【正文】 化工原理課程設(shè)計(jì)題目：用常規(guī)精餾方法常壓下分離甲苯和二甲苯（29）－進(jìn)料摩爾組成甲苯90%、二甲苯10%，生產(chǎn)能力5萬(wàn)噸原料/年原料：甲苯 98%(摩爾分率，下同) 二甲苯 98%已知：原料距塔約80米，生產(chǎn)能力5萬(wàn)噸原料/年（實(shí)際按年生產(chǎn)時(shí)間按8000小時(shí)計(jì)）設(shè)計(jì)要求：確定輸送管徑（標(biāo)準(zhǔn)）選泵 確定飽和液體進(jìn)料的溫度 塔板數(shù)、進(jìn)料位置、回流比、回流量（質(zhì)量流量）（自然回流比無(wú)需泵）、塔頂溫、度、冷凝器負(fù)荷、換熱器傳熱面積、冷卻水用量（冷卻水進(jìn)出口溫差為10℃） 塔釜溫度、再沸器負(fù)荷、換熱器傳熱面積、蒸汽用量（蒸汽與塔釜液相的溫差至少為10℃）設(shè)計(jì)報(bào)告的形式：（表和圖要有表序與表名、圖序與圖名；以1組分為例進(jìn)行計(jì)算）設(shè)計(jì)目的物料恒算(進(jìn)料、塔頂產(chǎn)品及塔釜產(chǎn)品的流量㎏/h；濃度mol分率，表格)熱量恒算（進(jìn)料、塔頂產(chǎn)品及塔釜產(chǎn)品溫度、焓值，表格）設(shè)備一覽表（設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)等）技術(shù)參數(shù)一覽表（進(jìn)料溫度、塔頂溫度、塔釜溫度、壓力等，表格）工藝流程圖目錄摘要 3第一章 前言 4 精餾及精餾流程 4 精餾的分類(lèi) 52．流程短，設(shè)備投資費(fèi)用少；耗能量低，收率高，操作費(fèi)用低； 5 精餾操作的特點(diǎn) 5 5 5 6第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 7 7 7 進(jìn)料狀態(tài) 7 8 8 8 9 9第三章塔的工藝尺寸的計(jì)算 10 10 10 10 10 塔板數(shù)的確定 11 11 最小回流比及操作回流比計(jì)算 11 逐板法求塔板數(shù) 12 13 精餾塔有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 13 操作壓力計(jì)算 13 操作溫度的確定 14 14 15 16 16 17 18 塔徑的計(jì)算 18 19 塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 20 21第四章 熱量恒算 22 熱量恒算 22 塔頂冷凝器熱負(fù)荷 23 塔頂冷凝器熱負(fù)荷 23 23第五章流體輸送機(jī)械及管內(nèi)流體流動(dòng) 24 24附錄 26參考文獻(xiàn) 262主要符號(hào)說(shuō)明 263．主要符號(hào)說(shuō)明 27 27設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 29精餾工藝流程圖 29摘要化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)合理性。板式精餾塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀(jì)50年代起對(duì)板式精餾塔進(jìn)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(jì)方法。與泡罩塔相比，板式精餾塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力（20%——40%）塔板效率（10%——50%）而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤(pán)造價(jià)減少40%左右，安裝，維修都較容易。而在板式精餾塔中，篩板塔有結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右，處理能力大等優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮更符合本設(shè)計(jì)的要求。本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過(guò)程的物料衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。關(guān)鍵字： 板式塔 熱量恒算 物料恒算 第一章 前言 精餾及精餾流程精餾是多級(jí)分離過(guò)程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過(guò)程。因此可是混合物得到幾乎完全的分離。精餾可視為由多次蒸餾演變而來(lái)的。精餾操作廣泛用于分離純化各種混合物，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中尤為常見(jiàn)的單元操作。化工成產(chǎn)中，精餾主要用于以下幾種目的:1．獲得餾出液塔頂?shù)漠a(chǎn)品；2．將溶液多級(jí)分離后，收集餾出液，用于獲得甲苯等；3．脫出雜質(zhì)獲得純凈的溶劑或半成品，如酒精提純，進(jìn)行精餾操作的設(shè)備叫做精餾塔。精餾過(guò)程中采用連續(xù)精餾流程，原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔頂上部下降的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過(guò)程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品，部分汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。根據(jù)精餾原理可知，單有精餾塔還不能完成精餾操作，必須同時(shí)擁有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還有配原料液，預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。 精餾的分類(lèi)按操作方式可分為:間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)精餾過(guò)程都是采用連續(xù)穩(wěn)定的操作過(guò)程?；ぶ械木s操作大多數(shù)是分離多組分溶液。多組分精餾的特點(diǎn)：1．能保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足工藝要求，生產(chǎn)能力大；32 / 322．流程短，設(shè)備投資費(fèi)用少；耗能量低，收率高，操作費(fèi)用低；3. 操作管理方便。 精餾操作的特點(diǎn) 從上述對(duì)精餾過(guò)程的簡(jiǎn)單介紹可知，常見(jiàn)的精餾塔的兩端分別為汽化成分的冷凝和液體的沸騰的傳熱過(guò)程，精餾塔也就是一種換熱器。但和一般的傳熱過(guò)程相比，精餾操作又有如下特點(diǎn)： 精餾的溶液中含有沸點(diǎn)不同的溶劑，在相同的壓力下溶液的蒸汽壓較同溫度下純?nèi)軇┑钠瘔旱停谷芤旱姆悬c(diǎn)高于醇溶液的沸點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為沸點(diǎn)的升高。在加熱汽化溫度一定的情況下，汽化溶液時(shí)的傳熱溫差必定小于加熱純?nèi)軇┑募儨夭睿胰芤旱臐舛仍礁撸@種影響也越顯著。 精餾溶液本身具有某些特性，如某些物料在加入到溶液中時(shí)可與溶液中的某一組分或幾組分形成恒沸液等。如何利用物料的特性和工藝要求，選擇適宜的精流流程和設(shè)備是精餾操作彼此需要知道和必須考慮的問(wèn)題。 精餾汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸汽。如何充分利用熱量提高加熱蒸汽的利用率是精餾操作需要考慮的另一個(gè)問(wèn)題。第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)任務(wù)為甲苯鄰二甲苯混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)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)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的