1、本科毕业论文（20 届）2.8 万 t/a 甲苯-乙苯精馏工艺设计所在学院 专业班级 化学工程与工艺 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要本设计为分离甲苯-乙苯混合物,采用筛板式精馏塔.生产时，原料液不断地经预热器预热到指定温度后进入加料板，与精馏段的回流液汇合逐板下流，并与上升蒸气密切接触，不断地进行传质和传热过程，最后进入再沸器的液体几乎全为难挥发组分，引出一部分作为馏残液送预热器回收部分热能后送往贮槽。剩余的部分在再沸器中用间接蒸汽加热气化，生成的蒸气进入塔内逐板上升，每经一块塔板时，都使蒸气中易挥发组分增加，难挥发组分减少，经过若干块塔板后进入塔顶冷凝器全部冷凝，所
2、得冷凝液一部分作回流液，另一部分经冷却器降温后作为塔顶产品（也称馏出液）送往贮槽。设计中采用泡点进料,回流比为最小回流比的 2 倍.本文就是对此精馏塔的一些主要的设计数据进行计算.关键词：精馏塔；筛板；回流比本科生毕业论文 3ABSTRACTThis design to separate the Toluene-Ethylbenzene mixture, uses the lamina cribrosatype rectifying tower. When production, raw material fluid preheating enough to after assigning t
3、hetemperature enters the feed plate unceasingly after the pre-heater, with the rectifying section phegma convergence by the board lower reaches, and with the rise vapor intimate contact, carries on the mass transfer and the heat transfer process unceasingly, finally enters reboilers liquid nearly to
4、 feel embarrassed the volatile component, draws out a part delivers the pre-heater recycling partial heat energies after the distill residue to escort to the storage tank. The surplus part in the reboiler with the indirect steam heating gasification, the production vapor enters in the tower by the b
5、oard rise, when every time after together column tray, makes in the vapor the easy volatile component to increase, the difficult volatile component to reduce, after passing through certain column trays, enters the tower to go against the condenser complete condensation, an obtained condensate part m
6、akes the phegma, another part after chiller temperature decrease goes against the product as the tower (also saying that distillate) escorts to the storage tank. In the design uses bubble point feeding, the reflux ratio for smallest reflux ratio 2 times. This article the rectifying tower some main d
7、esign feature carries on the computation regarding this.Key word: Rectifying tower ； Lamina cribrosa paper ； reflux ratio本科生毕业论文 4目 录前 言 .5第一章 生产流程方案确定 .61.1 设计条件 .61.2 生产流程确定和说明 .61.3 生产流程简述 .7第二章 精馏塔的设计 .82.1 设计方案选定 .82.2 精馏塔的物料衡算 .112.3 塔板数的确定 .112.4 塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 .142.5 精馏塔的气、液相负荷计算 .202.6
8、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 .212.7 塔板主要工艺尺寸的计算 .222.8 筛板的流体力学验算 .252.9 塔板负荷性能图 .292.10、精馏塔的设计计算结果汇总一览表 .36第三章冷凝器的设计 .373.1、确定设计方案 .373.2、确定物性数据 .373.3、热负荷计算 .383.4 逆流平均温差 .393.5、冷却水用量 .403.6、估算传热面积 .403.7 换热器的工艺结构尺寸 .403.8、换热器核算 .413.9 换热器主要结构尺寸和计算结果 .44第四章再沸器的设计 .454.1 有关物性的确定 .454.2 估算传热面积、初选换热器型号 .474.3 传热能力核算
9、.484.4、循环流量的校核 .544.5 再热器主要结构尺寸和计算结果 .56第五章 附图 .57附一 冷凝器装置简图 .57附二 再沸器装置简图 .58附三 精馏过程流程图 .59第六章 成本概算 .606.1 塔设备成本的概算 .60本科生毕业论文 56.2 原料，能耗成本概算 .606.3 车间成本估算 .616.4 三废处理成本 .616.5 成本估算表 .61第七章 环境保护与安全措施 .627.1 废水污染防治措施 .627.2 噪声污染防治措施 .627.3 员工消防知识培训以及事故应对措施完善 .62结论 .63参考文献 .64致 谢 .65本科生毕业论文 6前 言塔设备是石
10、油化工和炼油等企业中最重要的设备之一,他可以使气液或液液两相紧密接触，达到传质及传热的效果。在化工企业、石油化工厂、炼油企业等单位中，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方面都有重大影响。塔设备的发展从 20 世纪20 年代就开始，发展至今已有近百年的发展历史了，对于一般塔设备的设计计算，我想大家都是非常的了解。那么我本次对精馏塔的设计，我想在基本的计算之上，重点致力于目前国内外关于塔设备各项技术的研究进展，选用我认为最合适的技术成果，来应用于本次的设计之中。本科生毕业论文 7第一章 生产流程方案确定1.1 设计条件1、处理量： 28000
11、（吨/年） 。2、进料组成：甲苯、乙苯的混合溶液，含甲苯的质量分数为 40%。3、进料状态： 泡点进料 4、料液初温 ： 35 5、冷却水的温度： 30 6、饱和蒸汽压强：2.5Kgf/cm 2(1Kgf/cm2=98.066)KPa7、精馏塔塔顶压强: 4 KPa(表压)8、单板压降不大于 0.7 kPa9、总塔效率为 0.62 10、分离要求：塔顶的甲苯含量不小于 99%,塔底的甲苯含量不大于 1%(质量分数)。11、年开工时间： 7200 （小时）12、工厂地址：绍兴袍江地区1.2 生产流程确定和说明1.2.1 加料方式加料分两种方式：泵加料和高位槽加料. 高位槽加料通过控制液位高度，可
12、以得到稳定流量，但要求搭建塔台，增加基础建设费用；泵加料属于强制进料方式，本次加料可选泵加料，泵和自动调节装置配合控制进料。1.2.2 进料状态进料方式一般有冷液进料，泡点进料，气液混合物进料，露点进料，加热蒸汽进料等。泡点进料对塔操作方便，不受季节气温影响。泡点进料基于恒摩尔流，假定精馏段和提馏段上升蒸汽量相等，精馏段和提馏段塔径基本相等。由于泡点进料时塔的制造比较方便，而其他进料方式对设备的要求高，设计起来难度相对加大，所以采用泡点进料。1.2.3 冷凝方式选全凝器，塔顶出来的气体温度不高。冷凝后回流液和产品温度不高，无需再次冷凝，为节省资金，选全凝器。1.2.4 回流方式宜采用重力回流，
13、对于小型塔，冷凝液由重力作用回流入塔。优点：回流冷凝器无需支撑结构；本科生毕业论文 8缺点：回流控制较难安装，但强制回流需用泵，安装费用，点耗费用大，故不用强制回流塔顶上升蒸汽采用冷凝器以冷凝回流入塔内。1.2.5 加热方式采用间接加热，因为塔釜设了再沸器，故采用间接加热。1.2.6 加热器选用热虹吸式再沸器。热虹吸式再沸器利用再沸器中气液混合物和塔底液体的密度差为推动力，增加流体在管内的流动速度，减少了污垢的沉积，提高了传热系数，装置紧凑，占地面积小。1.3 生产流程简述甲苯乙苯的混合原料液，经预热器预热到指定温度后进入加料板，与精馏段的回流液汇合逐板下流，并与上升蒸气密切接触，不断地进行传
14、质和传热过程，最后进入再沸器的液体几乎全为乙苯，引出一部分作为馏残液送预热器回收部分热能后送往贮槽。剩余的部分在再沸器中用间接蒸汽加热气化，生成的蒸气进入塔内逐板上升，每经一块塔板时，都使蒸气中甲苯组分增加，乙苯组分减少，经过若干块塔板后进入塔顶冷凝器全部冷凝，所得冷凝液一部分作回流液，另一部分经冷却器降温后作为塔顶产品（也称馏出液）送往贮槽。本科生毕业论文 9第二章 精馏塔的设计2.1 设计方案选定我向大家推介的是由河北工业大学教授杜佩衡经过 20 多年潜心研究开发出来的喷射型板式塔技术。我们普通的书本教材上的板式塔的孔结构形式如图：在查阅了相关的文献资料，我了解到诸如天津化工厂，德州石化总
15、厂等许多大型的精馏塔设备的塔内件都采用了一种叫 New-VST 的孔结构技术。New-VST 结构、操作原理 气 体 缝 隙雾 沫 分 离 孔 S型C型 盖 板 裙 部 堰罩 体 液 体气 体本科生毕业论文 10图 2-1 帽罩单元图 2-2 气液流动接触状况1结构主要以帽罩的形态为特征。它有圆形、方形、矩形、梯形等，相应在板上开有圆形、方形、矩形大孔。帽罩上开有圆孔、条形孔、栅条孔等。2操作原理普通塔板（浮阀、筛板、泡罩及其变种）气液流动接触系呈泡沫状态。在塔板上气液两相系错流接触式，而新型垂直筛板上气液流动接触呈喷射状态，气液两相取并流接触形式。来自上一层的液体从降液管流出，横向穿过各排帽
16、罩，经帽罩底隙流入帽内；从板孔上升的来自下一层的气体在罩内与液体进行接触，这过程可以四段论加以描述：托液拉膜段破膜粉碎段气液喷射段气液分离段。被喷出的气液混合物中的大液滴回落入板上液层并进行循环（重复上述四段） ；小液滴（雾沫）悬浮于罩顶空间并随气流进入上一层塔板。而液体则从上游帽罩周围流过，并到达下游帽罩 直至通过降液管流入下一塔板。New-VST 主要技术特性试验研究与工业化实践证明（与浮阀塔相比）：处理能力大 提高 50%100% 以上传质效率高 提高 15%20% 以上阻力小 降至大约一半操作弹性优 与浮阀塔板相当操作简便可靠特别适用于易发泡物系的操作具有独特的防有机物自聚堵塞及固体颗粒堵塞能力（唯一）
