苯甲苯连续筛板式精馏塔的设计方案Word格式.docx
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3.6
塔板主要工艺尺寸的计算错误！
3.6.1
溢流装置计算错误！
3.6.2
塔板布置错误！
3.7
筛板的流体力学验算错误！
3.7.1
塔板阻力错误！
3.7.2
漏液点错误！
3.7.3
雾沫夹带错误！
3.7.4
液面落差错误！
3.7.5
液泛的校核错误！
3.8
塔板负荷性能图错误！
第四章设计结果一览表错误！
第五章板式塔得结构与附属设备错误！
5.1附件的计算错误！
5.1.1配管错误！
5.1.2冷凝器错误！
5.1.3再沸器错误！
5.2板式塔结构错误！
第六章参考文献错误！
第七章设计心得体会错误！
-3-/43
第一章序言
化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程<
《物理化
学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践
教案，是理论联系实际的桥梁，在整个教案中起着培养学生能力的重要作用。
通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的
主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析
能力，思考问题能力，计算能力等。
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，在
化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。
精馏过程在能量剂驱动下<
有时
加质量剂），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-甲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甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式
塔将其分离。
-4-/43
第二章化工原理课程设计任务书
一设计题目：
苯-甲苯连续筛板式精馏塔的设计
二任务要求
设计一连续筛板精馏塔以分离苯和甲苯，
具体工艺参数如下：
原料加料量
F＝100kmol/h
进料组成
x
F＝0.441
馏出液
组成xD＝0.911
p
＝100kpa
釜液组成
x＝0.011
塔顶压力
w
单板压降
≤0.7kPa
2工艺操作条件：
常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。
三主要设计内容
1、设计方案的选择及流程说明
2、工艺计算
3、主要设备工艺尺寸设计
<
1）塔径及精馏段塔板结构尺寸的确定
2）塔板的流体力学校核
3）塔板的负荷性能图
4）总塔高
4、辅助设备选型与计算
5、设计结果汇总
6、工艺流程图及精馏塔设备条件图
-5-/43
第三章设计计算
3.1设计方案的选定及基础数据的搜集
本设计任务为分离苯一甲苯混合物。
由于对物料没有特殊的要求，可以在常压下操作。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
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。
塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，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1.91388倍。
塔底设置再沸器采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
其中由于蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，热效率比较低，但塔顶冷凝器放出的热量很多，但其能量品位较低，不能直接用于塔釜的热源，在本次设计中设计把其热量作为低温热源产生低压蒸汽作为原料预热器的热源之一，充分利用了能量。
塔板的类型为筛板塔精馏，筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3～8mm，筛孔在塔板上作正三角形排列。
筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：
（１>
结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的
80％左右。
（２>
处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。
（３>
塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。
（４>
压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。
筛板塔的缺点是：
塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。
操作弹性较小（约2～3>
。
（３>
小孔筛板容易堵塞。
下图是板式塔的简略图：
-6-/43
工程
分子式
苯A
C6H6
甲苯B
C6H5—CH3
温度0C
80.1
PA
101.33
kPa
PB
，kPa
40.0
液相中苯的摩尔分率汽相中苯的摩尔分率
图3-1板式塔的简略图
表3-1苯和甲苯的物理性质
分子量M
沸点<
℃）
临界温度
临界压强
tC<
PC<
kPa）
78.11
288.5
6833.4
92.13
110.6
318.57
4107.7
表3-2
苯和甲苯的饱和蒸汽压
85
90
95
100
105
116.9
135.5
155.7
179.2
204.2
240.0
46.0
54.0
63.3
74.3
86.0
表3-3常温下苯—甲苯气液平衡数据
1.000
0.780
0.581
0.412
0.258
0.130
0.900
0.777
0.630
0.456
0.262
表3-4
纯组分的表面张力
温度
80
110
120
苯，mN/m
21.2
20
18.8
17.5
16.2
-7-/43
甲苯，Mn/m
21.7
20.6
19.5
18.4
17.3
表3-5
组分的液相密度
温度（℃>
苯,kg/
m3
814
805
791
778
763
甲苯,kg/
809
801
780
768
表3-6液体粘度μ
L
苯<
mPa.s）
0.308
0.279
0.255
0.233
0.215
甲苯<
0.311
0.286
0.264
0.254
0.228
表3-7
常压下苯——甲苯的气液平衡数据
温度t
液相中苯的摩尔分率
气相中苯的摩尔分率
℃
y
110.56
0.00
109.91
1.00
2.50
108.79
3.00
7.11
107.61
5.00
11.2
105.05
10.0
20.8
102.79
15.0
29.4
100.75
20.0
37.2
98.84
25.0
44.2
97.13
30.0
50.7
95.58
35.0
56.6
94.09
61.9
92.69
45.0
66.7
91.40
50.0
71.3
90.11
55.0
75.5
80.80
60.0
79.1
87.63
65.0
82.5
86.52
70.0
85.44
75.0
88.5
84.40
80.0
91.2
83.33
85.0
93.6
82.25
90.0
95.9
81.11
95.0
98.0
80.66
97.0
98.8
80.21
99.0
99.61
80.01
100.0
3.2精馏塔的物料衡算
-8-/43
3.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
物料衡算式:
DWF
DxDWxWFxF苯的摩尔质量
甲苯的摩尔质量
MB
92.13kg/kmolxF0.450.001（1120）0.441
xD
0.92
0.001
（11
20）
0.911
xW
0.02
0.011
3.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF
0.441
（1
0.911）92.1385
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