苯-甲苯精馏塔设计-化工原理课程设计书.doc

化工原理课程设计书 苯—甲苯精馏塔设计 目 录 （一） 化工原理设计任务书 3 （二） 概述 4 一、 精馏基本原理 4 二、 设计方案的确定 4 （三） 塔工艺计算 4 一、 精馏塔物料衡算 5 二、 塔板数确定 5 三、 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 7 四、 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 11 五、 塔板主要工艺尺寸计算 12 六、 筛板的流体力学验算 14 七、 塔板负荷性能图 17 八、 设计结果一览表 23 （四） 辅助设备的设定 24 （五） 设计评述心得 25 （六） 参考书目及附表 26 化工原理设计任务书 一、设计名称： 苯-甲苯精馏塔设计 二、设计条件： 在常压连续精馏塔中精馏分离含苯35%（质量%，下同）的苯-甲苯混合液，要求塔顶流出液中苯的回收率为97%，塔底釜残液中含苯不高于2%。 处理量： 17500 t/a料液组成（质量分数）： 35%，塔顶产品组成（质量分数）： 9%， 塔顶易挥发组分回收率： 99%每年实际生产时间： 设计任务完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。、设计说明书内容1 目录2 概述（精馏基本原理）(１) 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。 (２) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。 (３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 (４) 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。 筛板塔的缺点是： (１) 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 (２) 操作弹性较小(约2～3)。 (３) 小孔筛板容易堵塞。 塔工艺计算 精馏塔物料衡算 1．原料液及塔顶产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 甲苯的摩尔质量  2. 原料液及塔顶产品的平均摩尔质量  3. 由物料衡算计算塔底产品的摩尔分率及平均摩尔质量 原料处理量总物料衡算 28.08=D＋W苯塔顶回收率 (D×0.974)/(F×0.388)=0.99联立解得 D＝11.07 kmol/h W=17.01 kmol/h 式中 F------原料液流量 D------塔顶产品量 W------塔底产品量 由苯物料衡算 28.08×0.388＝0.974×11.07＋×17.01 解得=0.00663 塔板数确定 1．苯-甲苯相对挥发度确定 根据表2计算各温度下相对挥发度，得以下计算结果： T=80.1,=2.53; T=85,=2.54; T=90,=2.51; T=95,=2.46; T=100,=2.41; T=105,=2.37; 由此得平均相对挥发度=2.47 2. 回流比的确定 由于进料为泡点进料，q=1, 3. 精馏塔气液相负荷 4. 求操作线方程 精馏段方程为： 提馏段方程为： 5. 逐板法求理论板数 相平衡方程 = 0.974 =0.938 根据相平衡与操作线方程依次计算得： 0.877；0.894，0.773；0.801，0.620；0.662，0.442； 0.494，0.2830.388 精馏段理论板数n=5 0.283，0.382 根据相平衡和操作线方程依次计算得： 0.201；0.270，0.130；0.175，0.079； 0.105，0.045；0.0594，0.0249；0.0315，0.0130； 0.0153，0.006250.00663 所以提馏段板数为7，总理论塔板数为12，进料板为第6块板。 取全塔板效率为0.5，可得实际板数为24，进料板为第11块板。 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 1. 操作压力计算 塔顶操作压力=101.33+4=105.33 kPa 每层塔板压降 △P＝0.7 kPa 塔底操作压力=105.33+0.724=122.13 kPa 进料板操作压力=105.33+0.711=113.03 kPa 精馏段平均压力 P m ＝（105.33+113.03）/2＝109.18 kPa 提馏段平均压力P m =（113.033+122.13）/2 =117.58 kPa 2. 操作温度计算 依据操作压力，由通过试差法计算出泡点温度，其中苯、甲苯的饱和蒸气压由 安托尼方程计算，计算过程略。计算结果如下： 塔顶温度＝82.65℃，进料板温度＝98.85℃ ，塔底温度=117.03℃ 精馏段平均温度=（ 82.65＋98.85）/2 =