【正文】 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 1 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 題目 苯 甲苯二元物系篩板精餾塔設(shè)計 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 2 目 錄 課程設(shè)計任務(wù)計劃書 （ 3） 摘要 （ 4） 第一章 緒論 （ 5） 第二章 流程的設(shè)計及 說明 （ 6） 第三 章 精餾塔的設(shè)計計算 （ 7） 精餾塔物料衡算 （ 7） 原料液及塔頂、塔底的平均摩爾質(zhì)量 （ 7） 溫度計算 （ 8） 相對揮 發(fā)度的求取 （ 8） 黏度的求取 （ 9） 塔板數(shù)的確定 （ 9） 理論塔層數(shù) NT 的求取 （ 9） 實際塔層數(shù)的求取 （ 11） 第 四 章 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 （ 12） 操作壓強(qiáng) P 的計算 （ 12） 操作溫度 （ 12） 物性數(shù)據(jù)計算 （ 12） 平均摩爾質(zhì)量計算 （ 12） 平均密度的計算 （ 13） 液體平均表面張力計算 （ 14） 精餾塔體工藝尺寸的計算 （ 14） 塔徑的計算 （ 14） 精餾段塔和塔板 主要工藝尺寸計算 （ 16） 精餾段有效高度的計算 （ 16） 溢流裝置計算 （ 16） 塔板布置 （ 17） 篩板的流體力學(xué)驗算 （ 18） 塔板的壓降 （ 18） 泡沫夾帶量計算 （ 18） 漏液計算 （ 19） 液泛計算 （ 19） 塔板負(fù)荷性能圖 （ 19） 漏液線 （ 19） 液沫夾帶線 （ 20） 液相負(fù)荷下限線 （ 21） 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 3 液相負(fù)荷上限線 （ 21） 液泛線 （ 21） 板式塔的結(jié)構(gòu) （ 22） 塔體的結(jié)構(gòu) （ 23） 塔板結(jié)構(gòu) （ 23） 第五章 熱量衡算 （ 24） 熱量衡算 （ 24） 塔頂熱量 （ 24） 塔底熱量 （ 24） 第六章 附屬設(shè)備設(shè)計 （ 26） 接管尺寸與結(jié)構(gòu) （ 26） 進(jìn)料管 （ 26） 塔釜出料管 （ 26） 進(jìn)氣管 （ 27） 再沸器 （ 27） 冷凝器 （ 28） 計算結(jié)果總匯 （ 29） 致 謝 （ 30） 參考文獻(xiàn) （ 31） 主要符號說明 （ 32） 主要符號說明 （ 33） 附錄 （ 35） 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 4 課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：苯 甲苯二元物系篩板式精餾塔的設(shè)計 設(shè)計條件：常壓 atmP1? （絕壓） 處理量： 185kmol/h 進(jìn)料組成 餾出液組成 釜液組成 （以上均為摩爾分率） 加料熱狀況 q= 塔頂全凝器 泡點回流 回流比 m in)( RR ?? 單板壓降 ≤ 設(shè)計任務(wù)： 1． 精餾塔的工藝設(shè)計，包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的 設(shè)計計算。 2． 繪制帶控制點的工藝流程圖、精餾塔設(shè)備條件圖 ， 撰寫精 餾塔的設(shè)計說明書 。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 5 摘 要 根據(jù)化工原理課程設(shè)計任務(wù)書的要求對苯 甲苯二元精餾塔的主要工藝流程進(jìn)行設(shè)計，并畫出了精餾塔的工藝流程圖和設(shè)備條件圖，此設(shè)計針對二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計過程。 本設(shè)計首先確定設(shè)計方案， 再進(jìn)行主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 —— 物料衡算、熱量衡算、工藝 參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容，然后通過篩板的流體力學(xué)驗算檢驗本設(shè)計的合理性。本次設(shè)計選取回流比 R 為 2Rmin， Drickamer 和 bradford 的精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得到全塔效率 ET為 %，設(shè)定每塊板壓降△ P 為 ，板間距 HT=， 確定了塔的主要工藝尺寸。 通過本次設(shè)計使自己掌握化工設(shè)計的基本程序和方法，并且知道化工設(shè)計的格式，在設(shè)計過程中掌握了圖表表達(dá)設(shè)計，論文排版，電腦制圖等能力。 關(guān)鍵詞：苯 — 甲苯、篩板精餾、物料衡算、熱量衡算、流體力學(xué)驗算，實際板數(shù)，塔高。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 6 第一章 緒論 精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。它通過氣，液兩相多次直接接觸和分離，利用各組分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相傳遞，難揮發(fā)組分由氣相向液相傳遞，是汽液相之間的傳質(zhì)傳熱的過程。 根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)或間歇的 。有些特殊的物系，還可以采用恒沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。 精餾過程其核心為精餾塔， 板式塔類型：氣－液傳質(zhì)設(shè) 備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔 、 穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔 (1813年 )、篩板塔 (1832 年 )，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如 S 型板、浮閥塔板 、 多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內(nèi)外實際使用情況看，主要 的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔等。目前從國內(nèi)外實際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。 本設(shè)計采用篩板精餾塔，進(jìn)行苯 甲苯二元物系的分離，精餾塔，原料預(yù)熱器，蒸餾釜，再沸器及泵等附屬設(shè)備。 篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點有： ? 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的 80％左右。 ? 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。 ? 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 ? 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 篩板塔的缺點是： ? 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 ? 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 ? 小孔篩板容易堵塞。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 7 第二章 流程的設(shè)計及說明 一 加料方式 加料分兩種方式，泵的加料和高位槽加料。高位槽加料時通過控制液位高度，可以得到穩(wěn)定流量，但要求搭 建塔臺，增加基礎(chǔ)建設(shè)費用；泵加料屬于強(qiáng)制進(jìn)料方式，泵加料易受溫度影響，流量不穩(wěn)定。本實驗加料用泵加料，泵和自動調(diào)節(jié)裝置配合控制進(jìn)料。 二 進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料方式一般有冷液進(jìn)料、泡點進(jìn)料、氣液混合進(jìn)料、露點進(jìn)料、加熱蒸汽進(jìn)料等。 由于泡點進(jìn)料時塔的制造比較方便，而其他進(jìn)料方式對設(shè)備的要求高，設(shè)計起來難度相對大，所以采用泡點進(jìn)料。 三 冷凝方式 選全凝器，塔頂出來的氣體溫度不高。冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高，無需再次冷凝，且本次分離苯和甲苯，制造設(shè)備較為簡單，為節(jié)