【正文】 苯甲苯分離過程篩板式精餾塔設(shè)計方案第一章 概述化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿足儲存，運輸，加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。 精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應用。精餾過程在能量計的驅(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相分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移。實現(xiàn)原料混合物中各組成分離該過程是同時進行傳質(zhì)傳熱的過程。本次設(shè)計任務為設(shè)計一定處理量的分離苯和甲苯混合物精餾塔。篩板式精餾塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀50年代起對篩板式精餾塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法。與泡罩塔相比，篩板式精餾塔具有很多優(yōu)點，其生產(chǎn)能力（20%—40%）塔板效率（10%—50%）而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減少40%左右，安裝、維修都較容易。[1]在本設(shè)計中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低。合理的設(shè)計和適當?shù)牟僮骱Y板塔能滿足要求的操作彈性，而且效率高。采用篩板可解決堵塞問題，適當控制漏液。篩板塔是最早應用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，五十年代之后，通過大量的工業(yè)實踐逐步改進了設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)。近年來與浮閥塔一起成為化工生產(chǎn)中主要的傳質(zhì)設(shè)備。為減少對傳質(zhì)的不利影響，可將塔板的液體進入?yún)^(qū)制成突起的斜臺狀，這樣可以降低進口處的速度，使塔板上氣流分布均勻。篩板塔多用不銹鋼板或合金制成，使用碳鋼的比較少。實際操作表明，篩板在一定程度的漏夜狀態(tài)下操作使其板效率明顯下降，其操作的負荷范圍比泡罩塔窄，但設(shè)計良好的塔其操作彈性仍可達到23?；ぴ碚n程設(shè)計是培養(yǎng)學生化工設(shè)計能力的重要教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟合理性。在設(shè)計過程中應考慮到設(shè)計的業(yè)精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟合理，冷卻水進出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對操作費用和設(shè)備費用均有影響，因此設(shè)計是否合理的利用熱能等直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的經(jīng)濟問題。[2]本課程設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計過程的物料衡算，塔工藝計算，塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計以及校核。在一常壓操作的連續(xù)精餾塔內(nèi)分離苯甲苯混合液。， (苯的質(zhì)量分數(shù))，（質(zhì)量分數(shù)）。 圖11設(shè)計條件圖操作壓力進料熱狀態(tài)回流比單板壓降全塔效率建廠地址塔頂常壓4 kPaq=1自選ET=60%武漢地區(qū)試根據(jù)上述工藝條件作出篩板塔的設(shè)計本設(shè)計任務為分離苯甲苯混合物。對于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點溫度下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。第二章 篩板精餾塔工藝計算 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分數(shù) 苯的摩爾質(zhì)量 甲苯的摩爾質(zhì)量 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 物料衡算 原料處理量總物料衡算 苯物料衡算 聯(lián)立解得D= W= 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù)的求取 ℃，℃.用Antoine方程計算飽和蒸汽壓其中，苯 A= B= C=甲苯 A= B= C=苯 甲苯 當t=℃時，Pa=，Pb= kPa；當t=℃時，Pa=，Pb= kPa℃時， ℃時， ===得相平衡方程： 則故最小回流比： ， 各段操作線方程的求?。? 精餾段操作線方程為： 提餾段操作線方程： 兩操作線交點橫坐標為 由逐板計算法得 總理論板塔數(shù)=13塊(包括再沸器)進料位置=7 精餾段板數(shù) 6塊 提餾段板數(shù) 7塊 實際板層數(shù)的求取 實際板數(shù)求取：ET=60%精餾段：N精=6/=10提餾段：N提=7/=≈12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力計算 塔頂操作壓力：=每層塔板壓降: =進料板壓力: 精餾段的平均壓力: 每層塔板壓降：△p = 塔釜操作壓力：提餾段的平均壓力： 操作溫度計算（由試差法計算） 則℃,℃,℃ 精餾段的平均溫度：℃以求的進料板的溫度為℃塔釜氣相組成： 試差計算得：℃則提餾段的平均操作溫度：℃ 平均摩爾質(zhì)量計算 由，由逐板計算法得進料板上汽液組成，由逐板計算法得 精餾段的平均摩爾質(zhì)量：由℃， 精餾段平均溫度 查得由，則與之平衡的氣相組成：以求出進料板： 提餾段的平均摩爾質(zhì)量： 平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 液相平均密度依下式計算，即 計算公式：塔頂液相平均密度的計算： 進料板液相平均密度的計算： 精餾段的液相平均密度： a,氣相平均密度的計算由理想氣體狀態(tài)方程，即b,液相平均密度計算液相平均密度依下式計算，即進料板的平均密度已求出為：塔釜液相平均密度的計算：由℃，查有機液體表面張力共線圖得 塔釜的液相質(zhì)量分數(shù)提餾段液