【正文】 安徽理工大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 化學(xué)工程 學(xué)院 化學(xué)工程系 學(xué) 號 學(xué)生姓名 專業(yè)（班級） 化工工藝093 班 設(shè)計題目 年 處理 8 萬噸 噸苯 甲苯的精餾裝置 設(shè)計技術(shù)參數(shù) （ 1） 原料規(guī)格：含苯 45 %， 甲苯 55 %（ 質(zhì)量分率，下同）。 （ 2） 產(chǎn)品規(guī)格：塔頂產(chǎn)品含苯≥ 99 %，塔底產(chǎn)品含甲苯≥ 98 %。 （ 3） 處理 能力： 8 萬 噸 /年。 （ 4） 工作日：每天 24小時，年工作日 300天。 （ 5） 操作條件：塔頂壓強(qiáng) 4kPa(表壓），單板壓降 ≤ 。 （ 6） 其他 ： 進(jìn)料溫度為 25℃ ， 年平均氣溫 15℃ ，大氣壓為 ；加熱蒸汽為 4at（ 絕壓 ） 。 （ 7） 設(shè)計性質(zhì)：初步設(shè)計。 （ 8） 塔型：浮閥塔。 設(shè)計要求 （ 1） 合理選擇設(shè)計方案，工藝操作參數(shù)和計算公式，計算準(zhǔn)確。 （ 2） 精餾塔主要技術(shù)參數(shù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3） 設(shè)計計算說明書書寫規(guī)范，文字準(zhǔn)確簡練，圖表清晰規(guī)范。 工作量 設(shè)計計算 說明書一份，工藝流程簡圖一份，設(shè)備條件圖一份。 工作計劃 元月 2日 — 布置設(shè)計任務(wù)； 元月 2日至元月 4日 — 完成初步設(shè)計計算； 元月 5日至元月 6日 — 完成設(shè)計計算說明書抄寫及繪圖、裝訂。 參考資料 [1]賈紹義等 . 《化工原理課程設(shè)計》 .天津 :天津大學(xué)出版社 ,2021. [2]譚天恩等 . 《化工原理》 (第三版 )上、下冊 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 [3]張洪流 . 《化工原理》上、下冊 .北京 :國防工業(yè)出版社 ,2021 [3]青島化工學(xué)院等 .《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》（有機(jī)卷） .北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 [4]汪鎮(zhèn)安 . 《化工工藝設(shè)計手冊》（上、下冊） .北京 : 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 [5] 《化工設(shè)備設(shè)計手冊》 指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 2021 年 1 月 2 日 年 處理 8 萬噸 苯 甲苯的精餾裝置 摘 要： 化工生產(chǎn)常需進(jìn)行二元液相混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的，精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝達(dá)到輕重組分分離目的的方法。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。本次設(shè)計的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。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，該設(shè)計方法被工程技術(shù)人員廣泛的采用。 本設(shè)計書對苯和甲苯的分離設(shè)備─浮閥精餾塔做了較詳細(xì)的敘述，主要包括：工藝計算，輔助設(shè)備計算 ,塔設(shè)備等的附圖 。 采用浮閥精餾塔，塔高 米，塔徑 米，按逐板計算理論板數(shù)為 17。算得全塔效率為 。塔頂使用全凝器，部分回流。 實(shí)際總塔板數(shù)為 30塊，其中 精餾段實(shí)際板數(shù)為 15，提餾段實(shí)際板數(shù)為 15， 實(shí)際加料位置在第 16 塊板 (從上往下數(shù) )。通過板壓降、漏液、液泛、霧沫夾帶的流體力學(xué)驗(yàn)算，均在安全操作范圍內(nèi)。 關(guān)鍵詞 ：苯 __甲苯、精餾、 逐板法 法、負(fù)荷性能圖、精餾塔設(shè)備結(jié)構(gòu) 緒論 化工生產(chǎn)中常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的?；ト芤后w混合物的分離有多種方法，蒸餾及精餾是其中最常用的一種。蒸餾是分離均相混合物的單元操作之一，精餾是最常用的蒸餾方式，是組成化工生產(chǎn)過程的主要單元操作。為實(shí)現(xiàn)高純度的分離已成為蒸餾方法能否廣泛應(yīng)用的核心問題，為此而提出了精餾過程。精餾的核心是回流，精餾操作的實(shí)質(zhì)是塔底供熱產(chǎn)生蒸汽回流，塔頂冷凝造成液體回流。 我們工科大學(xué)生應(yīng)具有較高的綜合能力、解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力和創(chuàng) 新的能力。課程設(shè)計是一次讓我們接觸并了解實(shí)際生產(chǎn)的大好機(jī)會，我們應(yīng)充分利用這樣的機(jī)會去認(rèn)真去對待。而新穎的設(shè)計思想、科學(xué)的設(shè)計方法和優(yōu)秀的設(shè)計作品是我們所應(yīng)堅持努力的方向和追求的目標(biāo) 。 浮閥塔盤自 20 世紀(jì) 50 年代初期開發(fā)以來，由于制造方便及其性能上的優(yōu)點(diǎn)，很多場合已取代了泡罩塔盤。這類塔盤的塔盤板開有閥孔，安置了能在適當(dāng)范圍內(nèi)上下浮動的閥片，其形狀有圓形、條形及方形等。由于浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負(fù)荷的變動而自動調(diào)節(jié)，因而在較寬的氣體負(fù)荷范圍內(nèi)，均能保持穩(wěn)定操作。氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液 接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。與泡罩塔盤相比，處理能力較大，壓力降較低，而塔板效率較高，缺點(diǎn)是閥孔易磨損，閥片易脫落。操作氣速不可能會很高，因?yàn)闀a(chǎn)生嚴(yán)重的霧沫夾帶，這就限制了生產(chǎn)能力的進(jìn)一步提高。 具有代表性的浮閥塔有 F1 型（ V1 型）浮閥塔板、重盤式浮閥塔、盤式浮閥、條形浮閥及錐心形浮閥等。 設(shè)計方案的選擇和論證 1 設(shè)計流程 本設(shè)計任務(wù)為分離 苯 和 甲苯 混合物。對于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器 冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的 倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 連續(xù)精餾塔流程流程圖 連續(xù)精餾流程 附圖 圖 11 流程圖 2 設(shè)計思路 在本次設(shè)計中，我們進(jìn)行的是苯和甲苯二元物系的精餾分離，簡單蒸餾和平衡蒸餾只能達(dá)到組分的部分增濃，如何利用兩組分的揮發(fā)度的差異實(shí)現(xiàn)高純度分離，是精餾塔的基本原理。實(shí)際上，蒸餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器、蒸餾釜、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不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾，我們這次所用的就是浮閥式連續(xù)精餾塔。蒸餾是物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝所實(shí)現(xiàn)分離的。熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶 走。在此過程中，熱能利用率很低，有時后可以考慮將余熱再利用，在此就不敘述。要保持塔的穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。 塔頂冷凝器可采用全凝器、分凝器 全能器連種不同的設(shè)置。在這里準(zhǔn)備用全凝器，因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確的控制回流比。此次設(shè)計是在常壓下操作。 因?yàn)檫@次設(shè)計采用間接加熱，所以需要再沸器?；亓鞅仁蔷s操作的重要工藝條件。選擇的原則是使設(shè)備和操作費(fèi)用之和最低。在設(shè)計時要根據(jù)實(shí)際需要選定回流比。 本設(shè)計 使用浮閥塔，浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，其突出優(yōu) 點(diǎn)是可以根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度，這樣就可以避免過多的漏液。另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低，制造方便，塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備，其多用不銹鋼板或合金 。近年來所研究開發(fā)出的新型浮閥進(jìn)一步加強(qiáng)了流體的導(dǎo)向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動接觸更加有效，可顯著提高操作彈性和效率。 從苯 — 甲苯的相關(guān)物性中可看出它們可近似地看作理想物系。而且浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負(fù)荷的變動而自動調(diào)節(jié)，因而在較寬的氣體負(fù)荷范圍內(nèi)，均能保持穩(wěn)定操作。氣體在塔盤板上以水平方向吹出 ，氣液接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。 板的工藝設(shè)計 1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 表 11 苯、甲苯的粘度 溫度℃ 0 20 40 60 80 100 120 苯 smPa? 甲苯 smPa? 表 12 苯、甲苯的密度 溫度℃ 0 20 40 60 80 100 120 苯 3/kgm 甲苯 3/kgm 表 13 苯、甲苯的表面張力 溫度℃ 0 20 40 60 80 100 120 苯 /mNm 甲苯 /mNm 表 14 苯、甲苯的摩爾定比熱容 溫度℃ 0 50 100 150 苯 / ( )kJ kmol k? 甲苯 / ( )kJ kmol k? 表 15 苯、甲苯的汽化潛熱 溫度℃ 20 40 60 80 10