1、河 西 学 院Hexi University化 工 原 理 课 程 设 计题 目: 苯-甲苯筛板式精馏塔设计 学 院: 化学化工学院 2专 业: 化学工程与工艺 学 号: 姓 名: 指导教师: 2014 年 12 月 6 日 目录化工原理课程设计任务书1.概述 .51.1 序言 .51.2 再沸器 .51.3 冷凝器 .52.方案的选择及流程说明 .63.塔的工艺计算 .63.1 原料及塔顶塔底产品的摩尔分率 .73.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 .73.3 物料衡算 .74.塔板数的确定 .74.1 理论塔板数 .7TN34.2 最小回流比及操作回流比 .84.3 精馏塔的气、液
2、相负荷 .84.4 操作线方程 .94.5 图解法求理论塔板数 .94.6 实际板层数 .95.精馏塔的工艺条件及有关物性数据 .95.1 操作压力 .95.2 操作温度 .105.3 平军摩尔质量 .105.4 平均密度 .115.5 液体平均表面张力 .125.6 液体平均黏度 .126.精馏塔的塔体工艺尺寸 .136.1 塔径 .136.2 空塔气速 .136.3 实际空塔气速 .146.4 精馏塔有效高度 .157.踏板主要工艺尺寸的设计 .157.1 塔板布置 .187.2.塔板布4置.188.筛板的流体力学验算 .198.1 塔板压降 .198.2 液面落差 .208.3 液沫夹带
3、 .208.4 漏液 .218.5 液泛 .219.塔板负荷性能图 .229.1 漏液线 .229.2 液沫夹带线 .229.3 液相负荷下限线 .239.4 液相负荷上限线 .249.5 液泛线 .2410.板式塔常见附件 .2610.1 进料罐线管径 .2711.附属设备 .3011.1 塔顶空间 .3011.2 塔底空间. .3011.3 人孔 .3011.4 塔高 .30512.设计筛板塔的主要结果汇总： .30参考文献 .32设计心得体会 .32成绩评定： .336化工原理课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯板式精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）100000
4、 吨/年操作周期 7000 小时/年进料组成 56% （苯质量分率，下同）塔顶产品组成 98.5% 塔底产品组成 1.5% 2.操作条件操作压力 4kPa 进料热状态 泡点进料 加热蒸汽 低压蒸汽 3.设备型式 筛板塔 4.厂址 天津 三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.塔的工艺计算73.主要设备工艺尺寸设计.塔径塔高及板结构尺寸的确定.塔板的流体力学校核.塔板的负荷性能图.总塔高总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.工艺流程图及精馏工艺条件图7.设计评述1.概述1.1 序言化工原理课程设计是综合运用化工原理课程和有关先修课程（物理化学 ，化工制图等）所学知识
5、，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，是理论联系实践的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，设计能力等。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂） ，使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不通，使易挥发组分由液相向气相转移难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求
6、，精馏操作可以是连续的或间歇的，有8些特殊的物系还可以采用恒沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计得题目是苯-甲苯连续精馏板式塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离一会发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。1.2 再沸器作用：用以将塔底液体部分汽化后送回精馏塔，使塔内气液两相间的接触传得以进行。本设计采用立式热虹吸式再沸器，它是一垂直放置的管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化，由在壳程内的载热体供热。1.3 冷凝器 用以将塔顶蒸气冷凝成液体，部分冷凝液作塔顶产品，其余作回流液返回塔顶，使塔内气液两相间的接触传质得以进行，最常用的冷凝器是管壳式换热器
7、。92.方案的选择及流程说明精馏是通过多级蒸馏，使混合气液两相经多次混合接触和分离，并进行质量和热量的传递，使混合物中的组分达到高程度的分离，进而得到高纯度的产品。流程如下：原料（丙稀和丙烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。另一部分凝液作为回流返回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气
8、相回流，而其液相则作为塔底产品采出。多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。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，取操作回流比为最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸汽加热塔底产品经冷却后送至储罐。10图 1 筛板精馏塔操作流程图3.精馏塔的工艺计算3.1 原料及塔顶塔底产品的摩尔分率苯的摩尔质量： 178.kgmolAM甲苯的摩尔质量： 192.3lB0.56/78.1x=0.6.4F.9/.987./2.3D0.15/78.x0.1./.W
