苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计Word文件下载.doc

苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计Word文件下载.doc

《苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计Word文件下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计Word文件下载.doc（47页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

于宙

2014年10月28日

合肥学院生物与环境工程系课程设计

目录

设计任务书

一、概述……………………………………………………………………………1

1.1设计依据……………………………………………………………………1

1.1.1精馏方式………………………………………………………………1

1.1.2操作压力………………………………………………………………1

1.1.3塔板形式………………………………………………………………2

1.2设计任务及要求……………………………………………………………2

1.2.1设计题目………………………………………………………………2

1.2.2设计条件………………………………………………………………2

1.3设计说明……………………………………………………………………2

1.4图纸要求……………………………………………………………………3

二、计算过程

2.精馏塔的物料衡算……………………………………………………………3

2.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率……………………………………3

2.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量………………………………3

2.3物料衡算……………………………………………………………………3

3.塔板数的确定……………………………………………………………………4

3.1理论板数NT的求取…………………………………………………………4

3.2实际板层数的求解…………………………………………………………6

3.2.1全塔理论板数的确定…………………………………………………6

3.2.2精馏段理论塔板数的确定……………………………………………7

4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算………………………………………7

4.1操作压力的计算………………………………………………………………7

4.2操作温度的计算………………………………………………………………7

4.3平均摩尔质量的计算…………………………………………………………9

4.4平均密度的计算………………………………………………………………9

4.4.1气相平均密度计算………………………………………………………9

4.4.2液相平均密度计算……………………………………………………10

4.5液相平均表面张力的计算…………………………………………………11

4.6液体平均黏度的计算………………………………………………………13

5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算……………………………………………………13

5.1塔径的计算…………………………………………………………………13

5.1.1精馏段塔径的计算……………………………………………………13

5.1.2提馏段塔径的计算……………………………………………………14

5.2塔高的计算…………………………………………………………………15

5.2.1精馏塔有效高度的计算………………………………………………15

5.2.2全塔实际高度…………………………………………………………15

6.塔板主要工艺尺寸的计算………………………………………………………15

6.1溢流装置的计算……………………………………………………………15

6.2塔板布置的计算……………………………………………………………17

6.2.1阀孔临界速度…………………………………………………………17

6.2.2精馏段塔板布置………………………………………………………17

6.2.3提馏段塔板布置………………………………………………………17

6.2.4浮阀数与开孔率…………………………………………………18

7.塔板的流体力学验算……………………………………………………………20

7.1塔板压降……………………………………………………………………20

7.1.1干板阻力………………………………………………………………20

7.1.2板上充气液层阻力……………………………………………………21

7.1.3液体表面张力所造成的阻力…………………………………………21

7.2液泛…………………………………………………………………………21

7.2.1与气体通过塔板压降所相当的液柱高度……………………………22

7.2.2液体通过降液管的压头损失…………………………………………22

7.2.3板上液层高度…………………………………………………………22

7.3液沫夹带……………………………………………………………………22

7.3.1精馏段液沫夹带量的验算…………………………………………22

7.3.2提馏段液沫夹带量的验算…………………………………………23

7.4漏液的验算…………………………………………………………………23

7.4.1精馏段漏液的验算…………………………………………………23

7.4.2提馏段漏液的验算…………………………………………………23

8.塔板负荷性能图…………………………………………………………………24

8.1精馏段塔板负荷性能图…………………………………………………24

8.1.1液沫夹带线……………………………………………………………24

8.1.2液泛线…………………………………………………………………24

8.1.3液相负荷上限线………………………………………………………25

8.1.4漏液线…………………………………………………………………25

8.1.5液限负荷下限线………………………………………………………25

8.2提馏段塔板负荷性能图………………………………………………………27

8.2.1液沫夹带线……………………………………………………………27

8.2.2液泛线…………………………………………………………………28

8.2.3液相负荷上限线………………………………………………………29

8.2.4漏液线…………………………………………………………………29

8.2.5液相负荷下限线………………………………………………………29

9.精馏塔接管尺寸计算……………………………………………………………31

9.1塔顶蒸气出口管……………………………………………………………31

9.2塔顶回流液管………………………………………………………………31

9.3进料管………………………………………………………………………31

9.4塔釜出料管…………………………………………………………………32

9.5加热蒸气进口管……………………………………………………………32

10.主要辅助设备的选型……………………………………………………………32

10.1基本物性参数的查取…………………………………………………………32

10.2热负荷的计算…………………………………………………………………33

10.3确定流体的流径………………………………………………………………33

10.4计算R和P……………………………………………………………………33

10.5换热器型号的选择……………………………………………………………34

11.设计一览表………………………………………………………………………34

12.结论………………………………………………………………………………37

附录…………………………………………………………………………………37

主要符号说明………………………………………………………………………38

参考文献……………………………………………………………………………42

致谢…………………………………………………………………………………42

附图

4

《化工原理》课程设计任务书

一、概述

课程设计是《化工原理》的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识来解决某一设计任务的一次训练，通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。

通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。

课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。

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，精馏过程在能量剂驱动下，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同，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，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

本设计的题目是苯-氯苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的氯苯，采用间歇操作方式，需设计一板式塔将其分离。

分离苯和氯苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。

1.1设计依据

1.1.1精馏方式：

精馏塔采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量，若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加热方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。

这样操作费用和设备费用均可降低。

但在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，使残液轻组分浓度降低，所需塔板数略有增加。

综合考虑，我们采用间接蒸汽加热的方式。

1.1.2操作压力：

本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于苯和氯苯这

类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。

1.1.3塔板形式：

根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的浮阀塔，浮阀塔造作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作；

气液接触状态良好，雾沫夹来量小，并能适应常见的物料状况。

1.1.4热能利用

精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。

因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。

虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。

为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。

1.2设计任务及要求

1.2.1设计题目:

苯－氯苯分离过程板式精馏塔设计

苯－氯苯分离过程板式精馏塔设计：

试设计一座苯－氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98％的氯苯，设计的产量为9000吨，塔顶馏出液中含氯苯不得高于2％，原料液中含氯苯38％（以上均为质量分数）。

1.2.2设计条件:

（1）操作条件

1）操作压力4kPa（表