日产2.8万吨甲苯-乙苯精馏工艺设计【开题报告】.doc

1、毕业设计开题报告 化学工程与工艺 日产 2.8 万吨甲苯 -乙苯精馏工艺设计 一、研究意义、研究现状、研究内容 （一）研究意义： 在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量 ， 质量 ， 生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响 。 据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例 。 因此，塔设备的设计和研究，受到化工 、 炼油等行业的极大重视 。 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。 它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的 。 常见的、可 在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。

2、此外，工业气体的冷却与回收，气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等 。 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 塔设备的基本功能就是提供气、液两相以充分接触的机会，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效的进行；还能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。 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产中主要的传质设备。 筛板塔 普遍用作

3、 H2S-H2O 双温交换过程的冷、热塔 ， 应用于 蒸馏 、 吸收 和 除尘 等。 筛板精馏塔属于板式塔，筛 板精馏塔具有结构简单，造价低，板上液面落差小，气体压降小，生产能力大，气体分散均匀，传质效率高的优点，是化工生产中常见的单元操作设备之一。 （二）研究现状： 筛板塔始于 1830 年，是结构最简单的一种板型。由于其操作弹性小，当气量过小或过大时，易发生严重漏液或过量液沫夹带现象；而且易堵塞，不宜处理粘度大、易结焦的物料，一度时间曾影响到它的应用推广。 20 世纪 50 年代后，随着林德塔板、导向塔板的应用推广，筛板塔又重新启用并日趋广泛。导向筛板是 60 年代由美国联合碳化物公司林德

4、子公司开发应用的，国内有北京化工大学进行 系统研究，他们认为导向筛板从导向喷出的水平气速均匀稳定的推动板上液流前进，大大增加了塔的抗污性和抗堵能力，克服了液面梯度和非活化区，提高了传质效率和生产能力。在酒精工业，导向筛板使固含率达 10的粘稠成熟醪在塔板上均匀稳定流动，解决了长期存在的赌塔和液泛问题，并增产约 50；在邻、对硝基氯苯精馏过程中，导向筛板解决了要求理论塔板数多、压降低的难题。这种塔板还具有结构简单，维修方便，造价低廉的特点，该类塔板经过深入研究和大力推广，目前已广泛应用于石油、化工、轻工、香料的领域。 近年来 ， 国际上涌现出来了一些新型 板式塔，如 新型垂直筛板塔（ New-V

5、ST），是世界上第三代（最新一代）板式塔技术之一，它是喷射型板式塔，与后者相比具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等优异性能。 此外，具有优良特性的新型筛板还有 STONE-WEBSTER 工程改善开发的波纹筛板，瑞士 KUHNI 公司的 SLIT 筛板 ，此就不一一阐述了。 在塔设备的技术改造中，国内多种性能优良的新型板式塔已经得到成功的应用，随着科学技术的进步，需要更多、更好的板式塔来进行生产，这就要求板式塔向着低耗损，低成本，高效率和环保的方向发展。塔板效率是实际传质过 程进行的反映 ， 是衡量塔板性能和塔板设计的主要依据 ， 由于其影响因素多而且复杂 ,准确预测有一定的难度

6、， 目前解决的办法是采用经验方法或建立在较简单的传质模型 (例如双膜理论 )基础上的半经验计算方法 。为了衡量塔板的传质性能，研究人员提出了塔板点效率的概念，并对塔板的点效率进行了深入研究。板式塔作为重要的传质设备之一， 在各种分离工艺过程中广泛应用 ， 开发新型传质效率高、压降小、通量大的板式塔，塔内件始终是板式塔技术的发展方向 。 （三）研究内容： 完成 筛板精馏塔成套装置主体部分设计 ，包括工艺设计和结构设计两大部分。工艺设计 主要是根据化工原理相关知识进行的设计计算，目的是确定筛板精馏塔的工艺参数，包括确定塔的操作温度，操作压力，气、液相流量，塔的有效高度，实际塔板数，塔径，板间距，塔

7、板结构及操作弹性等参数。结构设计是指压力容器设计部分，即计算塔的壁厚，封头的结构及尺寸，精馏塔附件设计，接管设计等内容。最后绘制筛板精馏塔装备图及塔板结构图。 （四）研究思路与方法： 拟采用以下设计步骤： 一、筛板精馏塔工艺设计计算部分 1.设计方案的确定 ； 2.精馏塔的物料衡算 ； 3.塔板数的确定 ； 4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ； 5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ； 6.塔板主要工艺尺寸的计算 ； 7.筛板的流体力学验算 ； 8.塔板负荷性能图 。 二、筛板精馏塔结构设计计算部分 1.计算塔体和封头壁厚； 2.选取塔的附件，确定塔高； 3.人孔及接管补强计算； 4.接管、法

8、兰的设计 5.塔体的强度校核； 三、绘制精馏塔装备图，塔板结构图 二、主要参考文献 1 陈敏恒 .化工原理 .化学工业出版社， 1999 . 2 谭天恩 ,麦本熙 ,丁惠华 .化工原理 (上、下册 ) .化学工业出版社 ,1998 . 3 工设备设计全书编辑委员会 塔设备设计 M.上海科学技术出版社 ,1998. 4蔡纪宁 ,张秋翔化工设备机械基础课程设计指导书 .化学工业出版社 ,2000. 5郝兴仁，王进善，扬宗仁新型催化精馏塔 M.化学工业出版社， 1999. 6王志魁 .化工原理 M.化学工业出版社 ,2004. 7喻朝善 .芳烃抽提蒸馏工艺运行中存在的问题及对策 .石油化工应用， 2

9、008. 8 贾绍义 ,柴诚敬 .化工原理课程设计 .天津大学出版社 ,2002. 9 化工容器及设备设计简明手册 . 北京 :化学工业出版社 ,2002 10刘道德等：化工设备的选择与工艺设 计，中南工业大学出版社， 1980 11（美） J.金克普利斯：传递过程与单元操作，清华大学出版社， 1985 12化工过程设计 . 北京 :化学工业出版社 ,1999 13化工设备设计基础 . 天津：天津大学出版社， 2000 14化学工程手册 . 第二版上卷 . 北京 :化学工业出版社 ,1996 15Eric W Luster Apparatus for Practionating Cracked ProductsP US：1915681 1993-06-27 16Coulson J.M. and J.F. Richardson: Chemical Engineering Vol. , 3rd, Perg-amon Press London 1978 17Smith B.D., Design of Equilibrium Sage Processes, McGraw-Hill co 1963.