【文章內(nèi)容簡介】 ..........20 塔壁面積計算 .................................................................................................................20 塔板面積計算 .................................................................................................................20 主要塔設(shè)備費(fèi)用計算 ...................................................................................................20 固定資產(chǎn)折舊費(fèi)用 .......................................................................................................20 主要操作費(fèi)計算（ 10年）（ R1為例） ...............................................................................20 ................................................................................................................20 過熱蒸汽的用量費(fèi)用 ....................................................................................................20 設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用的總費(fèi)用 p....................................................................................21 銀行利息后的總成本 P 總 ..............................................................................................21 回流比的選擇 ........................................................................................................................21 六、精餾塔附件 及其重 量計算 ......................................................................................................21 ............................................................................................................................. ...........21 ....................................................................................................................21 進(jìn)料管線管徑 .............................................................................................................. ...21 ................................................................................................................................22 ...................................................................................................................22 七 ．設(shè)計結(jié)果一覽表 ......................................................................................................................錯誤 !未定義書簽。 八 .個人總結(jié)及對本設(shè)計 的評述 .....................................................................................................錯誤 !未定義書簽。 九 .參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................24 十、附圖 .....................................................................................................................................錯誤 ! 5 未定義書簽。 32 一、前言 化工原理課程設(shè)計是理論系實際的橋梁，是讓學(xué) 生體察工程實際問題復(fù)雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設(shè)計，要求我們能夠綜合運(yùn)用化工原理上下冊的基本知識，進(jìn)行融匯貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的設(shè)計任務(wù)，從而得到以化工單元操作為主的化工設(shè)計的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計，我們了解到工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握典型單元操作設(shè)計的主要程序和方法，培養(yǎng)了分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設(shè)計，還可以使我們樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。 二、設(shè)計方案的確定 處理量確定 依設(shè)計任務(wù)書可知，處理量為 :300+6*300=4800Kg/h,4800*7200= 萬噸 /年 設(shè)計題目與設(shè)計進(jìn)程 該次設(shè)計題目為： 萬噸 /年苯 — 甲苯連續(xù)精餾裝置工藝設(shè)計。 本次設(shè)計為倆周，安排如下：表 21. 進(jìn)程表 找數(shù)據(jù)與上課 全部設(shè)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 概述 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(diǎn)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(jìn)入塔板上液層進(jìn)行兩相接觸。浮閥可根據(jù)氣體流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。浮閥塔的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，操作彈性較大，塔板效率高，氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小，塔的造價低，塔板結(jié)構(gòu)較泡罩塔簡單 . 浮閥有盤式、條式等多種，國內(nèi)多用盤式浮閥，此型又分為 F－ 1 型（ V－ 1型）、 V－ 4 型、十字架型、和 A 型，其中 F－ 1 型浮閥結(jié)構(gòu)較簡單、節(jié)省材料，制 造方便，性能良好，故在化工及煉油生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（ JB－ 1118－ 81）。其閥孔直徑為 39mm，重閥質(zhì)量為 33g，輕閥為 25g。一般多采用重閥，因其操作穩(wěn)定性好。 設(shè)計方案 塔設(shè)備的工業(yè)要求 總的要求是在符合生產(chǎn)工藝條件下，盡可能多的使用新技術(shù)，節(jié)約能源和成本，少量的污染。精餾塔對塔設(shè)備的要求大致如下： 一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產(chǎn)生液泛等不正常流動。二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或 6 傳質(zhì)效率。 三：流體阻力?。毫黧w通 過塔設(shè)備時阻力降小，可以節(jié)省動力費(fèi)用，在減壓操作是時，易于達(dá)到所要求的真空度。 四：有一定的操作彈性：當(dāng)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(jié)構(gòu)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(yù)熱器 → 浮閥精餾塔（塔頂： → 全凝器→ 分配器 → 部分回流，部分進(jìn)入冷卻器 → 產(chǎn)品儲罐） (塔釜：再沸器 → 冷卻器 →產(chǎn)品進(jìn)入儲罐） 流程的說明 本方案主要是采用浮 閥塔，苯和甲苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到 度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，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(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進(jìn)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(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一 部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)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(shè)計的要求是先算出最小回流比，然后隨意選三個系數(shù)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。 三、精餾塔設(shè)計 工藝條件的確定 苯與甲苯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 31 相平衡數(shù)據(jù) 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(zhì) 項目 分子式 相對分子量 沸點(diǎn) /℃ 臨界溫度 /℃ 臨界壓力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C6H5CH3 表 33 Antoine 常數(shù)值 組分 A B C 苯 7 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(wù)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 最底操作壓力：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==*=152Kpa 精餾塔物料恒算 摩爾分?jǐn)?shù) 由以上可知，摩爾分?jǐn)?shù)為 xf=， xD=， xw= 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾量 MF=xFMA+(1xF)MB= +（ ） = kg/kmol ， MD=xDMA+(1xD)MB= +() =， MW=xWMA+(1xW)MB= +() = kg/kmol 8 質(zhì)量物料恒算與負(fù)荷計算及其結(jié)果表 總物料衡算 D+W=4800 （ 1） 易揮發(fā)組分物料衡算 +=4800 （ 2） 聯(lián)立（ 1）、（ 2）解得： F=4800 kg/h= kg/s= 萬噸 /年 ,F=4800/= kmol/h=W= kg/h= ,W=D=年 ,D=表 38 物料恒算表 物料 kg/h kg/s 萬噸 /年 kmol/h kmol/s F 4800 D W 塔板數(shù)計算 做 XY 曲線 作出苯與甲苯的 XY圖如后面的附圖所示，因 P= 故可不對 XY 圖進(jìn)行修正 求 Rmin