精馏塔设计说明书(最全)

引言

塔设备是化学工业，石油化工，生物化工，制药等生产过程中广泛采用的传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

板式塔为逐级接触式气液传质设备，塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡形式或喷射形式通过塔板上的液层，正常条件下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，它具有结构简单，安装方便，压降低，操作弹性大，持液量小等优点，被广泛的使用。本设计的目的是分离苯—甲苯的混合液，故选用板式塔。

设计方案的确定和流程说明

1.塔板类型

精馏塔的塔板类型共有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。

浮阀塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点，且开孔率大，生产能力大，阀片可随气流量大小而上下浮动，故操作弹性大，气液接触时间长，因此塔板效率较高。本设计采用浮阀塔板。

2. 加料方式

加料方式共有两种：高位槽加料和泵直接加料。

采用泵直接加料，具有结构简单，安装方便等优点，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。故本设计采用泵直接加料。

3. 进料状况

进料方式一般有两种：冷液进料及泡点进料。

对于冷液进料，当进料组成一定时，流量也一定，但受环境影响较大；而采用泡点进料，不仅较为方便，而且不受环境温度的影响，同时又能保证精馏段和提馏段塔径基本相等，制造方便。故本设计采用泡点进料。

4. 塔顶冷凝方式

苯和甲苯不反应，且容易冷凝，故塔顶采用全凝器，用水冷凝。塔顶出来的气体温度不高，冷凝后的回流液和产品无需进一步冷却，选用全凝器符合要求。

5. 回流方式

回流方式可分为重力回流和强制回流。

本设计所需塔板数较多，塔较高，为便于检修和清理，回流冷凝器不适宜塔

顶安装，故采用强制回流。 6. 加热方式

加热方式分为直接蒸气和间接蒸气加热。直接蒸气加热在一定回流比条件下，塔底蒸气对回流液有稀释作用，从而会使理论塔板数增加，设备费用上升。故本设计采用间接蒸气加热方式。 7. 操作压力

苯和甲苯在常压下相对挥发度相差比较大，因此在常压下也能比较容易分离，故本设计采用常压精馏。

综上所述，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，由于苯和甲苯属于易分离的体系，所以采用常压精馏。由于冷液进料加大提馏段的回流液流量，从而增大其负荷，所以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，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经产品冷却后送至储罐。

第一章 精馏塔的工艺设计

第一节 精馏塔全塔物料衡算[1]

已知苯摩尔质量——78.11kg/kmol ；甲苯摩尔质量——92.13kg/kmol

原料液组成F x （摩尔分数，下同）：

F x =

35/78.11

35/78.1165/92.13

+=0.3884=38.84%

塔顶组成D x ：D x =95.0/78.11

95/78.115/92.13

+=0.9573=95.73%

塔底组成W x ：W x = 2.5/78.11

2.5/78.1197.5/92.13

+=0.0294=2.94%

原料液的平均摩尔质量M ：

M =0.3884×78.11+(1-0.3884)×92.13=86.68kg/kmol 进料量F ：F =6000kg/h=6000/86.68kmol/h=69.22 kmol/h

物料衡算式：F =D +W ，F F x =D D x +W W x 其中D 为塔顶产品流量，kmol/h;W 为塔釜残液流量，kmol/h

联立解得：D =26.78kmol/h,W =42.44kmol/h

第二节 基本数据

1. 常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）和温度关系

表1-1常压下甲苯-间甲苯酚气液平衡组成（摩尔）和温度关系[3] 苯的摩尔分数 温度/C o

苯的摩尔分数 温度/C o

液相

（%） 气相

（%） 液相（%）

气相（%）

0.0 0.0

475.35 23.4

86．0 419.25 2.5 27.3 462.15 25.3 87.0 418.35 5.8 46.6 454.15 27.8 88.5 415.35 7.8 53.5 448.95 33.0 90.9 410.75 9.7

58.8 446.95 49.3

95.1 400.95 10.3 60．8 446.05 52.8 95.8 398.95 11.9 67.4 440.85 66.5 97.2 393.95 12.5 69.4 438.95 76.5 98.2 390.15 15.0 75.6 432.95 1.0 1.0 383.85 17.3

78.2 430.25

利用表中数据由拉格朗日插值法求得下列温度 ① F t ：

.3084.386.987.390.302

.956.98--=--F t ， F t =95.50C o

② D t ：

.9573.952.810.1000.952

.802.81--=--D t ， D t =81.05C o

③ W t ：

.094.26

.1108.80.01.1066.110--=--W t ， W t =109.10C o

④ 精馏段平均温度：1t 95.5081.05

88.32

o C +==

⑤ 提馏段平均温度：295.50109.10

102.32o t C +=

= ⑥ 气体温度：DV t ：

9

.9773.952.819.977.952

.813.82--=--DV t ，DV t =82.3C o ；

WV t ：

2

.2194.21

.1062.210.01.1066.110--=--WV t ， WV t =110.0C o