化工原理课程设计说明书苯和苯乙烯分离过程浮阀精馏塔设计Word格式.docx

1、最后是塔板负荷性能图中过量雾沫夹带线、液泛线、漏液线、液相负荷上、下限线的计算以及确定塔体结构。第一部分 概述 5一、设计目标 5二、设计任务 5三、设计条件 5四、设计内容 5第二部分 工艺设计计算 6一、设计方案的确定 6二、精馏塔的物料衡算 61.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 62.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数 63.物料衡算原料处理量 7三、塔板数的确定 71.相对挥发度的求取 72.进料状态参数的确定 83.最小回流比的确定 84.操作线方程的求取 95.全塔效率的计算 96.实际板层数的求取 10四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 101.操作压强计算

2、102.操作温度计算 103.平均摩尔质量计算 114.平均密度计算 115.液相平均表面张力计算 126.求精馏塔的气、液相负荷 13五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 141.塔径的计算 142.精馏塔的有效高度的计算 15六、塔板主要工艺尺寸的计算 151.溢流装置计算 152.塔板布置 183.浮阀数与开孔率 19七、塔板的流体力学验算 201.气体通过干板的压降 202.雾沫夹带量的验算 213.液泛的验算 214.漏液的验算 22八、塔板负荷性能图 221.漏液线 222.过量雾沫夹带线 223.液相负荷下限线 234.液相负荷上限线 235.液泛线 23九、附属设备的设计 251.接管

3、尺寸 252.回流管尺寸 253.塔底进气管尺寸 254.加料管尺寸 255.料液排出管尺寸 25第三部分 设计结果汇总 26一、设计结果一览表 26二、工艺流程图 28三、设计总结 29参考文献 29第一部分 概述一、设计目标分离苯苯乙烯混合液的浮阀式精馏塔设计二、设计任务试设计分离苯与苯乙烯混合物的浮阀精馏塔，年处理量为2.4万吨苯与苯乙烯混合液，要求气液混合进料。三、设计条件生产能力：3.33吨/小时（料液）年工作日：每年按300天生产日计算原料组成（自选）：27%的苯和73%的苯乙烯（质量分率，下同）产品组成（自选）：馏出液中含苯99.8%，釜液中含苯0.5%进料温度（自选）：130进

4、料状况：气液混合进料加热方式：塔釜为饱和蒸汽再沸器加热四、设计内容编制一份设计说明书，主要内容包括：1.设计任务。2.塔的工艺计算：包括全塔物料恒算、塔底及塔顶温度、精馏段和提馏段气液负荷、塔顶冷凝器热负荷、冷却水用量、塔底再沸器热负荷、加热蒸汽用量、塔的理论板数、实际板数。3.塔的结构设计：包括塔高、塔径、降液管、溢流堰、开孔数及开孔率。4.塔板流体力学验算。5.塔板布置图、塔板负荷性能图。6.附属设备的设计：塔顶冷凝器、塔顶再沸器、进料接管、塔顶产品、接管、塔底产品接管、塔顶蒸汽接管。7.计算原料储罐、回流罐、产品贮罐的体积、塔的人孔或手孔开孔数目。8.撰写设备结果一览表。9.绘制精馏塔或

5、冷凝器的设备图。10.设计感想、设计评价、11.参考文献。第二部分 工艺设计计算一、设计方案的确定本设计任务书为分离苯与苯乙烯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用气液混合进料，将原料液通过预热器加热至130后送入精馏塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。二、精馏塔的物料衡算1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量为78 kg/kmol，苯乙烯的摩尔质量为104 kg/kmol2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量和质量分数进料组成 馏出液釜液 =0.998578+1040.0015=78.04kg/kmol=0.006778+0.9933104=103.83k

6、g/kmol 3物料衡算原料处理量取一年工作日为300天，则 联立 解得 D=11.39kmol/h W=23.54kmol/h三、塔板数的确定1相对挥发度的求取表1.1 苯与苯乙烯物系的饱和蒸汽压表温度/80.190100110120130140145苯的蒸汽压/KPa101.33135.5179.2234.38300.34379.58473.62534.41苯乙烯蒸汽压12.2817.9625.7236.0249.4266.5588.11101.3在某一温度下，由表1.1可查得该温度下纯组分苯和苯乙烯的饱和蒸气压和，由于总压P为定值，即P=101.33，由拉乌尔定律可求得液相组成x,平衡气

7、相组成y。根据公式=，x = ，y = 计算，所求值列于下表：表1.2温度与、x、y的关系7.546.976.476.085.705.385.27x10.7090.4930.3290.2070.1110.034y0.9480.8720.7610.6130.4160.159该温度范围内平均相对挥发度 2进料状态参数的确定进料130，时泡点为110，平均温度 （110+130）/2=120下苯的摩尔热熔=38.188cal/（kmol）苯的汽化潜热=6776cal/kmol苯乙烯的摩尔热熔=49.05cal/（kmol苯乙烯的汽化潜热=9167cal/kmol cal/（kmol cal/kmol

8、 3最小回流比的确定 利用恩特伍德法;由试差法解得=2.54，=1.643取R=1.8=2.957带入数据得 N=5.244操作线方程的求取相平衡方程：精馏段操作线方程：提馏段操作线方程： 0.701逐板计算发求理论板层数改用提馏段操作线方程计算，故所需总理论板数，第五块板加料。5全塔效率的计算液相平均粘度依下式计算：根据塔顶、塔底液相组成查图，求得平均温度=（）/2 =112.65，该温度下苯和苯乙烯的黏度如下：全塔效率0.49=0.4296实际板层数的求取精馏段实际板层数：，取 提馏段实际板层数：四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1操作压强计算塔顶压力为4KPa表压，每层压降0.7K

9、Pa塔顶压强 进料板压强 塔底压强 精馏段平均压强 kpa提馏段平均压强 2操作温度计算塔顶温度=80.1 ，进料板温度=130，塔釜温度=145.2精馏段平均温度 提馏段平均温度 3平均摩尔质量计算（1）塔顶摩尔质量计算：由= 塔釜摩尔质量计算：（2）进料板平均摩尔质量计算 由进料参数得，查平衡曲线，得则，精馏段平均摩尔质量 提馏段平均摩尔质量4平均密度计算（1）气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算，即精馏段 提馏段 （2）液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算： 塔顶液相平均密度计算： 由=80.1，查表得 ， 质量分数 ，计算得 进料板液相平均密度计算： 由=130，查表得 ， 质

10、量分数 ，计算得 塔釜液相平均密度计算： 由=145.2，查表得 ， 则，精馏段液相平均密度 提馏段液相平均密度5液相平均表面张力计算液相平均表面张力依下式计算，即（1）塔顶液相平均表面张力计算 由=80.1 ，查表得 ，（2）进料板液相平均表面张力计算（3）塔釜液相平均表面张力计算则，精馏段液相平均表面张力为：提馏段液相平均表面张力为：6求精馏塔的气、液相负荷（1）精馏段：汽相摩尔流量 汽相体积流量 液相摩尔流量 液相体积流量 冷凝器的热负荷： 由=80.1，查表得汽化热 kJ/kg，kJ/kg平均汽化热 kJ/kg（45.0778.04）（394.7/3600）=385.63kw（2）提馏

11、段：再沸器的热负荷： 由=145.2，查表得汽化热 kJ/kg，kJ/kg（41.26103.83）（354.44/3600）=421.79kw五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算1塔径的计算初选板间距，板上液层高度，则按Smith法求取允许空塔气速查smith图得=0.085,负荷因子一般空塔气速为最大气速的0.6-0.8倍，在此取安全系数为0.7，则空塔气速为：史密斯关联图塔径 初步算出塔径后，应按化工机械标准圆整并核算实际气速。常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200mm等。按标准塔径圆整后为 2精馏塔的有效高度的计算精馏段有效高度为 提馏段有效高度为 在进料板上方开一人孔，其高度为0.8m，故精馏塔的有效高度为：六、塔