方程的：最小回流比联立q线方程和平衡方程的： 最小回流比为：= =1.5 取操作回流比为： 求操作线方程相平衡方程： 提馏段操作线方程： 精馏段操作线方程： 逐板计算发求理论板层数精馏段操作线计算 提馏段操作线计算 总理论板层数层，进料板是第块六板2.全塔效率 0.17-0.616，度根据塔顶、塔底液相组成查图，求得平均温度为82.75度，该温度下进料液相平均黏度为 故 3.实际板层数的求取 精馏段实际板层数： 提馏段实际板层数： 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1.操作压强计算塔顶操作压强 每层塔板压降 进料板
9、压强 塔底压强 提馏段平均压强 精馏段平均压强 2.操作温度计算依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中正己烷、正庚烷的饱和蒸汽压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下:塔顶温度TD=69 进料板温度TF=83,塔釜TW=96.5精馏段平均温度 提馏段平均温度 3.平均摩尔质量计算 塔顶摩尔质量计算：由 查表得： 进料板平均摩尔质量计算 由计算，得 查平衡曲线，得 精馏段平均摩尔质量 提馏段塔底摩尔质量计算：由 查表得：（4）提馏段平均摩尔质量 4.平均密度计算气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，即液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算： 塔顶液相平均密度计算： 由T
10、D=69.5，查附表得 进料板液相平均密度计算 由TF=83，查附表得 精馏段液相平均密度为 5.液相平均表面张力计算 液相平均表面张力依下式计算，即 （1）塔顶液相平均表面张力计算 由TD=69.5 ，查附表得 （2）进料板液相平均表面张力计算 由TF=83，查附表得 （3）精馏段液相平均表面张力为： 6.液相平均粘度计算 液相平均粘度依下式计算： （1）塔顶液相平均粘度计算 由TD=69.5 ，查附表得 （2）进料板液相平均粘度计算 由TF=83，查附表得 精馏段液相平均粘度为 （3）求精馏塔的气、液相负荷 （4）求提馏塔的气、液相负荷 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算1.塔径的计算取板间距，取板上液层高度， 则 查smith图得=0.072,依式校正到物系表面张力为13.18mN/m时的 取安全系数为0.70，则空塔气速为： 按标准塔径圆整后为
