《【精编完整版】苯-甲苯分离过程浮阀板式精馏塔设计毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【精编完整版】苯-甲苯分离过程浮阀板式精馏塔设计毕业论文.doc（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 化工原理课程设计院 系： 化学化工学院专 业： 化学工程与工艺班 级： 11级化工2班姓 名： 李 钊指导教师： 武 芸 2013年12月15日2014年01月3日 课程设计任务书一、设计题目苯-甲苯分离过程浮阀板精馏塔设计二、设计任务1.原料名称:苯-甲苯二元均相混合物；2.原料组成：含苯42%（质量百分比）；3.产品要求：塔顶产品中苯含量不低于97%，塔釜中苯含量小于1.0%；4.生产能力：年产量5万吨年；5.设备形式：浮阀塔；6.生产时间：300天年，每天24h运行；7.进料状况：泡点进料；8.操作压力：常压；9.加热蒸汽压力：270k
2、Pa10.冷却水温度：进口20，出口45；三、设计内容1.设计方案的选定及流程说明2.精馏塔的物料衡算3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度）4.塔板数的确定5.精馏塔塔体工艺尺寸的计算6.塔板主要工艺尺寸的计算7.塔板的流体力学验算8.塔板负荷性能图9.换热器设计10.馏塔接管尺寸计算11.绘制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12.绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件，A1图纸）13.撰写课程设计说明书一份四、设计要求1.工艺设计说明书一份2.工艺流程图一张，主要设备总装配图一张（采用AutoCAD绘制）五、设计完成时间2013年12月16日20
3、14年01月01日 目 录概述6第一章 塔板的工艺设计7第一节 精馏塔全塔物料衡算7第二节 基本数据8第三节 实际塔板数计算 15第四节 塔径的初步计算16第五节 溢流装置17第六节 塔板布置及浮阀数目与排列19第二章 塔板的流体力学计算21第一节 气体通过浮阀塔的压降21第二节 液泛21第三节 雾沫夹带22第四节 塔的负荷性能图23第三章 塔附件设计28第一节 接管28第二节 筒体与封头30第三节 塔的总体高度31第四章 附属设备设计33第一节 原料预热器33第二节 塔顶冷凝器34第三节 再沸器34第四节 泵的计算与选型35参考文献37概述本设计任务为分离苯-甲苯混合物。对于该二元均相混合物
4、的分离，应采用连续精馏过程。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，其余部分经产品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，故操作回流比取最小回流比的1.22倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。本设计的目的是分离苯甲苯二元均相混合物，选用板式浮阀塔。工艺流程确定及说明1. 塔板类型精馏塔的塔板类型有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，操作弹性大，汽液接触时间长，因此塔板效率高。本设计采用板式浮阀塔2. 加料方式
5、本精馏塔加料选择泵直接加料，结构简单，安装方便，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。3. 进料状况本精馏塔选择泡点进料。4. 塔顶冷凝方式苯与甲苯不反应，且容易冷凝，故本精馏塔塔顶选择全凝器，用水冷凝。5. 回流方式本设计处理量大，所需塔板数多，塔较高，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。6. 进料状况加热方式可分为：直接蒸汽加热和间接蒸汽加热。直接蒸汽加热在一定的回流比条件下，塔底蒸汽对回流液有一定的稀释作用，从而使理论板数增加，设备费用上升，所以本设计采用间接蒸汽加热（135）。7. 操作压力苯-甲苯在常压下相对挥发度较大，因此在常压下也比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
6、第一章 塔板的工艺设计第一节 精馏塔全塔物料衡算1.原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率已知苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量原料液组成XF (摩尔分数，下同) 塔顶组成 塔底组成 2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 3. 物料衡算一年以300天，一天以24小时计，计算可得塔顶产品流率： D=5100001000（78.4730024）=88.50Kmol； 再沸器的安装方式及安装高度； 塔底液面到最下层塔板之间的间距，此处取1.3m；所以塔底空间高度为：2. 精馏塔总高度第四章 附属设备设计第一节 原料预热器因为本设计是采用泡点进料，设原料液温度为20，因此需要一台原料预热器。本预热器的热流体
7、采用135的水蒸气。苯-甲苯混合液：2592.39水蒸气： 135135苯-甲苯混合液进出口温度的平均值为：查表可得4.07kJ(kg) ， 3.93kJ(kg) kJ(kg)所以传热系数K取1400W（m2）查135水蒸汽的汽化潜热为2155.8kJkg加热蒸汽的质量流量第二节 塔顶冷凝器塔顶温度，冷凝水 时，查图得， 又气体流量Vh=1.582m3s塔顶被冷凝量 冷凝的热量取传热系数K=600Wm2k，则传热面积冷凝水流量第三节 再沸器塔底温度tw=109.81 用t0=135的蒸汽，釜液出口温度t1=109.81 由tw=109.81 查液体比汽化热共线图得又气体流量Vh=2.331m3
8、s 密度则取传热系数K=600Wm2k，则传热面积加热蒸汽的质量流量第四节 泵的计算及选型 进料温度tq=92.39 进料的质量流量为：F=189.78kmol 代入得取绝对粗糙度为则相对粗糙度为摩擦系数 由 得=0.0343进料口位置高度h=140.45+3+2.9+0.8=13m扬程查Y型离心油泵性能表，可选择泵为65Y-60B参考文献1 谭天恩,麦本熙,丁惠华.化工原理(上、下册) .第二版.北京：化学工业出版社,19982 陈敏恒等.化工原理.第二版化.学工业出版社.1999 3 李功样,陈兰英,崔英德主编.常用化工单元设备设计.广州:华南理工大学出版社,20034 贾绍义,柴诚敬主编
9、.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,20025 涂伟萍,陈佩珍,程达芬主编.化工工程及设备设计.北京:化学工业出版社,20006 化工设计手册编辑委员会.化学工程手册，第1篇化工基础数据；第8篇传热设备及工业生产.北京：化学工业出版社，19867 化工过程及设备设计.广州：华南工学院出版社，19868 阮奇，叶长，黄诗煌.化工原理优化设计与解题指南.北京：化学工业出版社，20019 钱颂文主编.换热器设计手册.北京: 化学工业出版社,200210 姚玉英.化工原理例题与习题.第三版.北京：化学工业出版社,1998课程设计说明书摘要： 作为化工系学生，我们应该较为系统掌握化工设计的基本程序
10、和方法，是我们在查阅资料，迅速进行工程计算，用简洁的文字，清晰的图表表达自己设计结果等方面能力的提高，这就是本次设计的目的。塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。板式塔大致可分
11、为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 浮阀塔广泛用于精馏、吸收和解吸等过程。其主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可根据气体流量的大小而上下浮动，自行调节。 浮阀有盘式、条式等多种，国内多用盘式浮阀，此型又分为F1型（V1型）、V4型、十字架型、和A型，其中F1型浮阀结构较简单、节省材料，制造方便，性能良好，故在化工及炼油生产中普遍应用，已列入部
12、颁标准（JB111881）。其阀孔直径为39mm，重阀质量为33g，轻阀为25g。一般多采用重阀，因其操作稳定性好。 浮阀塔的主要优点是生产能力大，操作弹性较大，塔板效率高，气体压强降及液面落差较小，塔的造价低，塔板结构较泡罩塔简单。 化工生产常需进行二元液相混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝达到轻重组分分离目的的方法。本设计书对苯和甲苯的分离设备浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图。采用浮阀精馏塔，塔高20.09米，塔径1.75米，按逐板计算理论板数为15。算得全塔效率
13、为0.539。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为13，提馏段实际板数为15。实际加料位置在第14块板(从上往下数)，操作弹性为5.4。通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。再沸器采用卧式浮头式换热器。用加热蒸汽压力 270 kPa加热，用20循水作冷凝剂。饱和蒸汽走管程，釜液走壳程。 关键词： 苯 甲苯 浮阀板式精馏塔 再沸器 泵 塔顶 塔顶冷凝器 塔釜 泡点进料 塔板 换热器 二元均相混合物 塔顶组成 塔底组成 全塔物料衡算 精馏段 提馏段 密度 内差法 粘度 表面张力 相对挥发度 回流比 精馏塔的气 液相负荷 理论塔板数 堰长 单溢流 弓形降液管 堰高 降液管底隙高度 浮阀的数目与排列 干板阻力 液泛 雾沫夹带 气相负荷上限 气相负荷下限 进料管 回流管 釜液出料管 塔釜进气管 再沸器接管筒体 封头 裙座 原料预热器 塔顶冷凝器