苯-甲苯板式精馏塔设计

合肥学院

Hefei University

化工原理课程设计

题目: 板式精馏塔设计

系别: 生物与环境工程系

专业:_ 生物工程

学号: 0902012008

姓名: 黄洋

指导教师: 王杏文老师

目录

一、设计方案的确定 (5)

二、精馏塔的物料衡算 (6)

1.原理液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (6)

2.原料夜及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (6)

3.物料衡算 (6)

三、塔板数的确定 (8)

1.理论塔板层数NT的求取 (8)

1.1求最小回流比及操作回流比 (8)

1.2求操作线方程 (8)

1.3图解法求理论板层数 (8)

2.塔板效率的估算 (8)

3.实际板层数的求取 (9)

四、精馏塔的工艺条件以及有关物性数据的计算 (10)

1.精馏段体积流量 (10)

1.1平均摩尔质量计算 (10)

1.1.1塔顶平均摩尔质量计算 (10)

1.1.2进料板平均摩尔质量计算 (10)

1.1.3精馏段平均摩尔质量 (10)

1.2平均密度的计算 (10)

1.2.1气相平均密度计算 (10)

1.2.2液相平均密度计算 (10)

1.2.3精馏段液相平均密度 (11)

2.提馏段的体积流量 (11)

2.1平均摩尔质量计算 (11)

2.1.1塔底平均摩尔质量计算 (11)

2.1.2提馏段平均摩尔质量计算 (12)

2.2平均密度 (12)

2.2.1气相平均密度 (12)

2.2.2液相平均密度 (12)

2.2.3提馏段液相平均密度 (12)

五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)

1.塔径的计算 (13)

2.精馏塔有效高度的计算 (14)

六、塔板主要工艺尺寸的计算 (15)

1.溢流装置计算 (15)

1.1堰长lw (15)

1.2溢流堰高度how (15)

1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af (15)

1.4降液管底隙高度h0 (15)

2.塔板布置 (15)

2.1塔板的分块 (16)

2.2边缘区宽度确定 (16)

2.3开孔区面积计算 (16)

2.4筛孔计算及其排列 (16)

七、筛板的流体力学验算 (16)

1.塔板压降 (16)

1.1干板阻力hc计算 (16)

1.2气体通过液层的阻力h1计算 (17)

1.3液体表明张力的阻力hσ计算 (17)

2.液面落差 (17)

3.液沫夹带 (17)

4.漏液 (17)

5.液泛 (18)

八、塔板符合性能图 (19)

1.漏液线 (19)

2.液沫夹带线 (19)

3.液相负荷下限线 (20)

4.液相负荷上限线 (20)

5.液泛线 (20)

九、各接管尺寸的确定 (23)

1．进料管 (23)

2. 釜残液出料管 (23)

3.回流液管 (23)

4.塔顶上升蒸汽管 (24)

十、主要符号说明 (25)

十一、总结 (26)

十二、参考资料 (27)

十三、附图 (27)

板式精馏塔设计任务书

一、设计题目：

苯―甲苯精馏分离板式塔设计

二、设计任务及操作条件

1、设计任务：

生产能力（进料量） 4万吨／年

操作周期 7200 小时／年

进料组成 50% （质量分率，下同）

塔顶产品组成 99%

塔底产品组成 2%

2、操作条件

操作压力常压

进料热状态泡点进料

冷却水 20℃

加热蒸汽 0.2MPa

3、设备型式筛板塔

4、厂址安徽省合肥市

三、设计内容：

1、概述

2、设计方案的选择及流程说明

3、塔板数的计算(板式塔)

( 1 ) 物料衡算;

( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;

( 3 ) 回流比的选择;

( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;

4、主要设备工艺尺寸设计

( 1 ) 塔内气液负荷的计算;

( 2 ) 塔径的计算;

( 3 ) 塔板结构图设计和计算；

( 4 )流体力学校核；

( 5 )塔板负荷性能计算；

( 6 )塔接管尺寸计算；

( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。

5、辅助设备选型与计算

6、设计结果汇总

7、工艺流程图及精馏塔装配图（2号或3号图纸）

8、设计评述

一、概述

1.精馏塔的简介:

精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。

工业上对塔设备的主要要求是：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。

板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。

2.苯-甲苯物系简介：

苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。

甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯几乎不溶于水(0,52 g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0,6 mPa s，也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940 kJ/kg，闪点为 4 ℃，燃点为535 ℃。