化工原理筛板塔设计方案.doc

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1、化工原理筛板塔设计方案第一部分概述一、设计题目：筛板塔设计二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计三、设计条件：1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨；2、产品苯含量不低于96%；3、残液中苯含量不高于1%；4、操作条件：精馏塔的塔顶压力：4kPa（表压）进料状态：自选回流比：自选加热蒸汽压力：101.33kPa（表压）单板压降：不大于0.7kPa（表压）全塔效率：ET=52%5、设备型式：筛板塔6、设备工作日：300天/年，24h连续运行四、设计容和要求：序号设计容要求1工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等2结构设计塔高、塔径

2、、溢流装置及塔板布置、接口管的尺寸等3流体力学验算塔板负荷性能图4冷凝器的传热面积和冷却介质的用量计算5再沸器的传热面积和加热介质的用量计算6计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图7编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等五、工艺流程图原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷

3、凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。以测量物流的各项参数。见附图。第二部分工艺设计计算一、设计方案的确定本设计任务书为分离苯-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，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。二、精馏塔的物料衡算

4、1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数苯的摩尔质量甲苯的摩尔质量2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量3.物料衡算原料处理量总物料衡算苯物料衡算联立解得三、塔板数的确定1.理论板层数的求取苯-甲苯属理论物系，可采用图解法求理论板层数。①由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据，绘出x-y图,见图表1常压下苯——甲苯的气液平衡数据温度t℃液相中苯的摩尔分率x气相中苯的摩尔分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7

5、520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0②求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。在图中对角

6、线上，自点e（0.45，0.45）做垂线，ef即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为：，故最小回流比为：取操作回流比为：③求精馏塔的气、液相负荷④求操作线方程精馏段操作线方程提馏段操作线方程⑤图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，求解结果为：总理论板层数，进料板位置2.实际板层数的求取精馏段实际板层数：提馏段实际板层数：四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算。1.操作压力计算塔顶操作压力每层塔板压降进料板压力精馏段平均压力提馏段平均压力Pn=(112.3+121.4)/2=116.85KPa2.操作温度计算依据操作

7、压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸汽压由安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下:塔顶温度进料板温度精馏段平均温度同理，提馏段平均温度tn=（94.52+99.5）/2=97℃3.平均摩尔质量计算⑴塔顶摩尔质量计算：由⑵进料板平均摩尔质量计算由图解理论板，得查平衡曲线，得⑶提馏段平均摩尔质量4.平均密度计算⑴气相平均密度计算由理想气体状态方程计算，即⑵液相平均密度计算液相平均密度依下式计算：①塔顶液相平均密度计算：由，查手册得②进料板液相平均密度计算由，查手册得进料板液相的质量分数计算③精馏段液相平均密度为5.液相平均

8、表面力计算液相平均表面力依下式计算，即⑴塔顶液相平均表面力计算由，查手册得⑵进料板液相平均表面力计算由，查手册得精馏段液相平均表面力为：