苯—甲苯二元物系筛板式精馏塔的设计--张彦峰

吉林化工学院化工原理课程设计

吉林化工学院 化工原理 课 程 设 计

题目 苯—甲苯二元物系筛板式精馏塔的设计

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设计任务书

1、设计题目 ： 苯——甲苯二元物系筛板式精馏塔的设计 2．设计条件 ：

塔顶压力为常压

处理量： F=75Kmol/h 进料组成： XF=0.41

馏出液组成：XD=0.98 釜液组成： XW=0.02

加料热状态： q= 0.98（以上均为摩尔百分率） 塔顶全凝器 泡点回流 塔釜间接蒸汽加热

回流比： R?(1.1?2.0)Rmin 单板压降： ?0.7kpa 3．设计内容 ：

1、确定工艺流程。

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、精馏塔塔体工艺尺寸的计算。 6、踏板版面布置设计。

7、塔板的流体力学验算与负荷性能图。 8、精馏塔接管尺寸计算。

9、塔顶全凝器工艺设计计算和选型。 10、进料泵的工艺设计计算和选型。

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目 录

设计任务书 ..................................................................................................... II 前 言 .............................................................................................................. 1 摘 要 .............................................................................................................. 2 第一章 绪 论 ........................................................................................... 1

1.1精馏流程设计方案的确定 ....................................................1 1.2设计思路 ..................................................................1

1.2.1精馏方式的选定 .......................................................................................................... 1 1.2.2加热方式 ...................................................................................................................... 1 1.2.3操作压力的选取 .......................................................................................................... 2 1.2.4回流比的选择 .............................................................................................................. 2 1.2.5塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 .............................................................. 2 1.2.6板式塔的选择 .............................................................................................................. 2 1.2.7 关于附属设备的设计 ................................................................................................. 2

第二章 精馏塔工艺设计计算..................................................................... 1

2.1物料衡算 ..................................................................1

2.1.1塔的物料衡算 .............................................................................................................. 1 2.2板数的确定 ................................................................1

2.2.1操作回流比的求取 ...................................................................................................... 1 2.2.2 求精馏塔气液相负荷 ................................................................................................. 2 2.2.3 操作线方程的确定 ..................................................................................................... 2 2.2.4精馏塔理论塔板数及理论加料位置 .......................................................................... 2 2.2.5全塔效率的计算 .......................................................................................................... 3

第三章 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ................................... 5

3.1操作压强 P的计算 ..........................................................5 3.2操作温度 .................................................................5 3.3物性数据计算 ..............................................................5

3.3.1平均摩尔质量计算 ...................................................................................................... 5 3.3.2平均密度的计算 .......................................................................................................... 6 3.3.3液体平均表面张力计算 .............................................................................................. 7 3.4 精馏塔体工艺尺寸的计算 ...................................................8

3.4.1塔径的计算 .................................................................................................................. 8 3.5 精馏段塔和塔板主要工艺尺寸计算 ...........................................9

3.5.1精馏塔有效高度计算 .................................................................................................. 9 3.5.2溢流装置计算 .............................................................................................................. 9 3.5.3塔板布置 .................................................................................................................... 12 3.6筛板的流体力学验算 .......................................................13

3.6.1塔板压降 .................................................................................................................... 13 3.6.2液沫夹带量ev的验算 .............................................................................................. 14 3.6.3 漏液的验算 ............................................................................................................... 14

III

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3.6.4液泛验算 .................................................................................................................... 15 3.7塔板负荷性能图 ...........................................................15

3.7.1 （1）精馏段漏液线 ................................................................................................. 15 （2）提馏段漏液线 ............................................................................................................. 16 3.7.2液沫夹带线 ................................................................................................................ 16 （1）精馏段液沫夹带线 ..................................................................................................... 16 （2）提馏段液沫夹带线 ..................................................................................................... 17 3.7.3液相负荷下限线 ........................................................................................................ 17 （1）精馏段液相负荷下限线 ............................................................................................. 17 （2）提馏段液相负荷下限线 ............................................................................................. 17 3.7.4液相负荷上限线 ........................................................................................................ 18 （1）精馏段液相负荷上限线 ............................................................................................. 18 （2）提馏段液相负荷上限线 ............................................................................................. 18 3.7.5液泛线 ........................................................................................................................ 18 （1）精馏段液泛线 ............................................................................................................. 18 （2）提馏段液泛线 ............................................................................................................. 19 3.8热量衡算 .................................................................21

3.8.1塔顶热量 .................................................................................................................... 21 3.8.2塔底热量 .................................................................................................................... 22

第四章 塔的辅助设备及附件的计算与选型 ................................................ 23

4.1全凝器 ...................................................................23 4.2再沸器 ...................................................................23 4.3接管管径计算与选型 .......................................................23 4.4塔顶空间 .................................................................25 4.5塔底空间 .................................................................25 4.6裙座 .....................................................................25 4.7人孔 .....................................................................25 4.8泵的选型 .................................................................25

计算结果总汇................................................................................................... 1 致 谢 .............................................................................................................. 2 参考文献 .......................................................................................................... 2 主要符号说明1................................................................................................ 3 主要符号说明2................................................................................................ 4 附录.................................................................................................................. 5

IV