分離苯甲苯混合液的浮閥板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)方案(已修改)
2025-05-07 13:25 本頁(yè)面
【正文】 分離苯甲苯混合液的浮閥板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案的選擇和論證 1 設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯__甲苯混合物。對(duì)于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)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(chǔ)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2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。塔板工藝計(jì)算流體力學(xué)驗(yàn)算全塔熱量衡算塔負(fù)荷性能圖塔附屬設(shè)備計(jì)算2 設(shè)計(jì)思路在本次設(shè)計(jì)中，我們進(jìn)行的是苯和甲苯二元物系的精餾分離，簡(jiǎn)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(guò)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(guò)程中，熱能利用率很低，有時(shí)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(jì)是在常壓下操作。 因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要選定回流比。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾操作方式。常壓操作。20℃進(jìn)料。間接蒸汽加熱。選R=2Rmin。塔頂選用全凝器。選用浮閥塔。在此使用浮閥塔，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(lái)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(kāi)度，這樣就可以避免過(guò)多的漏液。另外還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，制造方便，塔板開(kāi)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(lái)所研究開(kāi)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(dòng)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(dòng)而自動(dòng)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(shí)間長(zhǎng)，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。第一章 塔板的工藝設(shè)計(jì)（1）苯的摩爾質(zhì)量：甲苯的摩爾質(zhì)量：=（2）原料液平均摩爾質(zhì)量：（3）物料衡算原料液流量： 總物料衡算： 即 易揮發(fā)組分物料衡算：即總物料衡算：D+W=苯物料衡算：+=解得：D=，W= 由文獻(xiàn)[1]中苯與甲苯的汽液平衡組成可以找出算出。如表16 苯—甲苯（）的txy相平衡數(shù)據(jù)苯摩爾分?jǐn)?shù)溫度℃苯摩爾分?jǐn)?shù)溫度℃液相氣相液相氣相===同理可算出其它的從而推出所以平衡線方程因?yàn)?，查表知：，?所以q線方程為：y=。和平衡線方程聯(lián)立求得：取操作回流比。 精餾段操作線方程為：提餾段操作線方程為： 同理可算出如下值：所以第七塊為進(jìn)料板 所以總理論板數(shù)為12塊（不含再沸器），第7塊板上進(jìn)料。由苯甲苯體系的tx（y）圖可知對(duì)應(yīng)的溫度為塔底溫度，查得為℃。同理可查得：℃，由它們的安托因方程[2] 平均塔溫為℃。由經(jīng)驗(yàn)式[3]式中，μ—相對(duì)揮發(fā)度；—加料液體的平均粘度；及μ為塔頂及塔底平均溫度時(shí)的數(shù)值?！姹降恼扯龋?。 甲苯的粘度：。加料液體的平均粘度：厘泊。精餾段實(shí)際板層數(shù)提餾段實(shí)際板層數(shù)(不含再沸器)查苯甲苯體系的tx（y）圖可知：精餾段平均溫度：提餾段平均溫度： 操作壓強(qiáng)塔頂壓強(qiáng) =取每層塔板壓降ΔP=，進(jìn)料板壓強(qiáng)： =+12=塔底壓強(qiáng)：=+24= kPa 精餾段平均操作壓力： 提餾段平均操作壓力：精餾
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