苯-甲苯浮阀式精馏塔的计算与设计全套.doc

吉林化工学院化 工 原 理 课 程 设 计题目： 苯—甲苯连续精馏塔设计 化工原理课程设计任务书 一、设计题目：苯—甲苯连续精馏塔设计 二、原始数据及条件 原 料：苯的含量Xf0为37%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶苯的含量Xd0不低于95.5% 塔底苯的含量Xw0不高于1% 建厂地址：吉林市 三、设计要求 （一）编制一份设计说明书，主要内容包括： 1、前言 2、流程的确定和说明（附流程简图） 3、生产条件的确定和说明 4、精馏塔的设计计算 5、附属设备的选型和计算 6、设计结构列表 7、设计结果的讨论和说明 8、注明参考和使用的设计资料 9、结束语 （二）绘制一个带控制点的工艺流程图 （三）绘制精馏塔的工艺条件图 四、设计日期：2010年11月08日至2010年12月13日 目 录 任务书 1 摘 要 Ⅱ 第 1 章 绪论 2 1.1 设计流程 2 1.2 设计思路 2 第 2 章 精馏塔的工艺设计 4 2.1 产品浓度的计算 4 2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 5 2.3 物料衡算 5 2.4 精馏段和提馏段操作线方程 6 2.5 逐板法确定理论板数及进料位置（编程） 6 2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 7 第 3 章 精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 8 3.1 物性数据计算 8 3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 10 3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 12 3.4 塔板流体力学校核 15 3.5 塔板符合性能图 17 第 4 章 热量衡算 21 4.1 热量衡算示意图 21 4.2 热量衡算 21 第 5 章 塔附属设备的计算 25 5.1 筒体与封头 25 5.2 除沫器 25 5.3 裙座 25 5.4 塔总体高度的设计 25 5.5 换热器（进料预热器或产品冷却器）的设计计算 26 5.6 进料管的设计 27 5.7 泵的选型 27 5.8 贮罐的计算 28 第 6 章 结论 29 6.1 结论 29 6.2 主要数据结果总汇 29 结 束 语 30 参考文献 31 附录1主要符号说明 32 附录2 程序框图 34 附录3 精馏塔工艺条件图 35 附录4 生产工艺流程图 36 教 师 评 语 37 摘 要 本次化工原理课程设计，设计出了苯—甲苯得分离设备—连续浮阀式精馏塔。进料摩尔分数为0.41，使塔顶产品苯的摩尔含量达到0.965，塔底釜液摩尔分数为0.035。 综合工艺方便，经济及安全多方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对苯—甲苯溶液进行分离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为12块，其中精馏段塔板数为5块，提馏段塔板数为7块。根据经验是算得全塔效率为0.538，塔顶使用全凝器，泡点回流。精馏段实际板数为10块，提馏段实际板数为13块，实际加料板位置在第11块板。由精馏段的工艺计算得到塔经1m，塔总高16.7m。通过流体力学验算表明此塔的工艺尺寸符合要求，由负荷性能图可以看出此精馏塔有较好的操做性能，精馏段操作弹性为1.48。 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。用133.3℃饱和水蒸气加热，饱和水蒸气走壳程，进料液走管程。 关键词：苯—甲苯 浮阀精馏 物料衡算 绪论 设计流程 本设计任务为分离苯——甲苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 设计流程框图如下： 任务书上规定的生产任务长期固定，适宜采用连续精流流程。贮罐中的原料液用机泵加入精馏塔；塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液；精馏塔塔顶设有全凝器，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出到产品罐。简易流程如下，具体流程见附图。 1-原料罐，2-进料罐，3-苯、甲苯精馏塔，4-塔顶全凝器，5-再沸器 设计思路 本次课程设计的任务是设计苯—甲苯精馏塔，塔型为浮阀式板塔，进料为两组份进料，且苯与甲苯的挥发度有明显差别，可用一个塔进行精馏分离。 要分离的组分在常压下均是液体，因此操作在常压下即可进行，进料为泡点进料，需预热器。同时在塔顶设置冷凝器，在塔底设置再沸器，由于塔顶不许汽相出料，故采用全凝，又因所设计的塔较高，应用泵强制回流。 1.2.1加热方式 本设计的加热方式为塔底间接加热。 1.2.2回流比的选择 选择操作回流比为最小回流比的2倍。 1.2.3塔顶冷