【正文】 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 武漢工程大學郵電 與信息工程學院 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 學 號 學生姓名 專業(yè)班級 指導教師 總評成績 年 月 日 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................I Abstract................................................................................................................. II 第一章 概述 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 精 餾塔設(shè)計任務 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 精餾塔設(shè)計方案的選定 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第二章 精餾塔 的 設(shè)計計算 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。 精餾塔的物料衡算 ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 塔板數(shù)的確定 ................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 ................................................ 6 第三章 篩板式精餾塔 塔體 工藝 尺寸計算 ..................................................... 11 塔徑的計算 ………… …………………………………………… ……… .11 篩板主要 工藝 尺寸的計算 .......................................................................... 13 第四章 篩板塔的流體力學驗算 ....................................................................... 17 校核 .............................................................................................................. 17 塔板 負荷性能圖計算 .................................................................................. 23 第五章 塔附屬設(shè)備選型及計算 ....................................................................... 29 冷凝器 .......................................................................................................... 29 再沸器 .......................................................................................................... 29 進料管管徑 .................................................................................................. 29 回流管管徑 .................................................................................................. 30 塔頂 蒸汽接 管管徑 ...................................................................................... 30 塔釜排出管 管 徑 .......................................................................................... 31 法蘭 的選用 .................................................................................................. 31 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)備 — 塔高 .................................................................................. 32 第六章 精餾塔工藝設(shè)計 參數(shù)說明 ................................................................... 37 設(shè)計小結(jié) ............................................................................................................. 39 致謝 ..................................................................................................................... 40 參考文獻 ............................................................................................................. 41I 摘 要 設(shè)計一座 苯 甲苯 連續(xù)精餾塔，根據(jù)物性特征，產(chǎn)品產(chǎn)量和工程、經(jīng)濟合理性來確定塔型和操作條件；通過對原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定以及對塔體主尺寸的計算，工藝設(shè)計和附屬設(shè)備選型的設(shè)計，完成對 苯 甲苯 精餾工藝流程和主體設(shè)備的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：塔型，塔體，設(shè)備，流程 II Abstract I need to design an benzol toluene continuous distillation. According to the characteristics of properties, product production and engineering, economic rationality to determine the type of the tower and operational conditions .Thinking about the requirements of raw materials and product and the determination of physical parameters, I can calculate of the size of the column , design the process and select the ancillary equipment , then plete the benzol toluene distillation process and the design of the main equipment. Key words: type, size, ancillary equipment, process 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 第一章 概 述 精餾塔設(shè)計任務 本設(shè)計的題目是苯 — 甲苯分離過程篩板式精餾塔設(shè)計，即需設(shè)計一個精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計一篩板塔，具體工藝參數(shù)如下： 原料：苯 甲苯 年處理量： 30000t 生產(chǎn)時間： 320 天 /年，每天 24h 運行 原料組成（苯的質(zhì)量分數(shù)）： 塔頂餾出液組成（質(zhì)量分數(shù)）： 塔底釜液含苯量≤ （質(zhì)量分率） 塔頂回收率： η =99% 料液初溫： 35℃ 冷卻水溫度： 30℃ 操作壓力： 4kpa（塔頂常壓） 回流比自選 單板壓降：≤ 進料狀態(tài)：飽和液體進料 塔頂采用全凝器，泡點回流 塔釜：飽和蒸汽間接加熱 塔板形式：篩孔板 全塔效率： ET= 設(shè)備形式：篩板塔 廠址：武漢地區(qū) 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 7 精餾塔設(shè)計方案的選定 裝置流程的確定 蒸餾 裝置包括精餾塔、原料預熱器，蒸餾釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、適應性強等優(yōu)點，適用于小規(guī)模、多品種或多組分物系的初步分離。 蒸餾時通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離的，熱量利用效率很低，為此，在確定裝置流程時應考慮預熱的利用。譬如，用原料作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，即可將原料預熱，又可節(jié)約冷卻介質(zhì) 。 另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可采用高位槽送料，以免 受泵操作波動的影響。 塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器 —— 全凝器兩種不同設(shè)置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準確地控制回流比。塔頂分凝器對上升蒸氣有一定的增能作用，若后續(xù)裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。 總之，確定流程時要較全面、合理的兼顧設(shè)備、操作費用、操作控制及安全諸因素。 操作條件的確定 確定設(shè)計方案是指確定整個精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標。例如組分的分 離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式、余熱利用方案以及安全、調(diào)節(jié)機構(gòu)和測量控制儀表的設(shè)置等。下面結(jié)合課程設(shè)計的需要，對某些問題作些闡述。 操作壓力 蒸餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進行。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性進行考慮。例如， 采用減壓操作有利于分離相對揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導致塔徑增加，同時還需要使用抽真空的設(shè)備。 對于沸點低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應在加壓下進行蒸餾。當物性無特殊要求時，一般是 在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當?shù)靥嵛錆h工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 8 高操作壓力可以提高塔的處理能力。有時應用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。 進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。在實際的生產(chǎn)中進料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點進料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計和制造上提供了方便。 加熱方式 蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時溶液的相對揮發(fā)度較大 (如酒精與水的混合液 )，便可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。這樣，可節(jié)省一些操作費用和設(shè)備費用。然而，直接蒸汽加熱，