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

1、3. 生产能力：每小时处理9.4吨。4. 操作条件：顶压强为4 KPa （表压），单板压降0.7KPa，采用表压0.6 MPa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

2、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

3、；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

4、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

5、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）9.42

6、.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）C6H678.11gmol80.1288.56833.4甲苯（B）C7H892.13gmol110.6318.574107.7饱和蒸汽压：苯、甲苯的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算1：ABC苯6.0231206.35220.34甲苯6.0781343.94219.58苯、甲苯的相对密度见下表1：温度（）8090100110120815803.9792.5780.3768.9810800.2790.3770.0液体表面张力见下表1：21.2720.0618.8517.6616.4921.692

7、0.5919.9418.4117.31苯甲苯液体粘度见下表1：mPa0.3080.2790.2550.2330.2150.3110.2860.2640.2540.2282.2 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=78.11 kgkmol甲苯的摩尔质量 MB=92.13 kgkmolxF=0.281xD=0.957xW=0.0242.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF= 0.28178.11+（1-0.281）92.13=88.19kgkmolMD= 0.95778.11+（1-0.957）92.13=78.71 kgkmolMW= 0.

8、02478.11+（1-0.024）92.13=91.79kgkmol2.2.3 物料衡算生产能力 9400kg=2.298则操作回流比为 R= 1.25Rmin =1.252.298=2.8732.4.1.3精馏塔气、液相负荷的确定L=RD=2.873119.43=343.12kmol=1581.1个依式4-321计算塔板上开孔区的开孔率为，即=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=Aa=0.1010.308=0.0311m2气体通过阀孔的气速为u0=ms3.5 塔有效高度Z（精馏段）Z=（14-1）0.4=3.6m第四章 浮阀的流体

9、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50mm。阀重30-32克。塔板上孔径为40mm,最大开度8mm。4.1.1.开孔速度由公式Wokp=（）0.51求阀孔的临界速度。精馏段Wokp=（）0.51=6.92ms提留段Wokp=（）0.51=6.61ms上下两段相应的阀孔动能因数为：Fo=6.29=11.33Fo1=6.61=11.32均属于正常操作范围。4.1.2.开孔率由公式100%求得：精馏段100%=13.3%提留段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13%4.1.3.阀孔总面积由公式Ao=AT%求得：Ao=2.1213%=0.275m24

10、.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）=218.94.1.5.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=2x可得塔板上布置浮阀的有效操作面积为：A=20.576=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=75m

11、m，由公式t=求得：t=0.093 取t=90mm4.2 雾沫夹带量ev的验算液沫夹带量由4-411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4-411以ev=0.1 kg液kg气为限，求Vs-Ls关系如下：由 ua= lw=0.528m， 等代入4-441及式4-461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2Ls，

12、m3s0.000030.000060.00050.001Vs，m3s1.4211.3161.1450.927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4-291 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30.00010.0050.33790.34090.34790.3621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