精品18216吨每年苯一甲苯连续精馏装置工艺设计毕业论文.docx
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精品18216吨每年苯一甲苯连续精馏装置工艺设计毕业论文
广东石油化工学院
化工原理课程设计
设计说明书
设计题目1.8216万吨年苯—甲苯连续精馏装置工艺设计
化工原理课程设计任务书
（应化10级各班适用）
一、设计说明书题目:
1.8216（万吨年）苯-甲苯连续精馏装置工艺设计说明书
二、设计任务及条件
各班学号未两位任务处理量为：
1班（1500+学号×100）kg
一、前言
化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，是理论系实际的桥梁。
通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种手册的使用方法及物理性质，能画出工艺流程图、塔板结构等图形。
在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。
同时，通过课程设计，还可以使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风。
二、设计方案的确定
2.1处理量确定
依设计任务书可知，处理量为:
1500+8*100=2300Kg==15.74Kpa+0.1Mpa=115.74Kpa
取塔顶操作压力P=1.1P0=1.1*101.33Kpa=111.5Kpa
3.2.4物料衡算
原料处理量F=230088.18=26.08kmol=（XD-Yq）（Yq-Xq）=（0.983-0.282）（0.282-0.130）=4.61
取操作回流比为：
R=1.35Rmin=6.22
③、求精馏塔的气、液相负荷。
L=R×D=6.22×7.252=45.107kmol=0.710.177=4.01
十一、操作弹性计算
依附图中的R1Vs-Ls图可知，
因故操作弹性=VSmaxVSmin=0.630.154=4.09
十二、操作弹性计算
依附图中的R1Vs-Ls图可知，
因故操作弹性=VSmaxVSmin=0.510.152=4.14
十三、塔壁厚计算
取每年腐蚀0.3mm，因限制用年数为15年，年寿终了的最低
那么壁厚
故按标准，取壁厚10mm
序号
项目
符号
单位
计算结果
塔顶第二块塔板（最大）
精馏塔进料口上第三板
精馏塔进料口下第二板
1
温度
t
℃
81.33
96.11
100.53
2
压力
Pm
kpa
98.7
105.7
108.5
3
平均流量
气相
Vs
m3s
0.433
0.422
0.417
4
液相
Ls
m3s
0.00124
0.00137
0.00142
7
塔径
D
m
0.80
0.80
0.80
平均气相摩尔质量
M
KgKmol
78.10
83.02
86.03
平均液相摩尔质量
M
KgKmol
79.34
86.48
88.41
气相平均密度
ρ
Kgm3
2.62
2.86
3.00
液相平均密度
ρ
Kgm3
800.75
786.42
771.48
塔截面积
0.502
0.502
0.502
8
板间距
H
m
0.40
0.40
0.40
10
空塔气速
u
ms
0.862
0.862
0.862
11
溢流装置
溢流管形式
弓形
弓形
弓形
12
溢流堰长度
Lw
m
0.528
0.528
0.528
13
溢流堰高度
hw
m
0.044
0.046
0.046
14
板上液层高度
hL
m
0.06
0.06
0.06
15
堰上液层高度
how
m
0.0117
0.0126
0.0129
16
破沫去宽度
Ws
m
0.06
0.06
0.06
17
边缘区宽度
Wc
m
0.06
0.06
0.06
18
开孔区面积
Aa
m2
0.204
0.204
0.204
19
阀孔直径
d
m
0.039
0.039
0.039
20
浮阀数个
n
个
58
59
60
21
阀孔气速
u0
ms
6.25
5.99
5.82
22
阀孔动能因数
F0
10
11
11
23
开孔率%
12.00
12.52
12.88
24
孔心距
t
m
0.075
0.075
0.075
25
排间距
t′
m
0.0468
0.0461
0.0453
26
塔板压降
ΔP
pa
510.59
501.46
491.93
27
液体在降液管内的停留时间
s
11.67
10.59
10.19
28
底隙高度
ho
m
0.0293
0.0324
0.0336
30
泛点率，%
57.3260.34
60.5663.62
62.6465.80
31
液相负荷上限
Lsmax
m3s
0.0029
0.0029
0.0029
32
液相负荷下限
Lsmin
m3s
0.00045
0.00045
0.00045
33
气相负荷下限
Vsmin
m3s
0.177
0.154
0.152
34
操作弹性
4.01
4.09
4.14
十四、塔附件及总高度的计算
14.5.3.1塔顶空间
为了安装人孔及破沫网，取塔顶
14.5.3.2进料板高度
安装人孔及气液相进料，取稍大一点，所以
14.3.3塔底空间
假定塔底空间依储存液量停留3分钟，那么塔底液高：
取塔底液面距最下面一层板留1.16米，故塔底空间
14.5.3.4封头高度
14.5.3.5裙座高度
14.5.3.6塔壁厚计算
取每年腐蚀0.3mm，因限制用年数为15年，年寿终了的最低
那么壁厚
故按标准，取壁厚10mm
14.5.3.7塔总高度
十五、热量衡算
15.6.1塔顶全凝器Qc（以1秒钟计算）
因为塔顶组成苯的含量很高，现用苯的参数来求对应其温度的焓为：
由，查手册得其温度的
所以
故总负荷
15.6.2全凝器的传热面积A
依以上可知
35.15
故
因属于液—汽传热，故可取K=1000wm2℃
所以其传热面积
15.6.3全凝器清水的用量
依,查手册时水的比热,t=72.44
故把数据代入求得m=8.74
故一年的用水量
15.6.4塔底再沸器QB（以1秒钟来算）
全塔的热量衡算式,且
由进料温度为99.8℃，由手册查得其对应温度苯的汽化热为,甲苯汽化热为。
所以
查苯和甲苯的焓图得其进料温度下的焓值为，
所以
将数据代入得
从前面可知和的值，并分别把它们的值代人全塔热量衡算式得：
15.6.5再沸器的传热面积A
T柴油:
290℃→160℃
TW:
110.1℃←110.1℃
:
179.9℃49.9℃
故
因属于液—汽传热，故可取K=1000wm2.℃
所以=
15.6.6再沸器的柴油的用量
查手册得比密度为0.86，温度为160℃的柴油焓值：
温度为290℃的焓值:
所以
故一年柴油的用量
15.6.7.原料预热器
先用塔底产品预热，再用柴油预热。
3.6.7.1求原料预热所需的热量（以1秒钟来算）
取原料罐的物料为常温25℃
则:
25℃→99.8℃
查手册得该温度下的苯和甲苯的比热皆为
故==0.639×1.964×60=75.29
15.6.7.2塔底产品能给的热量及其换热面积
取产品冷到60℃，原料先预热到50℃
所以:
110.1℃→60℃
:
50.00℃←25℃
:
60.1℃35℃
查手册得下的苯和甲苯的比热皆为
所以塔底产品能给的热量：
因属于液—液传热，故依经验值可取K=600wm2.℃
故
15.6.7.3柴油预热器（以1秒钟来算）
由上得每秒还要柴油给原料供热为
:
290℃→160℃
:
99.8℃←25℃
:
190.2℃105℃
，
每秒柴油的用量
故一年柴油的用量
15.6.8塔釜产品冷却器（以1秒钟来算）
由上知塔釜产品换热到75℃，所以再用冷却水冷却即可。
:
75℃→35℃
t:
45℃←25℃
:
30℃10℃
查手册得温度下的苯和甲苯的比热皆为
故
依然取K=600wm2.℃，所以
同理得其冷却水用量为
15.7经济估算
15.7.1设备费用计算（R=6.22）
15.7.1.1塔体费用
塔体真实直径为塔径加壁厚即：
0.8+20.01=0.82m
故其塔体截面积为：
塔总高度
所以其塔体体积为:
按塔体报价5000元（立方米塔），故其塔体费用为：
15.417.71万元
15.7.1.2塔板费用
塔板总面积
按塔板报价3000元（平方米塔板F1型浮阀（重阀）），
故其塔板总费用为：
8.032
15.7.1.3总换热器费用
5个换热器的总面积为：
，
按传热面积报价4000元平方米，
故其总换热器费用：
5.7.1.4总设备费用
总设备费用为：
7.71+2.4096+77.584=87.7036万元
15.7.2固定资产折旧后年花费用
折旧后每年设备花出的费用按下列公式估算：
15.7.3主要操作年费用计算
15.7.3.1清水用量费用
依据前面可知，每年塔顶冷凝器用水量
釜液冷却一年用水量
按冷却水报价为16元（吨小时）
故其冷却水总费用为：
15.7.3.2柴油用量费用
依据前面可知，每年再沸器柴油用量
原料预热年用柴油量
按柴油费报价为160元（吨小时）
故其柴油总费用为：
15.7.3.3料液输送费
按料液输送报价3元（吨小时），
得其年料液输送费为：
15.7.3.4总操作费用
由上可得其总操作费用为：
15.7.4年总成本
由以上可得年总成本为：
十六、个人总结及对本设计的评述
通过查资料与多次的修改，这次化工原理课程设计，工程量还是很大，也花了差不多两周的时间，但还是做成功了。
经过这次的课程设计，让我更加深入了解到塔的种类及它们的优缺点，特别是浮阀塔和筛板塔的各自优点，以及怎样做出一个塔，而且从这次课程设计实践中，我更深入理解了精馏塔个个阶段的不同因素，让我对精馏塔的原理这一章深入的了解，知道了最小回流比和它们对理论塔板数的影响等等。
更重要是让我进一步感受到一些道理，万事开始难，很多事情开端给人感觉很复杂，但当你开始做后，思路就慢慢清晰啦，也知道了实践才是解决问题的根源。
此次设计的心得有以下几点：
对于设计而言
数据必须自己查，并且尽可能保证数据的同一来源；
对各公式的单位必须清楚，否则必然导致严重错误；
对设计来说，耐心和细心同样重要，缺一不可；
如果有条件，尽量给别人看一下，自己的错误自己不易发现；
出现问题要认真找出症结所在，再根据理论调节各参数的取值范围以达到要求。
十七、参考文献
（1）匡国柱，史启才主编《化工单元过程及设备课程教材》，化学工业出版社，2005.1
（2）夏清、陈常贵主编《化工原理》上、下册，天津大学出版社，2005.1
（3）贾绍义、柴成敬主编的《化工原理课程设计》，天津大学出版社，2002.8
（4）陈均志、李磊编著《化工原理实验及课程设计》，化学工业出版社，2008.7
（5）谢端绶等合编《常用物料
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