【正文】 南京工業(yè)大學(xué)《化工原理》課程設(shè)計設(shè)計題目 苯和甲苯體系浮閥精餾塔的設(shè)計 學(xué)生姓名 張志琪 班級、學(xué)號 浦化工0909 指導(dǎo)教師姓名 馮暉 李衛(wèi)星 課程設(shè)計時間2011年12月19日2011年12月31日 課程設(shè)計成績百分制 權(quán)重設(shè)計說明書、計算書及設(shè)計圖紙質(zhì)量，70%獨(dú)立工作能力、綜合能力、設(shè)計過程表現(xiàn)、設(shè)計答辯及回答問題情況，30%設(shè)計最終成績（五級分制）指導(dǎo)教師簽字 化學(xué)化工學(xué)院課程名稱 化工原理課程設(shè)計 設(shè)計題目 苯和甲苯體系浮閥精餾塔的設(shè)計 學(xué)生姓名 張志琪 專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級學(xué)號 P1001090919 設(shè)計日期 2011 年 12 月 19 日至 2011 年 12 月 31日設(shè)計條件及任務(wù)：進(jìn)料流量 ：F=230 kmol/h 進(jìn)料組成 ：ZF=（摩爾分率） 進(jìn)料熱狀態(tài) ：冷液進(jìn)料（tF=℃）設(shè)計體系： 苯和甲苯二元體系設(shè)計條件: 塔頂組成XD≥99% 塔底組成XW≦% 指導(dǎo)教師 馮暉 李衛(wèi)星 2011 年 12 月 31 日 前 言化學(xué)工業(yè)中塔設(shè)備是化工單元操作中重要的設(shè)備之一，化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的諸如吸收、解吸、精餾、萃取、增濕、減濕等單元操作中，精餾操作是最基本的單元操作之一，它是根據(jù)混合液中各組分的揮發(fā)能力的差異進(jìn)行分離的。 塔設(shè)備一般分為級間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。一般，與填料塔相比，板式塔具有效率高、處理量大、重量輕及便于檢修等特點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，阻力降較大。在各種塔型中，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。浮閥塔的特點(diǎn)：1．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～40%，與篩板塔接近。 2．操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動范圍比篩板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 4．氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 5．塔的造價較低，浮閥塔的造價是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～30。 但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價昂貴，推廣受到一定限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。 近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計浮閥塔比較合適。本次設(shè)計就是針對苯甲苯體系，而進(jìn)行的常壓浮閥精餾塔的設(shè)計及其輔助設(shè)備的選型。由于此次設(shè)計時間緊張，本人水平有限，難免有遺漏謬誤之處，懇切希望各位老師指出，以便訂正。 2011年12月 目 錄第1章 概述 u 塔設(shè)備概述 ……………………………………………………(6)u 化工生產(chǎn)對塔設(shè)備的要求 ……………………………………(6)u 塔設(shè)備的選用 …………………………………………………(7)u 浮閥塔的優(yōu)點(diǎn) …………………………………………………(7)第二章 總體設(shè)計方案 u 操作壓強(qiáng)的選擇 ………………………………………………(8)u 物料的進(jìn)料狀態(tài) ………………………………………………(8)u 塔釜的加熱方式 ………………………………………………(8)u 回流方式 ………………………………………………………(8)第3章 精餾工藝流程圖 …………………………………………………………(9)第4章 理論板數(shù)的確定 ……………………………………………………… (10)u …………………………………………………… (10)u 物系相平衡數(shù)據(jù) …………………………………………… (10)u q值的計算 ………………………………………………… (10)u 回流比的確定 ……………………………………………… (11) α值的確定 …………………………………………… (11) e點(diǎn)的確定 …………………………………………… (11) 最小回流比Rmin的確定 …………………………………(11) 操作回流比Ropt的確定 …………………………………(12)u 理論板數(shù)的確定 …………………………………………… (12) 精餾段與提留段的汽液相流率 ……………………… (12) 精餾段與提留段方程的確定 ………………………… (12) 逐板計算法計算理論板數(shù) …………………………… (12)u 實(shí)際板數(shù)的確定 …………………………………………… (14) 全塔效率ET的計算 …………………………………… (14) 實(shí)際板數(shù)的確定 ……………………………………… (14)第五章 塔體主要工藝尺寸的設(shè)計計算 ……………………………………… (14)u 塔體設(shè)計所需的有關(guān)物性數(shù)據(jù)計算 ……………………… (14)u 精餾段塔徑塔板的設(shè)計計算 ……………………………… (18) 塔板參數(shù)的計算和選擇 ………………………………(18) 流體力學(xué)校驗(yàn) …………………………………………(23) 負(fù)荷性能圖 ……………………………………………(26)u 精餾段塔徑塔板的設(shè)計計算 ……………………………… (28) 塔板參數(shù)的計算和選擇 ………………………………(28) 流體力學(xué)校驗(yàn) …………………………………………(33) 負(fù)荷性能圖及操作彈性計算 …………………………(37)u 塔體主要工藝尺寸的匯總 ………………………………… (39)第六章 輔助設(shè)備設(shè)計 …………………………………………………………(41)u 塔頂全凝器的計算與選型 …………………………………(41)u 塔底再沸器的計算與選型 …………………………………(45) 塔底再沸器的介紹 ……………………………………(45) 塔底再沸器的設(shè)計 ……………………………………(47)u 其他輔助設(shè)備的計算與選型 ………………………………(48) 各類接管的計算與選型 ………………………………(48) 泵的計算與選型 …………………………………… (51)第7章 結(jié)論 …………………………………………………………………… (54)u 設(shè)計感想 ……………………………………………………( 54)u 致謝 ………………………………………………………… (55)u 參考文獻(xiàn) …………………………………………………… (55)第1章 概述 塔設(shè)備概述塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)，石油工業(yè)，石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可以使氣（汽）液液兩相之間進(jìn)行充分接觸，達(dá)到相際接觸傳熱及傳質(zhì)的目的。在塔設(shè)備中能進(jìn)行的單元操作有：精餾，吸收，解吸，氣體的增濕及冷卻等。在化工，石油化工及煉油廠中，塔設(shè)備的性能對整個裝置的產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面，都有重大的意義。在化工和石油化工的生裝置中，%左右，%；它所耗的鋼材在各累工藝設(shè)備中所占的比例也較多，%，%。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究，對化工，煉油工業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。 化工生產(chǎn)對塔設(shè)備的要求塔設(shè)備除了應(yīng)該滿足特定的化工工藝條件（如溫度，壓力，耐腐蝕）外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求還應(yīng)該達(dá)到下列要求：1）生產(chǎn)能力大，及氣體處理量大。2）高的傳質(zhì)，傳熱效率，氣液有充分的接觸空間，接觸時間和接觸面積。3）操作穩(wěn)定，操作彈性大，即氣液負(fù)荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)