【正文】 成績 化工原理課程設計 設計說明書 設計題目 ： 萬噸 /年苯 — 甲苯連續(xù)精餾裝置工藝設計 姓 名 xxx 班 級 應 化 103 學 號 xxxxxxxx 完成日期 20xx0706 指導教師 梁伯行 化工原理課程設計任務書 一、設計說明書題目 (萬噸 /年 ) 苯 — 甲苯連續(xù)精餾裝置工藝設計說明書 二、設計任務 （ 1）處理量 :3 班 (1500 + 學號 200)kg/h（每年生產時間按 330 天計算）；本人學號 03，則處理量為 2100kg/h,生產時間為 7920h。 （ 2）原料組成 :(3 班 ) 含苯為 (質量分率 )； （ 3）進 料熱狀 況參數 :（ 3 班）為 ； （ 4） 產品組成：塔頂產品，含苯 (質量分率，下同 )；塔底產品，含苯 ； （ 5）塔頂采用 30℃的冷回流，冷卻水溫度 25℃，回用循環(huán)水溫度 45℃；塔底重沸器加熱介質為比密度 的柴油，進口溫度 290℃，出口溫度 160℃； （ 6）其它用于經濟評價參數：加工純利潤 600 元 /噸原料油，操作費用計量：料液輸送 3 元 /噸，冷卻水 16 元 /噸，熱載體 (柴油 )160 元 /噸；固定資產計量：傳熱面積 4000 元 /平方米 , 泵 1200 元 /(立方米 /小時 ) ； 5000 元 /(立方米塔體 )； 3000 元 /(平方米 F1 型浮閥 (重閥 ) 塔板 ) 。裝置使用年限 15年。 三、 設計說明書目錄 (主要內容 ) 要求 ； ，任務書頁； 1) 裝置流程概述， 2) 裝置物料平衡， 3) 精餾塔操作條件確定， 4) (適宜回流比 /最小回流比 )為 時理論塔板數及進料位置， 5) 精餾塔實際主要工藝 尺寸， 6) 精餾塔塔頂第二板、進料口上等三板和進料口下等二板塔板結構參數 ， 7) 精餾塔結構參數匯總表和精餾塔結構簡圖 (A3 圖 ) ， 8) 裝置熱衡算， 9) 裝置經濟效益和工藝設計評價。 四、參考書目 1．化工原理課程設計指導； 2．夏清等編化工原理 (上 ) 、 ( 下 ) 20xx 年修訂版； 3．化工工藝設計圖表； 4．煉油工藝設計手冊浮閥塔分冊。 目錄 二、設計方案的確定 處理量確定 依設計任務書可知，處理量為 : 2100kg/h,生產時間為 7920h 設計 題目與設計進程 該次設計題目： 萬噸 /年苯 — 甲苯連續(xù)精餾裝置工藝設計。 本次設計為倆周，安排如下：表 21. 進程表 找數據與上課 全部設計計算 畫圖 寫說明書 第一周的周一、二 第一周的周三到周日 第二周的周一到周四 剩余時間 2 .3 概述 塔設備是煉油、化工、石油化工等生產中廣泛應用的氣液傳質設備。根據塔內氣液接觸部件的結構型式，可分為板式塔和填料塔。板式塔大致可分為兩類：有降液管的塔板 和 無降液管的塔板 。 工業(yè)應用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。 浮閥塔廣泛用于 精餾、吸收和解吸等過程。其主要特點是在塔板的開孔上裝有可浮動的浮閥，氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水平地進入塔板上液層進行兩相接觸。浮閥可根據氣體流量的大小而上下浮動，自行調節(jié)。浮閥塔的主要優(yōu)點是生產能力大，操作彈性較大，塔板效率高，氣體壓強降及液面落差較小，塔的造價低，塔板結構較泡罩塔簡單 .浮閥塔由于氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾帶量小 (因氣體水平吹出之故 )，塔板效率較高，生產能力較大。浮閥塔應用廣泛，對液體負荷變化敏感，不適宜處理易聚合或者含有固體懸浮物的物料，浮閥塔涉及液體均布問題在氣液接觸需冷卻時會使結構復雜 板式塔的設計資料更易得到，便于設計和對比，而且更可靠。浮閥塔更適合，塔徑不是很大，易氣泡物系，腐蝕性物系，而且適合真空操作 。 塔設備的工業(yè)要求 總的要求是在符合生產工藝條件下，盡可能多的使用新技術，節(jié)約能源和成本，少量的污染。精餾塔對塔設備的要求大致如下： 一：生產能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產生液泛等不正常流動。二：效率高：氣液兩相在塔內保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質效率。 三：流體阻力?。毫黧w通過塔設備時阻力降小，可以節(jié)省動力費用，在減壓操作是時，易于達到所要求 的真空度。 四：有一定的操作彈性：當氣液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。 五：結構簡單，造價低，安裝檢修方便。 六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等 . 工藝流程如下 ： 苯與甲苯混合液（原料儲罐） → 原料預熱器 → 浮閥精餾塔（塔頂： → 全凝器 → 分配器 → 部分回流，部分進入冷卻器 → 產品儲罐） (塔釜：再沸器 → 冷卻器 → 產品進入儲罐） 三、裝置流程說明 本方案主要是采用板式塔，苯和甲苯的原料混合物進入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進 入原料預熱器，在原料預熱器中加熱到 度，然后，原料從進料口進入到精餾塔中?；旌衔镏屑扔袣庀嗷旌衔铮钟幸合嗷旌衔?，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進入到塔頂產品冷卻器中，停留一定的時間然后進入苯的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不 斷重復前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與甲苯的分離。 本次設計的要求是先算出最小回流比，然后隨意選三個系數得到三個回流比，最后比較那個最好，而不是找出最佳的回流比。 精餾塔設計 工藝條件的確定 苯與甲苯的基礎數據 表 31 相平衡數據 溫度 /℃ 85 90 95 100 105 POA /Kpa POB /Kpa 40 46 54 86 ? x 0 y 0 表 32 苯與甲苯的物理性質 項目 分子式 相對分子量 沸點 /℃ 臨界溫度 /℃ 臨界壓力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C6H5CH3 表 33 Antoine 常數值 組分 A B C 苯 甲苯 表 34 苯與甲苯的液相密度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 )//( 3, mkgL 苯? 810 )//( 3, mkgL 甲苯? 815 表 35 液體的表面張力 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ）（苯 mmN //? ）（甲苯 mmN //? 表 36 液體的黏度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ）苯（ smpL a.,? ）甲苯（ smpL a.,? 表 液體的汽化熱 ? 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ? 苯 /(KJ/Kg) ? 甲苯 /(KJ/Kg) 溫度的條件： 假定常壓，作出苯 — 甲苯混合液的 txy 圖，如后附圖所示。依任務書，可算出： xf=()/(+)=。 同理， xD=， xw= 查 txy 圖可得， tD=℃ ,tW=℃ ,tF=℃ 精餾段平均溫度 tm=（ ） 1/2=℃ 操作壓力選定 最低操作壓力：取回流罐物料的溫度為 45℃，查手冊得 POA =，POB = XD=(PminPOB)/(POA POB)=,可得 Pmin=塔頂操作壓 力 P= 精餾塔物料恒算 摩爾分數 由以上可知，摩爾分數為 xf=， xD=， xw= 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾量 MF=xFMA+(1xF)MB= +（ ） = kg/kmol ， MD=xDMA+(1xD)MB= +() =， MW=xWMA+(1xW)MB= +() = kg/kmol 質量物料恒算與負荷計算及其結果表 總物料衡算 D+W=2100 kg/h 易揮發(fā)組分物料衡算 += 2100 聯立（ 1）、（ 2）解得： F=2100 kg/h = kg/s = 萬噸 /年 F=2100/ = kmol/h = W=1174