【正文】 1 化工原理課程設計 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設計 專業(yè)年級 ： 化工系應用化工 1101 班 姓 名 ： 顏新濤 （ 0901110105） 指導老師 ： 蘇 明 陽 2021 年 12 月 2 目錄 一、 序言 5 二、 板式精餾塔設計任務書 6 設計方案的選用及基礎數(shù)據(jù)的搜索 6 精餾塔的物料衡算 10 （ 1） 物料衡算 10 （ 2） 確定操作回流比 11 （ 3） 求操作線方程 11 （ 4） 逐板法求理論板 12 （ 5） 全塔效率的計算 13 （ 6） 實際塔板數(shù) 13 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 13 (1) 操作壓力的計算 13 （ 2） 溫度 14 （ 3） 平均分子量 14 （ 4） 平均密度 15 ?液相密度 15 ?氣相密度 15 （ 5） 液體表面張力 16 3 （ 6） 液體黏度 16 （ 7） 氣液負荷計算 16 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 17 (1) 塔徑 17 塔板主要工藝尺寸的計算 18 (1) 溢流裝置 18 （ 2） 塔板布置 19 （ 3） 篩孔數(shù)與開孔率 19 （ 4） 塔有效高度 20 篩板的流體力學驗算 20 （ 1） 氣體通過篩板壓降相當?shù)囊褐叨?20 （ 2） 霧沫夾帶量的驗算 21 （ 3） 漏液的驗算 21 （ 4） 液泛驗算 22 塔板負荷性能圖 22 （ 1） 霧沫夾帶線 22 （ 2） 液泛線 24 （ 3） 液相負荷上限線 25 （ 4） 漏液線 25 （ 5） 液相負荷下限線 26 4 三、 篩板塔的工藝設計設計結(jié)果總表 27 四、 設計小結(jié) 29 五、 參考文獻 29 5 一 序言 化工原理課程設計是綜合運用《化工原理》、《物理化學》、《化工制圖》等所學課程的知識，完成一個單元設備設計為主的一次性實踐教學。是理論聯(lián)系實際的橋梁，在整個教學中起者培養(yǎng)學生能力的重要作用。通過課程設計，要求更加熟悉工程設計的基本內(nèi)容，掌握化工單元操作設計的主要程序及方法，鍛煉和提高學生綜合運用理論知識和技能的能力，問題分析能力、思考問題能力和計算能力等。 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）中最常用的一種單元操 作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應用。精餾過程在能量劑驅(qū)動下，使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度不同，使易揮發(fā)組分有液相向氣相轉(zhuǎn)化，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)原料混合液中組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，可采用不同的精餾操作方式。 本設計為苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設計，即采用連續(xù)操作方式用精餾塔來扽李易揮發(fā)組分的苯和不易揮發(fā)的甲苯。 6 二 板式精餾塔設計任務書 一、 設計題目 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設計 二、 設計內(nèi)容及要求 設計方案及流程說明、塔和塔板主要工藝尺寸的設計、塔高、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定、塔板的流體力學驗算、塔板的負荷性能圖。繪制塔設備結(jié)構(gòu)圖、采用繪圖紙徒手繪制。 三、設計計算 設計方案的選定及基礎數(shù)據(jù)的搜集 (1) 本設計任務為分離苯 甲苯混合物。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。其中回流比為最小回流比的 2 倍。塔頂設置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn) 品經(jīng)冷卻后送入儲罐。 其板式塔的簡略圖如下： 7 (2)已知參數(shù) 苯 甲苯混合液處理量， 3t/h；進料熱狀態(tài)，泡點進料；回流比為最小回流比的 2 倍塔頂壓強 4kPa(表壓） 。熱源是低壓飽和水蒸汽；單板壓降為 。 XF=， XD=， XW= 。 α = 8 (3)基礎數(shù)據(jù)如下。 表 1 苯 甲苯的物理性質(zhì) 項目 分子式 相對分子質(zhì)量 Mr 沸點 /℃ 臨界溫度tc/℃ 臨界壓強pc/kPa 苯 66HC 甲苯 356 HCHC ? 表 2 苯 甲苯的液相密度 溫度 t/℃ 80 90 100 110 120 苯L? /（ kg/ 3m ) 815 甲苯,L? /（ kg/ 3m ) 810