1、 2015 届 题 目 苯 甲苯精馏塔设计 专 业 学生姓名 学 号 小组成员 指导教师 完成日期 2012年 3 月 28日 化工原理课程设计 班级 专业 姓名 日期 2015-12-26 1、设计题目： 苯 甲苯填料精馏塔工艺设计 2、设计要求： （ 1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。 （ 2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。 （ 3）主题明确，思路清晰。 （ 4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。 （ 5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。 （ 6）所有学生必须在 月 日之前交论文初稿。
2、3、论文（设计）日期： 任务下达日期 2012-2-20 完成日期 2012-3-28 4、指导教师签字： 毕 业 论 文（设 计）成 绩 评 定 报 告 序号 评分指标 具 体 要 求 分数范围 得 分 1 学习态度 努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。 0 10 分 2 能力与质量 调研论证 能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。 0 15 分 综合能力 论文能运用 所学知识和技能，有一定见解和实用价值。 0 25 分 论文（设计）质量 论证、分析逻辑清晰、正确合理， 0 20 分 3 工作量
3、 内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。绘图 (表 )符合要求。 0 15 分 4 撰写质量 结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范， 0 15 分 合计 0 100 分 评语： 成 绩： 评阅人（签名）： 日 期： 毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 自 述 情 况 清 晰、完 整流 利 简 练 清 晰 完 整 完 整熟 悉内 容 基 本 完 整熟 悉内 容 不 熟悉 内容 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答 答辩小组评语及建议成绩： 答辩委员会综合成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 题目 :苯
4、 -甲苯精馏塔设计 （一）设计题目 某化工厂拟采用一板式塔分离苯甲苯混合液。已知：生产能力为年产 9000 吨 99%的苯产品；进精馏塔的料液含苯 70%（质量分数，下同），其余为甲苯；塔顶的苯含量至少为 99%；残液中苯含量不高于 0.2%；料液初始温度为 30 试根据工艺要求进行： 板式精馏塔的工艺设计； （二）操作条件 1.塔顶压力 4kPa（表压） 2.进料热状态 泡点进料 3.回流比 1.8 倍最小回流比 4.单板压降 0.7kPa。 （三）塔板类型 板式塔 （四）工作日 每年工作日为 300 天，每天 24 小时连续运行。 （五）主要物性数据 1.苯和甲苯体系可按理想液体混合物 2
5、.安托万 InPi0=Ai-iiCTB Antoine 公 表 苯和甲苯的基础物性数据 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58 苯 -甲苯精馏塔工艺设计 摘要： 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。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，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的 1.8 倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 通过对精馏塔
6、进行设计和物料衡算等方面的计算，进一步加深了对化工原理、石油加工单元过程原理等的理解深度，开阔了视野，提高了计算、绘图、计算机的使用等方面的知识和能力，为今后在工作中进一步发挥作用打下了良好的基础。 关键词： 二元 混合物，分离物系，连续精馏 目录 1 精馏方案的说明 . 1 1.1 操作压力 . 1 1.2 进料状态 . 1 1.3 采用强制回流（冷回流 ） . 1 1.4 塔釜加热方式、加热介质 . 1 1.5 塔顶冷凝方式、冷却介质 . 1 1.6 流程说明 . 1 1.7 筛板塔的特性 . 2 1.8 生产性质及用途 . 2 1.8.1 苯的性质及用途 . 2 2 精馏塔工艺设计计算
7、. 4 2.1 精馏塔物料衡算 . 4 2.1.1 计算 Dx 、 Wx 、 Fx . 4 2.1.2 原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量 . 4 2.1.3 进料量 F 塔顶馏出液 D 塔底残留液 W 的计算 . 4 2.2 相对挥发度及 X-Y关系 . 5 2.3 气液相密度计算 . 6 2.4 回流比的确定 . 7 2.5 操作线方程 . 8 2.5.1 精馏段操作线方程 . 8 2.5.2 提留段操作线方程 . 8 2.6 理论 塔板数的确定 . 8 2.6.1 物料流量 . 8 2.6.2 塔板数的计算 . 9 3 精馏塔塔和塔板主要工艺尺寸的设计计算 . 11 3.1 精馏段工艺
8、尺寸的计算 . 11 3.1.1 塔径、塔高的计算 . 11 3.1.2 溢流装置的设计 . 11 3.1.3 塔板板面布置 . 12 3.2 提馏段工艺尺寸的计算 . 13 3.2.1 塔径、塔高的计算 . 13 3.2.2 溢流装置的设计 . 14 3.2.3 塔板板面布置 . 14 4 塔的流体力学验算 . 15 4.1 精馏段塔板校核 . 15 4.1.1 降液管液泛 . 15 4.1.2 降液管液体停留时间 . 16 4.1.3 液沫夹带 . 16 4.1.4 漏夜 . 16 4.2 提馏段塔板校核 . 17 4.2.1 降液管液泛 . 15 4.2.2 降液管液体停留时间 . 18
9、 4.2.3 液沫夹带 . 18 4.2.4 漏夜 . 18 第 5 章 负荷性能图计算 . 19 5.1 精馏段气液流量的流体力学上下限线 . 19 5.1.1 漏液线 . 19 5.1.2 液体流量下限线 . 19 5.1.3 液体流量上限线 . 20 5.1.4 过量雾沫夹带线 . 20 5.1.5 液泛线 . 20 5.1.6 塔板工作线 . 22 5.2 提馏段气液流量的流体力学上下限线 . 22 5.2.1 漏液线 . 22 5.2.2 液体流量下限线 . 23 5.2.3 液体流量上限线 . 23 5.2.4 过量雾沫夹带线 . 23 5.2.5 液泛线 . 24 5.2.6 塔
10、板工作线 . 25 6 主要设计结果总汇 . 27 7 总结 . 28 参考文献 . 29 符号说明 . 30 致谢 . 31 附录 精馏塔装配图 化工系毕业论文（设计） 1 1 精馏方案的说明 本精馏方案适用于工业生产中苯 -甲苯溶液二元物系中进行苯的提纯。精馏塔苯塔的产品要求 纯度很高，达 99.9以上，而且要求塔顶、塔底产品同时合格，以及两塔顶温度变化很窄 (0.02 )，普通的精馏温度控制远远达不到这个要求。故在实际生产过程控制中只有采用灵敏板控制才能达到要求。故苯塔采用温差控制。 1.1 操作压力 精馏操作在常压下进行，因为苯沸点低，适合于在常压下操作而不需要进行减压操作或加压操作。
11、同时苯物系在高温下不易发生分解、聚合等变质反应且为液体（不是混合气体）。所以，不必要用加压或减压精馏。另一方面，加压或减压精馏能量消耗大，在常压下能操作的物系一般不用加压或减压精馏。 1.2 进料状态 进料状态直接影响到进料线（ q 线）、操作线和平衡关系的相对位置，对整个塔的热量衡算也有很大的影响。和泡点进料相比：若采用冷进料，在分离要求一定的条件下所需理论板数少，不需预热器，但塔釜热负荷（一般需采用直接蒸汽加热）从总热量看基本平衡，但进料温度波动较大，操作不易控制；若采用露点进料，则在分离要求一定的条件下，所需理论板数多，进料前预热器负荷大，能耗大，同时精馏段与提馏段上升蒸汽量变化较大，操
12、作不易控制，受外界条件影响大。 泡点进料介于二者之间，最大的优点在于受外界干扰小，塔内精馏段、提馏段上升蒸汽量变化较 小，便于设计、制造和操作控制。故，此设计采用泡点进料。 1.3 采用强制回流（冷回流） 采用冷回流的目的是为了便于控制回流比，回流方式对回流温度直接影响。 1.4 塔釜加热方式、加热介质 塔釜采用列管式换热器作为再沸器间接加热方式，加热介质为水蒸汽。 1.5 塔顶冷凝方式、冷却介质 塔顶采用列管式冷凝冷却器，冷却介质用冷却水。 1.6 流程说明 本精馏方案采用节能型强制回流进行流程设计，并附有在恒定进料量、进料组成和一定分离要求下的自动控制系统以保证正常操作。 精馏过程： 30原料液从原料罐经进料泵进入原料换热器 E102 再经原料预热器进行预热进一步预热至泡点（ 97.65，加热介质为水蒸汽），温度升至约 97.65 ,从进料口进入精馏塔 T101 进行精馏，塔顶气温度为 81.52部分冷凝后的气液混合物进入塔顶冷却器（冷却介质为冷却水），冷凝后的物料进入回流罐 V102，然后再通过回流泵，将料液 一部分 作为回流也打入塔顶， 另一部分作为塔顶产品经产品冷却器进入产品储罐
