苯-甲苯精馏塔设计
化工原理课程设计(苯-甲苯精馏塔设计)

课程设计任务书一、课题名称苯——甲苯分离过程板式精馏塔设计二、课题条件(原始数据)一、设计方案的选定原料:苯、甲苯年处理量:55000t原料组成(甲苯的质量分率):、0.65料液初温: 30℃操作压力、回流比、单板压降:自选进料状态:饱和液体进料塔顶产品浓度:98.5%塔底釜液含甲苯量不低于97%(质量分率)塔顶采用全凝器,泡点回流塔釜:饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式:筛板生产时间:330天/年,每天24h运行冷却水温度:20℃~35℃设备形式:筛板塔厂址:武汉地区三、设计内容(包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可)1设计方案的选定2精馏塔的物料衡算3塔板数的确定4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算(加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数)5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图(精馏段)9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图(带控制点、机绘,A2图纸)12绘制板式精馏塔的总装置图(包括部分构件)(手绘,A1图纸)13撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本内容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14 有关物性数据可查相关手册15 注意事项●写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划(列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期)1.设计动员,下达设计任务书0.5天2.收集资料,阅读教材,拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料,撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天指导教师(签名):年月日学科部(教研室)主任(签名):年月日说明:1.学生进行课程设计前,指导教师应事先填好此任务书,并正式打印、签名,经学科部(教研室)主任审核签字后,正式发给学生。
苯与甲苯的精馏塔设计

苯与甲苯的精馏塔设计苯与甲苯是常见的有机化工原料,其精馏塔设计是化工工程中的重要环节之一首先,我们需要确定设计的目标和要求。
在苯与甲苯的精馏过程中,一般的设计目标是实现高纯度的苯和甲苯产品,并且在经济效益上达到最佳。
第二步,需要进行物性参数测定和实验数据收集。
包括苯和甲苯的蒸气压、沸点、密度等物性参数,以及其在不同温度下的相平衡数据等。
接下来,可以运用精馏塔设计的经典方法,如麦凯布-塔克方法或史密斯方法,进行精馏塔的初步设计。
在初步设计中,首先确定塔顶和塔底的操作压力,即以什么方式进行冷凝和加热。
其中,冷凝方式可以通过冷凝器来进行,而加热可以通过加热器来实现。
然后,可以根据塔底的更容易凝结的成分,例如甲苯,选择合适的塔底冷凝器类型。
常见的塔底冷凝器类型包括冷却盘、冷凝卷管和冷凝器。
接下来,进行塔板的设计。
塔板的设计包括确定板间距、塔板孔径、塔板的有效蒸汽速度等参数。
这些参数对于实现塔板上液相和气相的充分搅拌、易于负荷和操作都非常重要。
在塔板设计完成后,可以进行塔塞的设计。
塔塞的设计包括塔塞的形状、大小以及布置在塔板上的位置。
塔塞的作用是增加交换效果,提高分离效果。
在塔板和塔塞设计完成后,可以进行填料的设计。
填料的设计包括填料的材料选择、填料的形状和尺寸。
填料的作用是增加表面积,提高蒸馏效率。
最后,进行精馏塔的热力学计算和模拟。
可以通过现有的化工流程模拟软件,如Aspen Plus,对精馏塔进行热力学计算和性能预测。
这可以帮助我们更好地了解在不同操作条件下,塔的性能如何,以及它能否满足设计要求。
总结起来,苯与甲苯的精馏塔设计是一项复杂且精细的工程,需要综合考虑物性参数、操作要求和经济效益等因素。
通过前期的物性参数测定和实验数据收集,结合经典的精馏塔设计方法和现代化工流程模拟软件的应用,可以设计出高效、可靠的精馏塔。
化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔

化工原理课程设计苯与甲苯精馏塔本文将针对化工原理课程设计,探讨苯与甲苯精馏塔的工艺设计。
一、工艺流程苯与甲苯精馏塔的工艺流程如下:苯与甲苯混合物在进入塔后,首先通过反应塔抽收制冷剂进行冷却,从而达到冷却效果,然后通过塔顶进入预分离器进行处理,将其中的气相成分与液相成分分离,剩余的液相通过进料口进入塔体,反复上升和下降,与上部的气相进行平衡沸腾,不断提高纯度,最后在顶部凝结出高纯度的甲苯。
二、设计考虑因素1.塔型塔型应根据生产规模和成本考虑。
一般而言,小型的塔型适合处理小流量、高品质的混合物,而大型的塔型则适合处理大流量、低品质的混合物。
2.动力学参数在设计苯与甲苯精馏塔时,要考虑动力学参数,如液相和气相的流速、物料的热量传递效应等等。
这些参数将直接影响塔的效率和产品品质。
3.填料和操作条件由于苯与甲苯混合物具有一定的粘度和密度差异,因此应在填料和操作条件上进行制约,以避免不同成分之间发生混合或分离出现问题。
三、设计基础1.填料设计填料是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分,是决定塔效率和塔高的关键因素。
填料材料应具有良好的性能,如高效的传质、良好的气体液体接触、稳定的抗攻击性等等。
常见的填料材料有氧化铝、陶瓷、合金等。
2.除塔器设计除塔器是苯与甲苯精馏塔的一个重要设计组成部分。
它的主要作用是在塔底处收集返回的液相,防止溢出和保持塔内的可控性。
除塔器的设计应根据填料类型、流量、操作温度和压力等多个因素进行综合考虑,以确保塔的正常运行。
3.塔底设计塔底是苯与甲苯精馏塔的重要组成部分,主要用于收集精馏出的液态产品。
由于反应塔存在高温、高压等因素,因此需要考虑塔底的材料和设计。
常见的材料有碳钢、不锈钢、合金等。
此外,塔底还应配备可靠的排放和泄压装置,以确保塔的安全性。
四、结论苯与甲苯精馏塔是一种常见的化工装置,其设计应考虑多种因素,如塔型、填料、动力学参数等等。
从而确保塔的高效、稳定和可靠性。
苯甲苯精馏塔设计

化工原理课程设计常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计班级:化学工程系2011级1班姓名:学号:指导老师:贾鑫老师完成时间:2014年6月26日化工系常压、连续精馏塔分离苯-甲苯设计一、前言1.1设计任务及条件:泡点进料(q=1),塔顶进入全凝器,塔釜间接蒸汽加热,塔板压降:(0.5-0.7)KPa1.2物系用途及性质(1)苯的性质:摩尔质量78.11g/mol,密度0.8786 g/mL,相对蒸气密度(空气=1):2.77,蒸汽压(26.1℃):13.33kPa,临界压力:4.92MPa,熔点278.65 K (5.51 ℃),沸点353.25 K (80.1 ℃),在水中的溶解度 0.18 g/ 100 ml 水,标准摩尔熵So(298.15K):173.26 J/mol·K,标准摩尔热容 Cpo:135.69 J/mol·K (298.15 K),闪点 -10.11℃(闭杯),自燃温度 562.22℃,结构:平面六边形,最小点火能:0.20mJ,爆炸上限(体积分数):8%,爆炸下限(体积分数):1.2%,燃烧热:3264.4kJ/mol,溶解性:微溶于水,可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。
它有机化合物,是组成结构最简单的芳香烃,在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。
苯可燃,有毒。
苯难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环。
(2)苯在工业上的用途:苯是工业上一种常用溶剂,主要用于金属脱脂。
苯有减轻爆震的作用而能作为汽油添加剂。
苯在工业上最重要的用途是做化工原料。
苯可以合成一系列苯的衍生物:苯与乙烯生成乙苯,后者可以用来生产制塑料的苯乙烯与丙烯生成乙丙烯,后者可以经乙丙苯法莱生产丙酮与制树脂和粘合剂的苯酚,制尼龙的环己烷,合成顺丁烯二酸酐,用于制作苯胺的硝基苯,用于农药的各种氯苯,合成用于生产洗涤剂和添加剂的各种烷基苯,合成氢醌、蒽醌等化工产品。
苯和甲苯精馏塔课程设计

苯和甲苯精馏塔课程设计一、引言在化工工艺中,精馏是一种常用的方法,用于将混合物中的不同组分分离。
在本课程设计中,我们将研究苯(C6H6)和甲苯(C7H8)的精馏过程。
苯和甲苯都是重要的化工原料,在许多工业领域有广泛的应用。
本文将从以下几个方面对苯和甲苯精馏塔进行课程设计:1.塔板设计2.塔顶和塔底的操作条件3.塔的热力设计4.塔的操作优化二、塔板设计苯和甲苯的分离需要高效的塔板设计。
塔板是精馏塔中的一个关键部件,用于增加气液接触面积,实现组分的分离。
在塔板设计中,需要考虑以下几个因素:1.塔板间距:塔板间距的选择应考虑到塔内液相流动的良好性,通常为0.5-1.0米。
2.塔板孔径:塔板孔径的选择需要满足固液分离要求,并尽可能减小液体在孔中的停留时间。
通常为2-5毫米。
3.塔板孔位:塔板孔位的布置应使液体能均匀地流过塔板,并实现气液混合。
常见的孔位布置有正交孔位和方孔位。
4.塔板活性高度:塔板活性高度的选择应满足组分分离的要求,并考虑到不同塔板间液位的变化。
三、塔顶和塔底的操作条件在塔顶和塔底的操作条件设计中,我们需要确定适当的温度和压力,以便实现苯和甲苯的分离。
1.塔顶:在塔顶,通过降低温度和增加压力,可以将甲苯从苯中分离出来。
一般情况下,塔顶的温度应低于塔底的温度,以保证甲苯的净蒸发。
同时,通过适当的塔顶压力调节,可以控制甲苯的回流比例。
2.塔底:在塔底,苯和甲苯的混合物会进行分馏。
通过增加温度和降低压力,可以将苯从甲苯中分离出来。
塔底的温度应高于塔顶的温度,以保证苯的净蒸发。
同时,通过适当的塔底压力调节,可以控制苯的回流比例。
四、塔的热力设计塔的热力设计是保证苯和甲苯精馏效果的关键。
在热力设计中,需要考虑以下几个方面:1.热稳定性:苯和甲苯在精馏塔中的热稳定性要求较高,避免产生不稳定的产物,影响产品质量。
2.能量平衡:通过热交换器对塔内液体和气体进行能量平衡,提高塔的热效率。
3.冷却方式:选择合适的冷却方式,如水冷却或气冷却,以控制塔顶和塔底的温度。
苯-甲苯分离精馏塔设计

摘要在化工生产中,精馏是最常用的单元操作,,是分离均相液体混合物的最有效方法之一。
塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。
前者的代表是板式塔,后者的代表则为填料塔。
70年代初能源危机的出现,突出了节能问题。
随着石油化工的发展,填料塔日益受到人们的重视,此后的20多年间,填料塔技术有了长足的进步,涌现出不少高效填料与新型塔。
苯和甲苯的分离对于工业生产具有重要的意义。
关键词:苯甲苯精馏塔第一章文献综述1.1苯1.1.1苯的来源工业上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生产,甲苯歧化、烷基苯脱烷基等过程也是苯重要的工业来源,由煤焦化副产提供的苯占的比例已经很小。
不同国家和地区的苯供应情况各不相同:美国主要从重整汽油中获得;西欧主要来自裂解汽油;中国则主要由重整汽油及炼焦副产品生产。
由重整汽油及裂解汽油分离苯在石脑油经催化重整所得的重整汽油中,约含苯6%(质量),用液-液萃取法将重整汽油中芳烃分出,再精馏得到苯、甲苯、二甲苯。
由烃类裂解得到的裂解汽油中,苯含量最高可达40%(质量),工业上也用液-液萃取的方法从中抽提芳烃,然后精馏得苯等芳烃组分,但萃取前需先用催化加氢方法除去裂解汽油中的烯烃及含硫化合物等杂质。
(见芳烃抽提)脱烷基制苯所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯,由芳烃的供需平衡决定。
烷基苯脱烷基工艺可分为催化脱烷基法和热脱烷基法。
催化脱烷基法反应温度500~650℃,压力3.0~7.0MPa,用负载于氧化铝上的铬、钴或钼系催化剂,特点是能耗低,但因催化剂易结焦,需有较大的氢/烷基苯比,俗称氢油比。
此外,还要求原料中非芳烃含量不能太高。
热脱烷基法允许原料中非芳烃含量较高,反应温度比催化脱烷基法高约100~200℃,压力为3.0~10.0MPa,特点是操作比较简单,但能耗大、反应器材料要求高。
两种脱烷基法流程十分相似(图2),其主要差异只是在反应器构造上。
原料与氢混合加热后进入反应器。
反应后,混合物经冷却进入气液分离器,分出氢气等气相物料。
苯和甲苯精馏塔课程设计

苯和甲苯精馏塔课程设计简介本文旨在介绍苯和甲苯精馏塔的设计方案。
苯和甲苯是工业上重要的有机化学物质,它们的精馏分离是工业上的常见操作。
本文将介绍苯和甲苯的物性参数、塔设计流程以及模拟计算过程。
物性参数苯的密度为 1.045g/cm³,沸点为80.1℃,甲苯的密度为0.867g/cm³,沸点为139.1℃。
对于本设计,需要知道苯和甲苯的汽液平衡常数和相对挥发度。
汽液平衡常数是指在一定温度下,液相和气相中物质浓度的比例关系,它是塔设计的关键参数。
相对挥发度则是指两种组分在液相中的蒸气压比值,是计算汽液平衡常数的必要参数。
塔设计流程苯和甲苯的精馏分离可以采用塔式设备,它是一种常见的分离设备。
塔设计的流程分为以下几个步骤:1. 确定进料组成和塔顶组成。
这是塔设计的基础,进料组成和塔顶组成决定了塔的操作条件和输出产品的质量。
2. 估算塔的理论板数。
理论板数是指在理想状态下,需要多少个塔板才能完成分离。
估算理论板数是塔设计的关键步骤,它涉及物性参数和操作条件。
3. 选择填料类型和填料高度。
填料是塔内部的一种结构,它能够增加液相和气相之间的接触面积,从而增加精馏效率。
填料的选择和高度决定了塔的性能。
4. 确定塔的尺寸。
塔的尺寸包括直径、高度和塔板间距等参数。
这些参数是根据填料类型、操作条件和理论板数等因素来确定的。
5. 进行塔的模拟计算。
模拟计算是为了验证前面步骤中的估算和选择是否正确。
模拟计算可以通过计算机程序或实验来进行。
模拟计算苯和甲苯的精馏塔设计需要进行模拟计算,以验证前面步骤中的估算和选择是否正确。
模拟计算可以通过计算机程序或实验来进行。
在计算机程序中,可以采用化工流程模拟软件来进行塔设计。
这些软件可以模拟塔的运行过程,包括传热、传质和反应等过程。
通过这些软件,可以得到塔的操作条件和输出结果。
在实验中,可以采用塔的模型进行实验。
塔的模型是一种缩小的实验装置,它可以模拟塔的运行过程。
苯和甲苯精馏塔课程设计

苯和甲苯精馏塔课程设计一、引言苯和甲苯是两种常见的有机化合物,在工业生产中广泛应用。
为了提高产率和纯度,需要进行精馏分离。
本文将介绍苯和甲苯精馏塔的设计过程。
二、设计目标1. 提高产率:通过精馏分离,提高苯和甲苯的产率;2. 提高纯度:使得分离后的苯和甲苯纯度达到要求。
三、设计流程1. 确定塔型:选择板式塔或填料塔;2. 确定操作压力:根据组成和沸点差确定操作压力;3. 确定板数或填料高度:根据理论计算确定板数或填料高度;4. 确定进料位置:在塔的上部或下部进料;5. 确定回流比:根据经验确定回流比;6. 确定冷凝器类型:选择直接冷凝器或间接冷凝器。
四、详细设计过程1. 塔型选择根据实际情况,我们选择了板式塔。
板式塔结构简单,易于维护,适用于小规模生产。
2. 操作压力确定根据苯和甲苯的沸点差,我们确定了操作压力为1 atm。
3. 板数或填料高度确定根据理论计算,我们确定了塔的板数为10个。
每个板的高度为0.5 m。
4. 进料位置确定我们选择在塔的下部进料,以便更好地控制进料速度和分离效果。
5. 回流比确定根据经验,我们选择回流比为2:1。
6. 冷凝器类型选择考虑到成本和维护难度,我们选择了直接冷凝器。
五、设计结果通过以上设计过程,我们得到了苯和甲苯精馏塔的具体参数:1. 塔型:板式塔;2. 操作压力:1 atm;3. 板数:10个;4. 进料位置:下部进料;5. 回流比:2:1;6. 冷凝器类型:直接冷凝器。
六、结论通过本次课程设计,我们成功地设计出了苯和甲苯精馏塔,并得到了具体的参数。
在实际生产中,需要根据实际情况进行调整和优化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
西北师范大学化工原理课程设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺年级:2011 题目: 苯—甲苯精馏塔设计学生姓名: 卢东升学号: 2011730202282014年1月3日前言课程设计是化工原理课程的一个重要的实践教学内容,是在学习过基础课程和化工原理理论与实践后,进一步学习化工设计的基础知识、培养化工设计能力的重要环节。
通过该设计可初步掌握化工单元操作设计的基本程序和方法、得到化工设计能力的基本锻炼,更能从实践中培养工程意识、健全合理的知识结构。
此次化工原理设计是精馏塔的设计。
精馏塔是化工生产中十分重要的设备,它是利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离。
在精馏塔中,料液自塔的中部某适当位置连续的加入塔内,塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。
冷凝液的一部分(称回流液)回入塔顶,其余作为塔顶产品(称馏出液)连续排出。
塔釜产生的蒸汽沿塔板上升,来自塔顶冷凝器的回流液从塔顶逐渐下降,气液两相在塔内实现多次接触,进行传质传热过程,使混合物达到一定程度的分离。
精馏塔的分离程度不仅与精馏塔的塔板数及其设备的结构形式有关,还与物料的性质、操作条件、气液流动情况等有关。
该过程是同时进行传热、传质的过程。
为实现精馏过程,必须为该过程提供物流的贮存、输送、传热、分离、控制等的设备、仪表。
由这些设备、仪表等构成精馏过程的生产系统,即本次所设计的精馏装置。
课程设计是让同学们理论联系实践的重要教学环节,是对我们进行的一次综合性设计训练。
通过课程设计能使我们进一步巩固和加强所学的专业理论知识,还能培养我们独立分析和解决实际问题的能力。
更能培养我们的创新意识、严谨认真的学习态度。
当代大学生应具有较高的综合能力,特别是作为一名工科学生,还应当具备解决实际生产问题的能力。
课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会,我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务,为毕业论文等奠定基础。
更为将来打下一个稳固的基础。
虽然为此付出了很多,但在平常的化工原理课程学习中总是只针对局部进行计算,而对参数之间的相互关联缺乏认识,所以难免有不妥之处,望垂阅者提出意见,在此表示深切的谢意。
作者2013年12月目录前言 (2)第一章绪论 (4)1.1 设计条件 (4)1.2 设计内容及要求 (4)1.3 苯和甲苯简介 (5)1.4 精馏流程设计方案的确定 (5)第二章工艺设计计算 (7)2.1 物料衡算 (7)2.2 理论塔板数 (7)2.3 实际塔板数 (9)2.4 塔板的选择 (11)2.5 平均密度计算 (14)2.6 液体平均表面张力计算 (16)2.7 塔径的计算与板间距的确定 (17)2.8 堰及降液管的设计 (20)2.9 板式精馏塔的结构设计 (25)2.10 流体力学的计算 (27)2.11塔板负荷性能图 (32)2.12塔的辅助设备及附件的计算与选型 (40)2.13 热量衡算及设备选型 (43)2.14 筛板塔主要设计参数工艺参数汇总 (46)第三章结论 (49)3.1 设计感想 (49)3.2 参考资料 (49)第一章绪论1.1设计条件:1.2设计的内容和要求:1.3苯-甲苯简介1.3.1苯苯(Benzene, )在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。
苯可燃,有毒,也是一种致癌物质。
苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。
它难溶于水,易溶于有机溶剂,本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环,是最简单的芳环。
1.3.2甲苯甲苯(分子式:),是一种无色,带特殊芳香味的易挥发液体。
甲苯是芳香族碳氢化合物的一员,它的很多性质与苯很相像,在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用。
还是一种常用的化工原料,可用于制造炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。
同时它也是汽油的一个组成成分。
1.4精馏流程设计方案的确定1.4.1确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下,尽量采用科学技术上的最新成就,使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求,符合优质、高产、安全、低消耗的原则。
为此,必须具体考虑如下几点:(1)满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备,首先必须保证产品达到任务规定的要求,而且质量要稳定,这就要求各流体流量和压头稳定,入塔料液的温度和状态稳定,从而需要采取相应的措施。
其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性,各处流量应能在一定范围内进行调节,必要时传热量也可进行调整。
因此,在必要的位置上要装置调节阀门,在管路中安装备用支线。
计算传热面积和选取操作指标时,也应考虑到生产上的可能波动。
再其次,要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计,流量计等)及其装置的位置,以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常,从而帮助找出不正常的原因,以便采取相应措施。
(2)满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗,减少设备及基建费用。
如前所述,如在蒸馏过程中能适当地利用塔顶、塔底的废热,就能节约很多生蒸汽和冷却水,也能减少电能消耗。
又如冷却水出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量,另方面也影响到所需传热面积的大小,即对操作费和设备费都有影响。
同样,回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。
(3)保证安全生产例如苯属有毒物料,不能让其蒸汽弥漫车间。
又如,塔是指定在常压下操作的,塔内压力过大或塔骤冷而产生真空,都会使塔受到破坏,因而需要安全装置。
以上三项原则在生产中都是同样重要的。
但在化工原理课程设计中,对第一个原则应作较多的考虑,对第二个原则只作定性的考虑,而对第三个原则只要求作一般的考虑。
1.4.2设计方案与工艺流程图1.设计方案采用精馏原理,精馏是利用混合物中各组分挥发度的不同将混合物进行分离。
在精馏塔中再沸器或塔釜产精馏是多级分离过程,即同时进行多次部分汽化或部分冷凝的过程。
因此可使混合物得到几乎完全的分离。
精馏可视为由多次蒸馏演变而来的。
精馏操作广泛应用于分离纯化各种混合物,是化工医药食品等工业中尤为常见的单元操作。
2.工艺流程图第二章工艺设计计算2.1物料衡算:(1)将进料组成由质量分数转化为摩尔分数x F=25/78/(25/78+75/92)=0.28x D=97/78/(97/78+3/92)=0.97x w=1/78/(1/78+99/92)=0.012 (2)平均分子量(3)进料流量F=90028*103/7200*88.08=142kmol/h (4)物料衡算F=D+W (1) F*x F =D*x D +W*x w (2) 将已知数据代入上式解的:D=40kmol/h W=102kmol/h2.2理论塔板数:(1)方法列举与对比注:以下计算均用到L=RD,此式的成立是在泡点回流状态下满足的,否则L=RDq,为简化运算,故在泡点回流状态下进行设计各种参数。
(2)权衡利弊已知进料状态是泡点进料,即q=1,q 线垂直于图解法的X 轴,故选用图解法求理论塔板数。
(3)用origin 绘图求解○1绘制苯与甲苯汽液平衡曲线: 表2.2 苯-甲苯的气液平衡数据(101.3kPa )○2绘制各操作线:由图可知:所需理论板数18,最佳加料位置为第9板;(4)回流比的计算:由于是泡点进料,q=1,所以可得x q =x F =0.28;由汽液平衡方程:y=Intercept+1.78168x-0.83401x^2;解得y q =0.46729; 所以:R min =(x D -y q )/(y q -x q )=(0.97-0.46729)/(0.46729-0.28)=2.68; 而R opt =(1.2~2)R min ;比例取1.5;R=4; 2.3实际塔板数: 2.3.1全塔效率的估算:(1)影响总板效率的因素较多,可根据经验估算,对于双组分精馏塔,E T多在0.5~0.7左右,取E T =0.6,则N 实=N 理/E T =18/0.6=30块;(2)用奥康奈尔法对全塔效率进行估算:由相平衡方程式y=αx/[1+(α-1)x]可得α=y(x-1)/x(y-1);根据苯-甲苯体系的相平衡数据可以差得:因此可以求得:α1 = 2.915 α2 = 2.571 α3=11.738 全塔的相对平均挥发度: αm= (α1*α2*α3)1/3=4.45; 全塔的平均温度:○1由汽液平衡数据查得组成x F =0.28的苯与甲苯溶液的泡点为t f =98.6℃; ○2由塔顶组成x D =0.97的二元体系,查表得t D =80.6℃; ○3由塔底组成x w =0.012的二元体系,查表得t w=108.35℃; t m =(98.6+80.6+108.35)/3=95.85℃; 在温度t m 下查得 μC6H6=0.267mPa*s; μC7H8=0.55mPa*s;表 苯和甲苯的液体粘度因为 μL =∑x i μiL ;所以,μLf =0.28*0.267+(1-0.28)*0.55=0.4708mPa*s; μLD =0.97*0.267+(1-0.97)*0.55=0.2755mPa*s; μLw =0.01*0.267+(1-0.01)*0.55=0.5472mPa*s; 全塔液体的平均黏度:μL=(μLf +μLD +μLw )/3=0.4312mPa*s;全塔效率 E T =0.49(αμL )-0.245=0.49*(4.45*0.02584)-0.245=0.418=41.8% 2.3.2求实际板层数 精馏段实际板层数提馏段实际板层数总实际板层数进料板在第20块板。
2.4塔板的选择: 2.4.1新型塔板对比:筛板塔是扎板塔的一种,内装若干层水平塔板,板上有许多小孔,形状如筛;并装有溢流管或没有溢流管。
操作时,液体由塔顶进入,经溢流管(一部分经筛孔)逐板下降,并在板上积存液层。
气体(或蒸气)由塔底进入,经筛孔上升穿过液层,鼓泡而出,因而两相可以充分接触,并相互作用。
泡沫式接触气液传质过程的一种形式,性能优于泡罩塔。
为克服筛板安装水平要求过高的困难,发展了环流筛板;克服筛板在低负荷下出现漏液现象,设计了板下带盘的筛板;减轻筛板上雾沫夹带缩短板间距,制造出板上带挡的的筛板和突孔式筛板和用斜的增泡台代替进口堰,塔板上开设气体导向缝的林德筛板。
筛板塔普遍用作H2S-H2O 双温交换过程的冷、热塔。
应用于蒸馏、吸收和除尘等,泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它主要由升气管及泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。
泡罩有f80、f100、f150mm 三种尺寸,可根据塔径的大小选择。
泡罩的下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。