精品苯甲苯连续精馏塔浮阀塔的设计化工原理毕业论文Word文档下载推荐.docx
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3.生产能力：
每小时处理9.4吨。
4.操作条件：
顶压强为4KPa（表压），单板压降≯0.7KPa，采用表压0.6MPa的饱和蒸汽加热。
（二）塔设备类型浮阀塔。
（三）厂址：
湘潭地区（年平均气温为17.4℃）
（四）设计内容
1.设计方案的确定、流程选择及说明。
2.塔及塔板的工艺计算塔高（含裙座）、塔径及塔板结构尺寸；
塔板流体力学验算；
塔板的负荷性能图；
设计结果概要或设计一览表。
3.辅助设备计算及选型（注意：
结果要汇总）。
4.自控系统设计（针对关键参数）。
5.图纸：
工艺管道及控制流程图；
塔板布置图；
精馏塔的工艺条件图。
6.对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
二、按要求编制相应的设计说明书
设计说明书的装订顺序及要求如下：
1.封面（设计题目，设计人的姓名、班级及学号等）
2.目录
3.设计任务书
4.前言（课程设计的目的及意义）
5.工艺流程设计
6.塔设备的工艺计算（计算完成后应该有计算结果汇总表）
7.换热器的设计计算与选型（完成后应该有结果汇总表）
8.主要工艺管道的计算与选择（完成后应该有结果汇总表）
8.结束语（主要是对自己设计结果的简单评价）
9.参考文献（按在设计说明书中出现的先后顺序编排，且序号在设计说明书引用时要求标注）
10.设计图纸
三、主要参考资料
[1]化工原理；
[2]化工设备机械基础；
[3]化工原理课程设计；
[4]化工工艺设计手册
四、指导教师安排杨明平；
胡忠于；
陈东初；
黄念东
五、时间安排第17周～第18周
前言
化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要环节，是综合应用本门课程和有关其他课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。
通过课程设计使学生掌握化工设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中还应培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的工作作风。
通过课程设计，我们可以完全的掌握整个连续精馏过程的每一个细节，并且能够综合运用所学的知识处理工业生产中的实际问题。
为不久的将来把知识转化为生产力打下了坚实的基础。
本次课程设计主要是从以下四个方面进行的：
工艺流程设计；
塔设备的工艺计算；
换热器的设计计算与选型；
主要工艺管道的计算与选择。
课程设计还会有各种设计图纸和参考文献等。
特别感谢杨明平老师、胡忠于老师、陈东初老师、黄念东老师、周珊同学（生科院09微生物）。
在他们的支持下我的课程设计才顺利完成。
第一章工艺流程设计
本设计任务为分离苯-甲苯混合物。
对于该二元混合物的分离，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1.25倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
苯-甲苯连续精馏塔浮阀塔的流程的组成包括原料贮槽、原料泵、甲苯贮槽、甲苯泵、甲苯冷凝器、原料液预热器、再沸器、原料加热器、全凝器、苯冷却器、精馏塔、事故槽、蒸汽分配缸、回流罐、苯中间贮槽、苯贮槽、苯泵等附属设备。
第二章塔设备的工艺计算
2.1操作条件、基础数据及相关参数
2.1.1操作条件
塔顶压力4KPA
进料热状态泡点进料
回流比为最小回流比的1.25倍
塔底加热蒸气压力0.6Mpa（表压）
单板压降≯0.7kPa。
2.1.2基础数据
进料中苯含量（质量分数）
25%
塔顶苯含量（质量分数）
95%
塔釜苯含量（质量分数）
2%
生产能力（吨小时）
9.4
2.1.3相关物性参数
苯和甲苯的物理参数见下表[1]：
分子式
相对分子质量
沸点℃
临界温度℃
临界压力KPa
苯（A）
C6H6
78.11gmol
80.1
288.5
6833.4
甲苯（B）
C7H8
92.13gmol
110.6
318.57
4107.7
饱和蒸汽压：
苯、甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算[1]：
A
B
C
苯
6.023
1206.35
220.34
甲苯
6.078
1343.94
219.58
苯、甲苯的相对密度见下表[1]：
温度（℃）
80
90
100
110
120
815
803.9
792.5
780.3
768.9
810
800.2
790.3
770.0
液体表面张力见下表[1]：
21.27
20.06
18.85
17.66
16.49
21.69
20.59
19.94
18.41
17.31
苯甲苯液体粘度见下表[1]：
mPa
0.308
0.279
0.255
0.233
0.215
0.311
0.286
0.264
0.254
0.228
2.2精馏塔的物料衡算
2.2.1原料液及塔顶、塔顶产品的摩尔分率
苯的摩尔质量MA=78.11kgkmol
甲苯的摩尔质量MB=92.13kgkmol
xF==0.281
xD==0.957
xW==0.024
2.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF=0.281×
78.11+（1-0.281）×
92.13=88.19kgkmol
MD=0.957×
78.11+（1-0.957）×
92.13=78.71kgkmol
MW=0.024×
78.11+（1-0.024）×
92.13=91.79kgkmol
2.2.3物料衡算
生产能力9400kg===2.298
则操作回流比为
R=1.25Rmin=1.25×
2.298=2.873
2.4.1.3精馏塔气、液相负荷的确定
L=RD=2.873×
119.43=343.12kmol===1581.1个
依式4-32[1]计算塔板上开孔区的开孔率为φ，即
φ=0.907（）2=0.907=10.1%（在5%-15%范围内）
每层塔板上的开孔面积Ao为
Ao=φAa=0.101×
0.308=0.0311m2
气体通过阀孔的气速为
u0==ms
3.5塔有效高度Z（精馏段）
Z=（14-1）×
0.4=3.6m
第四章浮阀的流体力学验算
4.1浮阀塔的布置
选用十字架型圆盘浮阀，阀径为φ50mm。
阀重30-32克。
塔板上孔径为φ40mm,最大开度8mm。
4.1.1.开孔速度
由公式[Wo]kp=（）0.51求阀孔的临界速度。
精馏段[Wo]kp=（）0.51=6.92ms
提留段[Wo]kp=（）0.51=6.61ms
上下两段相应的阀孔动能因数为：
Fo=6.29×
=11.33
Fo1=6.61×
=11.32
均属于正常操作范围。
4.1.2.开孔率
由公式φ＝×
100%求得：
精馏段φ＝×
100%=13.3%
提留段φ＝×
100%=11.9%
考虑到塔板加工方面起见，上下两段的开孔率均采用φ＝13%
4.1.3.阀孔总面积
由公式Ao=AT×
φ%求得：
Ao=2.12×
13%=0.275m2
4.1.4.浮阀总数
由公式No=Ao（0.785×
（do）2）求得：
No=0.275（0.785×
（0.04）2）=218.9
4.1.5.塔板上布置浮阀的有效操作面积
已知Wd=0.204
取WF=0.070；
Wc=0.05;
由公式可求：
x=D2-（Wd+WF）=1.72-（0.204+0.070）=0.576m
=D2-Wc=1.72-0.050=0.80m
由公式A=2[x×
]可得塔板上布置浮阀的有效操作面积为：
A=2[0.576×
]=1.53m
塔板有效操作面积为：
=×
100%=72.2%
4.1.6.浮阀的排列
浮阀采用等腰三角形叉排排列。
设垂直于液流方向的阀孔中心间距为t，与此相应的每排浮阀中心线之间间距t1=75mm，由公式t=求得：
t==0.093取t=90mm
4.2雾沫夹带量ev的验算
液沫夹带量由4-41[1]计算
稳定系数为
故在本设计中无明显漏液。
4.4液泛验算
为防止塔内发生液泛，降液管内液层Hd高应服从下式
板上不设计进口堰，
则本设计中不会发生液泛现象。
根据以上塔板的各项流体力学验算。
可以认为精馏段塔径及工艺尺寸是合适的。
第五章塔板负荷性能图
5.1雾沫夹带线
依据式4-41[1]
以ev=0.1kg液kg气为限，求Vs-Ls关系如下：
由
ua==
lw=0.528m
，，等代入4-44[1]及式4-46[1]的联立式得：
（2）
在操作范围内取若干个值，，依
（2）式计算值，，列于附表2，依表中数据做液泛线
附表2
Ls，m3s
0.00003
0.00006
0.0005
0.001
Vs，m3s
1.421
1.316
1.145
0.927
由上表数据可以作出液泛线
（2），如附录四：
设计图纸4.塔板的负荷性能图所示：
.
5.3液相负荷上限线
取液体在降液管中停留时间为4秒，，由式4-29[1]
0.0035m2s（3）
液相负荷上限线（3）在---坐标图上为与气体流量无关的垂直线。
如下图三所示：
（四）漏液线（气相负荷下限线）（4）
由
前面已算出为0.0311代入上式整理得：
（4）
此即气相负荷下限关系式，在操作范围内任取n个值，，依（4）式计算相应的值，列于附表3，
附表3
0.0001
0.005
0.3379
0.3409
0.3479
0.3621
依据附表3中的数据做气相负荷下限线（4），如附录四：
（五）液相负荷下限线（5）
取平堰，堰上液层高度作为液相负荷下限条件
依式4-45[1]取则
整理上式得（5）
依此值在----图上做线（5）即为液相负荷下限线。
如附录四：
第六章换热器的设计计算与选型
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