精编完整版分离苯甲苯混合液的筛板精馏塔化工原理毕业论文Word格式文档下载.docx
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1.2.5工艺流程4
第二章筛板式精馏塔的工艺设计5
2.1精馏塔的工艺计算5
2.1.1苯和甲苯的汽液平衡组成5
2.1.2.精馏塔的物料衡算6
2.2回流比及理论塔板的确定7
2.3板效率及实际塔板数的确定9
2.4操作方程的确定9
2.5精馏段物性数据计算10
2.5.1.定性组成12
2.5.2.平均分子量12
2.5.3.平均密度13
2.5.4.精馏段液体表面张力13
2.5.5.液体平均粘度14
2.5.6.气液体积流率的计算14
2.6提留段物性数据计算14
2.6.1.定性组成14
2.6.2.平均分子量14
2.6.3.平均密度15
2.6.4.提馏段液体表面张力15
2.6.5.液体平均粘度16
2.6.6.气液体积流率的计算16
第三章塔和塔板主要工艺尺寸计算16
3.1塔板横截面的布置计算16
3.1.1精馏段16
3.2塔板负荷性能图21
3.2.1过量液沫夹带线21
3.2.2溢流液泛线22
3.2.3液相下限线22
3.2.4漏液线(气相负荷下限线)23
3.2.5液相下限线23
3.2.6操作线23
3.3提馏段24
3.2.1过量液沫夹带线29
3.2.2溢流液泛线29
3.2.3液相上限线30
3.2.4漏液线(气相负荷下限线)31
3.2.5液相下限线31
3.2.6操作线31
第四章精馏塔的附属设备及选型32
4.1.辅助设备32
4.2.辅助设备的选型32
4.2.1塔顶冷凝器的选型32
4.2.2塔底冷却器的选择33
4.2.3再沸器的选型35
4.3管路计算36
4.3.1塔顶蒸气管路36
4.3.2塔顶冷凝水管路36
4.3.3塔顶液相回流管路37
4.3.4加料管路37
4.3.5塔釜残液流出管37
4.3.6塔顶馏出液管路38
4.4输送泵的选取38
4.4.1泵的分类38
4.4.2选泵原则38
第五章塔高的设计计算39
5.1塔高的确定39
5.2塔顶空间的确定39
5.3塔底空间的确定39
5.4有效塔高的确定39
5.5塔顶封头的确定40
5.6裙座高度的确定40
5.7人孔40
第六章筛板塔的主要设计参数工艺参数汇总40
6.1全塔工艺设计结果总汇40
参考文献45
第一章设计任务
1.1任务
苯-甲苯精馏塔设计
1.1.2设计条件
处理量4000kg/
塔型筛板塔
塔操作压力4kPa
年生产天数300天
年产量2800吨/年
全塔效率Et=62%
加热类型间接蒸汽加热
精馏类型连续型
1.1.3设计任务
单元设备设计的内容和过程
•过程方案设计
•工艺流程设计
•单元过程模拟计算
•单元设备的工艺设计
•工艺设计的技术文件
•详细设计
课程设计的基本要求
•设计方案简介
•主要设备的工艺设计计算
•主要设备的结构设计和机械设计
•典型辅助设备的选型
•工艺流程图
•主要设备的工艺条件图
•主要设备的总装配图
•编写设计说明书
1.2设计方案的确定
1.2.1选择塔型
精馏塔属气—液传质设备。
气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较[1]知:
板式塔直径放大时,塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大,因此本次精馏塔设备选择板式塔。
筛板塔是降液管塔板中结构最简单的,它与泡罩塔相比较具有下列优点:
生产能力大10-15%,板效率提高15%左右,而压降可降低30%左右,另外筛板塔结构简单,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右,安装容易,也便于清洗检修[2]。
因此,本设计采用筛板塔比较合适。
1.2.2精馏方式
根据实际生产情况,本精馏塔采用连续精馏方式。
1.2.3操作压力
常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用,提高经济效益,在条件允许下常采用常压操作,因此本精馏设计选择在常压下操作。
1.2.4加热方式
在本物系中,水不是难挥发液体,选用间接蒸汽加热。
1.2.5工艺流程
原料经预热器预热达到泡点温度,经管道直接送入下游精馏塔,即我们所设计的塔。
精馏塔塔顶蒸汽经全凝器全部冷凝,然后经过分配器(属于冷凝器的部分),一部分馏出液在泡点状态下作为回流液回到精馏塔,一部分作为产品流出。
由于塔顶产品仍比较热,所以经过冷却器冷却。
在塔釜,釜液经再沸器间接蒸汽加热,为精馏段提供物料。
塔釜出来的产品经水泵全部送出。
第二章筛板式精馏塔的工艺设计
2.1精馏塔的工艺计算
2.1.1苯和甲苯的汽液平衡组成
表2-1苯和甲苯的汽液平衡组成
温度t
℃
液相中苯的摩尔分率
x
气相中苯的摩尔分率
y
110.56
0.00
109.91
1.00
2.50
108.79
3.00
7.11
107.61
5.00
11.2
105.05
10.0
20.8
102.79
15.0
29.4
100.75
20.0
37.2
98.84
25.0
44.2
97.13
30.0
50.7
95.58
35.0
56.6
94.09
40.0
61.9
92.69
45.0
66.7
91.40
50.0
71.3
90.11
55.0
75.5
80.80
60.0
79.1
87.63
65.0
82.5
86.52
70.0
85.7
85.44
75.0
88.5
84.40
80.0
91.2
83.33
85.0
93.6
82.25
90.0
95.9
81.11
95.0
98.0
80.66
97.0
98.8
80.21
99.0
99.61
80.01
100.0
2.1.2.精馏塔的物料衡算
(1)、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
设苯以A表示,甲苯以B表示
苯的摩尔质量:
甲苯的摩尔质量:
由以为基准,则:
(2)、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
(3)、物料衡算
由题意可知
总物料守恒
苯物料守恒
由、得:
2.2回流比及理论塔板的确定
相平衡方程为:
求q线方程
冷夜进料,取q=1.2
则:
q线方程为
由相平衡方程和q线方程交点()求最小回流比
回流比的确定
取R=1.7*Rmin=1.7*1.0856=1.8455
最小理论板数的确定
理论板数的捷算法
由吉利兰关联图读出:
=0.4407又=7.9933代入上试得N=15.0796
所以理论塔板数NT=16块
精馏段理论板数的确定
由吉利兰关联图读出
由吉利兰关联图读出又代入上试得NR=7.0006=8(块)
所以精馏段理论塔板数NR=8(块)
提馏段理论板数的确定
又代入上试得NS=8.2188=9块
所以提馏段理论塔板数NS=9(块)
最终以精馏段与提馏段理论板数的总和为全塔总理论板数,即为17块。
2.3板效率及实际塔板数的确定
求实际板数
由得
精馏段实际板数:
N精=(块)
提馏段实际板数:
N提=(块)
即全塔实际板数为24块
2.4操作方程的确定
精馏段:
V=(R+1)D=2.3027×
21.43=49.3473
提馏段:
精馏段操作线方程:
提镏段操作线方程:
2.5精馏段物性数据计算
图2-1苯-甲苯系的气液相平衡图
由查表2-1苯—甲苯的气液相平衡得:
计算塔顶、塔底、进料处相对挥发度:
塔内平均相对挥发度为:
由苯—甲苯在不同温度下的汽液平衡数据作出组成温度图
由图2-2读出塔顶、塔底、进料温度:
t=81.82C
t=93.40C
t=110.00C
图2-2苯和甲苯的组成温度图
操作压强:
P=105.325kpa
平均温度:
t:
t=81.82Ct=93.4Ct=110C
tm=(t+t)/2=(81.82+93.4)/2=87.61℃
2.5.1.定性组成
(1)塔顶y=X=0.9659查平衡曲线得到x=0.9221
(2)进料y=0.682x=0.4505
2.5.2.平均分子量
查附表[8]知:
(1)塔顶:
=0.965978.11+(1-0.9659)92.14=78.59()
=0.922178.11+(1-0.9221)92.14=79.20()
(2)进料:
=0.68278.11+(1-0.682)92.14=82.57()=0.450578.11+(1-0.4505)92.14=85.82()
平均分子量==()==()
2.5.3.平均密度
由和:
1/=a/+a/,A为苯B为甲苯
塔顶:
在81.82℃下:
=811()=806()
a=(0.9221*78.11)/[0.9221*78.11+(1-0.9221)*92.13]=0.9094
=0.9094/811+(1-0.9094)/806
则=810.77()
进料:
在进料温度93.4c下:
=802,=798
a=(0.4505*78.11)/[0.4505*78.11+(1-0.4505)*92.13]=0.4101
=则=798.72
即精馏段的平均液相密度:
=(810.77+798.72)/2=804.745()
平均气相密度:
==(105.325*80.58)/[8.314*(87.61+273)]=2.831()
2.5.4.精馏段液
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- 精编 完整版 分离 甲苯 混合液 筛板 精馏塔 化工 原理 毕业论文