畢業(yè)設(shè)計(jì)---苯和乙苯的精餾塔設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-06 18:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .......................................................... 25 致 謝 .............................................................................................................................................. 26 第一章 苯 乙苯的精餾塔設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是 “ 化工 單元操作 ” 課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)先修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練，在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用，通過課程設(shè)計(jì)就以下幾個(gè)方面要求學(xué)生加強(qiáng)訓(xùn)練 。 。 2．樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng) 條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì) 思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問題的能力。 3．迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算（包括電算） 和計(jì)算機(jī)繪圖 的能力。 4．用簡(jiǎn)潔文字清晰表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。 設(shè)計(jì)題目 一臺(tái)分離苯和乙苯雙組分均相混合液常壓 (1atm)連續(xù)精餾浮閥塔 主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 項(xiàng)目 分子式 分子量 沸點(diǎn)℃ 臨界溫度℃ 臨界壓強(qiáng) Pa 苯 A C6H6 78． 11 80． 1 288． 5 乙苯 B C8H10 106． 16 136． 2 348． 57 4307． 7 飽和蒸汽壓為 P* 苯和乙苯的飽和蒸汽壓可用 Antoire方程計(jì)算 即㏑ P*=A CTB? 其中 P* 單位為 mmHg,T 單位為 K 表 2. 組分 A B C 苯 乙苯 表 （ mN/m） t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 σ mN/m σ乙苯 表 (mpa s) t/℃ 0 20 40 60 80 100 120 140 μ L 苯 μ L 乙苯 表 L（ kg/m3） t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 ρ L 苯 877． 4 857． 3 836． 6 815． 0 792． 5 768． 9 744． 1 ρ L 乙苯 867． 7 849． 8 831． 8 813． 6 795． 2 776． 2 756． 7 表 （ kj/kg） t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 г苯 431． 1 420． 0 г乙苯 表 間距 塔徑 D/m 板間距 Ht/mm 200300 250350 300450 350600 400600 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程說(shuō)明 本方案主要是采用浮閥塔。 精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： 1：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。 2：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傳質(zhì)效率。 3：流體阻力小：流體通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。 4：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 5：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。 6 ：能滿足某些工藝的特性 ： 腐蝕性熱敏性 ， 起泡性等。 浮 閥塔的優(yōu)點(diǎn)是： 1． 生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積 大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～ 40%，與篩板塔接近。 2． 操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。 3． 塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 4． 氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 5． 塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～ 80%，但是比篩板塔高 20%～ 30%。 6． 但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上 ），所以一般采用不銹鋼 做 成，致使浮閥造價(jià)昂貴，推廣受到一定限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來(lái)，浮閥塔的推廣并不是越 來(lái)越 廣。 近幾十年來(lái)，人們對(duì)浮閥塔的研究越來(lái)越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來(lái)越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比較合適。 流程示意圖 ： 冷凝器 → 塔頂產(chǎn)品冷卻器 → 苯的儲(chǔ)罐 → 乙 苯 ↑↓ 回流 原料 → 原料罐 → 原料預(yù)熱器 → 精餾塔 ↑ 回流 ↓ 再沸器 ← → 塔底產(chǎn)品冷卻器 → 苯的儲(chǔ)罐 → 乙 苯 第二章 工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) . 物料衡算及塔板數(shù)的確定 全塔物料衡算 F=D+W FxF=DxD+Wxw 原料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的摩爾分率 : 苯的摩爾質(zhì)量 :MA= kg/kmol 乙苯的摩爾質(zhì)量 :MB= kg/kmol 原料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF= +() = kg/kmol MD= +() = kg/kmol MW= +() = kg/kmol xF== = kmol/h xD = kmol/h xW= = kmol/h XF、 XD、 XW─原料產(chǎn)品、殘液的摩爾分?jǐn)?shù) 因?yàn)?F= + =可知 D= W=FD== 相對(duì)揮發(fā)度 a 的計(jì)算 苯和乙苯在某些溫度 t下蒸汽壓 PA176。 ,PB176。及所對(duì)應(yīng)的α，對(duì)于理想溶液α =PA176。/PB176。表 8 t 0AP 0BP ? x y —— 1 1 84 88 92 26 96 100 180 104 200 39 108 115 120 125 2540 556 130 2835 639 135 3165 735 3294 760 0 0 相對(duì)揮發(fā)度可取表中 x=0(α =)和 x=1(α =)時(shí)的α的幾何平均值 α = = 平衡線， q 線，精餾段操作線，
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