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课程设计模板
邯郸学院
《化工原理》课程设计
设计题目年2.5万吨苯-甲苯精馏塔的设计
学生杜鹏
指导教师任云副教授
年级2014级
专业制药工程
学院化学化工与材料学院
邯郸学院
化学化工与材料学院
2016年12月
课程设计任务书
一、课题名称
苯——甲苯混合液筛板精馏塔设计
二、课题条件(原始数据)
1、设计方案的选定
原料:
苯、甲苯
原料苯含量:
质量分率=65%
原料处理量:
质量流量=**t/h
产品要求:
苯的质量分率:
xD=98%,xW=1%
2、操作条件
常压精馏,泡点进料,塔顶全凝,泡点回流,塔底间接加热。
3、设备型式:
筛板塔
三、设计内容
1、设计方案的选择及流程说明
2、工艺计算(物料衡算、塔板数、工艺条件及物性数据、气液负荷等)
3、主要设备工艺尺寸设计
(1)塔径
(2)塔板(降液管、溢流堰、塔板布置等)
(3)塔高
4、流体力学验算与操作负荷性能图
5、辅助设备选型(冷凝器、再沸器、泵、管道等)
6、结果汇总表
7、设计总结
8、参考文献
9、塔的设计条件图(A2)
10、工艺流程图(A3)
四、图纸要求
1、带控制点的工艺流程图(2#图纸);2、精馏塔条件图(1#图纸)。
摘要:
本设计对苯—甲苯分离过程筛板精馏塔装置进行了设计,主要进行了以下工作:
1、对主要生产工艺流程和方案进行了选择和确定。
2、对生产的主要设备—筛板塔进行了工艺计算设计,其中包括:
①精馏塔的物料衡算;②塔板数的确定;③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;④精馏塔的塔体工艺尺寸计算;⑤精馏塔塔板的主要工艺尺寸的计算。
3、绘制了生产工艺流程图和精馏塔设计条件图。
4、对设计过程中的有关问题进行了讨论和评述。
本设计简明、合理,能满足初步生产工艺的需要,有一定的实践指导作用。
关键词:
苯—甲苯;分离过程;精馏塔
分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔
1.文献综述
1.1概述
任务概述
1.2方案的确定及基础数据
本设计任务为分离苯-甲苯混合物。
对于二元混合物的分离,应采用连续精馏留成
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。
塔顶上升的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贮罐。
该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比是最小回流比的**倍,塔釜采用间接蒸汽加热塔顶产品经冷却后送入贮罐。
表1苯和甲苯的物理性质
项目
分子式
分子量M
沸点(℃)
临界温度tC(℃)
临界压强PC(kPa)
苯A
C6H6
78.11
80.1
288.5
6833.4
甲苯B
C6H5—CH3
92.13
110.6
318.57
4107.7
*其他基础数据自行列出*
2塔物料衡算
2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
2.3物料衡算
3塔板数的确定
3.1理论板层数
的求取
3.2求精馏塔气液相负荷
3.3操作线方程
3.4逐板计算法求理论板层数
3.5全塔效率
估算
3.6求实际板数
4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
4.1操作压力计算
4.2安托尼方程计算
4.3平均摩尔质量计算
4.4平均密度计算
4.5液体平均表面张力计算
4.6液体平均粘度计算
4.7气液负荷计算
5精馏塔塔体工艺尺寸的计算
塔径的计算
塔板间距HT的选定很重要,它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔的操作弹性,以及塔的安装、检修等都有关。
可参照下表所示经验关系选取。
6塔板主要工艺尺寸的计算
6.1溢流装置计算
6.1.1精馏段
6.2塔板布置
6.2.1精馏段
一)塔板的分块
6.3筛孔数n与开孔率
:
7筛板的流体力学验算
塔板的流体力学验算,目的在于验算预选的塔板参数是否能维持塔的正常操作,一边决定对有关塔的参数进行必要的调整,最后还要做出塔板负荷性能图。
7.1气体通过筛板压强相当的液柱高度计算(精馏段)
7.1.1塔板的压降:
7.1.2液面落差
对于筛板塔,液面落差很小,且本例的塔径和液流量均不大,故可忽略液面落差的影响。
7.1.3雾沫夹带
7.1.4漏液
7.2气体通过筛板压强相当的液柱高度计算(提馏段)
7.2.1塔板的压降:
7.2.2液面落差
对于筛板塔,液面落差很小,且本例的塔径和液流量均不大,故可忽略液面落差的影响。
7.2.3雾沫夹带
7.2.4漏液
7.2.5液泛
8塔板负荷性能图
8.1精馏段:
8.1.1漏液线
由
8.1.2雾沫夹带线
8.1.3液相负荷下限线
8.1.4液相负荷上限线
8.1.5液泛线
做出筛板负荷性能图
图1筛板负荷性能图
8.2提馏段:
8.2.1漏液线
8.2.2雾沫夹带线
8.2.3液相负荷下限线
8.2.4液相负荷上限线
8.2.5液泛线
做出筛板负荷性能图
图2筛板负荷性能图
9设备设计
9.1塔顶全凝器的计算与选型
9.1.1全凝器的传热面积和冷却水的消耗量
9.1.2对Q估算
9.1.3水的流量
9.1.4平均温差:
9.1.5传热面积参照表
9.2再沸器
9.2.1
9.2.2考虑5%热损失
10各种管尺寸确定
10.1进料管
10.2出料管
10.3塔顶蒸汽管
10.4回流管
10.5再沸返塔蒸汽管
11塔高
设计结果一览表
项目
符号
单位
计算数据
精馏段
提留段
各段平均压强
Pm
kPa
各段平均温度
tm
℃
平均流量
气相
VS
m3/s
液相
LS
m3/s
实际塔板数
N
块
板间距
HT
m
塔的有效高度
Z
m
塔径
D
m
空塔气速
u
m/s
塔板液流形式
溢流管型式
堰长
lw
m
堰高
hw
m
溢流堰宽度
Wd
m
管底与受业盘距离
ho
m
板上清液层高度
hL
m
孔径
do
mm
孔间距
t
mm
孔数
n
个
开孔面积
m2
筛孔气速
uo
m/s
塔板压降
hP
m
液体在降液管中停留时间
τ
s
降液管内清液层高度
Hd
m
雾沫夹带
eV
kg液/kg气
负荷上限
负荷下限
液相最大负荷
LS·max
m3/s
液相最小负荷
LS·min
m3/s
操作弹性
12.设计体会
13.参考文献
[1]谭天恩,窦梅,周明华.化工原理下册(第三版)[M].北京.化学工业出版社,2006.4
[2]杨秀琴,徐绍红.化工设计概论[M]北京化学工业出版社2010
[3]谭天恩,窦梅,周明华.化工原理上册(第三版)[M].北京.化学工业出版社,2006.4
[4]匡国柱,史启才.化工单元过程及设备课程设计[M]北京化学工业出版社2001.10
[5]任晓光,宋永吉,李翠清.化工原理课程设计指导[M].北京.化学工业出版社,2009.1
[6]吴俊,宋孝勇,韩粉女.化工原理课程设计[M].上海.华东理工大学出版社
[7]付家新,王为国,肖稳发.化工原理课程设计[M]北京.化学工业出版社,2010.11
[8]马江权,冷一欣.化工原理课程设计.[M]北京.中国石化出版社2009
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