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1、吉林化工学院化工原理课程设计河南化工学院化工原理课程设计题目筛板精馏塔分离苯甲苯工艺设计教 学 院 化工与材料工程学院专业班级安 技 1001学生姓名XXX学生学号XXXXXXXXX指导教师XXX2011年12 月21 日I吉林化工学院化工原理课程设计目录摘要.一绪论.二第一章 流程及流程说明 .1第二章 精馏塔工艺的设计 .22.1产品浓度的计算 .22.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 .22.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量22.2最小回流比的确定.32.3物料衡算32.4精馏段和提馏段操作线方程 .32.4.1求精馏塔的气液相负荷32.4.2求操作线方程32.5精馏塔理
2、论塔板数及理论加料位置32.6实际板数的计算32.7 实际塔板数及实际加料位置3第三章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 .53.1物性数据计算 .53.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 .93.3筛板流体力学验算.133.4塔板负荷性能图 .16第四章 热量衡算 .Q214.1塔顶气体上升的焓21V . .4.2回流液的焓 QR . .214.3塔顶馏出液的焓 QD .214.4冷凝器消耗焓 QC .214.5进料的焓 QF . .214.6塔底残液的焓 QW .214.7再沸器的焓 QB .22第五章 塔的附属设备的计算 . .235.1塔顶冷凝器设计计算.235.2泵的选型 .245.4塔总体高度
3、的设计.25结论.27致谢.28参考文献 .29主要符号说明30II0.98吉林化工学院化工原理课程设计摘要在此筛板精馏塔分离苯- 甲苯的设计中，给定的条件为：进料量为 F=85kmol/h塔顶组成为： xD进料馏出液组成为：xF0.5塔釜组成 :x W =0.03加料热状态 :q=1塔顶操作压强 : P101.3kPa( 表压 )首先根据精馏塔的物料衡算，求得 D和 W，通过图解法确定最小回流比；再根据操作线方程，运用图解法求得精馏塔理论板数，确定温度奥康奈尔公式求的板效率，继而求得实际板数，确定加料位置。然后进行精馏段和提馏段的设计工艺计算，求得各工艺尺寸，确定精馏塔设备结构。继而对筛板的
4、流体力学进行验算，检验是否符合精馏塔设备的要求，作出塔板负荷性能图，对精馏塔的工艺条件进行适当的调整，使其处于最佳的工作状态。第二步进行塔顶换热器的设计计算。先选定换热器的类型，确定物性数据，计算传热系数和传热面积。然后对进料泵进行设计，确定类型。关键词：苯 - 甲苯、精馏、图解法、负荷性能图、精馏塔设备结构 塔附属设备下图为连续精馏过程简图：出料回流苯蒸汽塔底I吉林化工学院化工原理课程设计绪论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，适当控制漏液。筛板与泡罩板的差别在于取消了泡罩与升
5、气管， 而直接在板上开很多小直径的孔筛孔。操作时气体以高速通过小孔上升，液体则通过降液管流到下一层板。分散成泡的气体使板上液层成为强烈湍动的泡沫层。相同条件下，筛板塔生产能力比泡罩塔高 10%15%，板效率亦约高 10%15%，而每板压力降则低 30%左右，适用于真空蒸馏；塔板效率较高，但稍低于浮阀塔。具有较高的操作弹性，但稍低于泡罩塔。其缺点是小孔径筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液。I吉林化工学院化工原理课程设计第一章流程及流程说明本设计任务为分离苯甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料， 将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。
6、塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 2 倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。任务书上规定的生产任务长期固定， 适宜采用连续精流流程。 贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。出料苯甲苯混合液回流塔底出料图 11吉林化工学院化工原理课程设计第二章精馏塔工艺的设计2.1 产品浓度的计算原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量M
7、A =78.11kg/mol甲苯的摩尔质量M B =92.13kg/mol产品中苯的质量分数xD=0.98/ 78.110.98/ 78.11=0.9840.02 / 92.13进料中苯的质量分数xF =0.5/ 78.110.5/ 78.11=0.540.5/ 92.13残液中苯的质量分数xw0.03/ 78.110.03/ 78.11=0.0350.97 / 92.13原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F0.5478.11(10.54) 92.14 83.989 kg/KmolM D0.98478.11(10.984)92.1478.301 kg/KmolM W0.03578.11(10.035)92.1492.114 kg/Kmol苯甲苯属于理想物系，可采用图解法求理论板数。2.2 最小回流比的确定1. 查手册绘制苯甲苯气液平衡线x-y 图。2 求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比。在图上对角线上，自点e（0.54 ，0.54 ）作垂线ef 即为进料线，该线与平衡线的交点坐标为y q= 0.745x q =0
