周迪-----苯甲苯分离过程板式精馏塔设计论文.doc
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周迪-----苯甲苯分离过程板式精馏塔设计论文.doc
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课程设计说明书
武汉工程大学
化工与制药学院
课程设计说明书
课题名称:
2万吨/年苯-甲苯精馏塔设计
专业班级:
10级生物技术01班
学生学号:
1006070135
学生姓名:
周迪
学生成绩:
指导教师:
杜治平
课题工作时间:
2012年12月31日-2012年1月14日
武汉工程大学化工与制药学院
课程设计任务书
专业生物技术班级10生技1学生姓名周迪
发题时间:
2012年12月28日
一、课题名称
2万吨苯-甲苯板式精馏塔设计
二、课题条件(文献资料、仪器设备、指导力量)
1.课程设计参考书:
(1)陈敏恒,丛德兹,方图南,齐鸣斋.化工原理(上、下册)(第二版).北京:
化学工业出版社,2000
(2)化学工程手册编辑委会.化学工程手册,第1篇化工基础数据;第13篇气液传质设备.北京:
化学工业出版社,1986
(3)柴诚敬,刘国维,李阿娜.化工原理课程设计.天津:
天津科学技术出版社,1995
2.计算用计算机及绘图化工CAD软件
三、设计任务(包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等,只需简明列出大项目)
1.撰写课程设计说明书一份
2.带控制点的工艺流程图一张
3.塔设备的总装图(包括部分构件)一张
四、设计所需技术参数
原料:
苯、甲苯
原料温度:
泡点进料94℃
处理量:
2万吨/年
原料组成:
苯的摩尔分率为0.40,甲苯的摩尔分率为0.60
产品要求:
塔顶苯的摩尔分率为0.93,塔底苯的摩尔分率为0.03
生产时间:
300天/年
冷却水进口温度:
25℃
加热剂:
0.9MPa饱和水蒸汽
单板压降:
≤0.7kpa
生产方式:
连续操作,泡点回流
五、设计说明书内容(指设计说明书正文中包括的主要设计内容,根据目录列出大标题即可)
1.设计方案的确定
2.带控制点的工艺流程图的确定
3.操作条件的选择(包括操作压强、进料状态、加热剂、冷却剂、回流比)
4.塔的工艺计算
(1)全塔物料衡算
(2)最佳回流比的确定
(3)理论板及实际板的确定
(4)塔径的计算
(5)降液管及溢流堰尺寸的确定
(6)浮阀数及排列方式(筛板孔径及排列方式)的确定
(7)塔板流动性能的校核(液沫夹带校核,塔板阻力校核,降液管液泛校核,液体在降液管内停留时间校核,严重漏液校核)
(8)塔板负荷性能图的绘制
(9)塔板设计结果汇总表
5.辅助设备工艺计算
(1)换热器的面积计算及选型
(2)各种接管管径的计算及选型
(3)泵的扬程计算及选型
6.塔设备的结构设计:
(包括塔盘、裙座、进出口料管)
六、进度计划(列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期)
2012年12月31~2013年01月2:
查找资料,初步确定设计方案及设计容
2013年01月03~2013年01月5:
根据设计要求进行设计,确定设计说明书初稿
2013年01月06~2013年01月08:
撰写设计说明书
2013年01月09~2013年01月11:
绘制工艺流程图及总装图
2013年01月12~2013年01月13:
答辩
指导教师(签名):
杜治平2012年12月30日
学科部主任(签名):
吴广文2012年12月31日
《课程设计》综合成绩评定表
学生姓名
学生班级
设计题目
指导教师评语
指导教师签字:
年月日
答辩记录
答辩组成员签字:
记录人:
年月日
成绩综合评定栏
设计情况
答辩情况
项目
权重
分值
项目
权重
分值
1、计算和绘图能力
35
1、回答问题能力
20
2、综合运用专业知识能力
10
2、表述能力(逻辑性、条理性)
10
3、运用计算机能力和外语能力
10
4、查阅资料、运用工具书的能力
5
5、独立完成设计能力
5
6、书写情况(文字能力、整洁度)
5
综合成绩
指导教师签名:
学科部主任签名:
年月日年月日
摘要
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。
本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。
在确定的工艺要求下,确定设计方案,设计内容包括精馏塔工艺设计计算,塔辅助设备设计计算,精馏工艺过程流程图,精馏塔设备结构图,设计说明书。
关键词:
板式塔;苯--甲苯;工艺计算;结构图
Abstract
Distillationseparationisthemostcommonlyusedliquidmixtureofaunitoperationinchemical,petrochemicalandotherindustriesrefining,widelyapplied.Thisdesignisthesubjectofbenzenemorpholine-toluenebinarysystem-atypeofdistillationprocessofdesign,indeterminingtherequest,designscheme.Designcontentincludesdistillation,distillationprocessflowcharts,distillationequipmentstructureanddesignspecification.
Keyword:
Series-platetower;Benzene-methylbenzene;Distillationprocess;distillationequipmentstructure
-6-
目录
第一章文献综述 1
第二章设计方案的确定 3
2.1操作条件的确定 3
2.2确定设计方案的原则 4
第三章塔体计算 5
3.1设计方案的确定 5
3.2精馏塔的物料衡算 5
第四章塔板计算 7
4.1塔板数的确定 7
4.2精馏段的计算 10
4.3提留段的计算 23
第五章塔附件设计 37
5.1附件的计算 37
5.2附属设备设计 40
设计小结 43
附录 44
第一章文献综述
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。
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(0,52g/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0,6mPas,也就是说它的粘稠性弱于水。
甲苯的热值为40.940kJ/kg,闪点为4℃,燃点为535℃。
分离苯和甲苯,可以利用二者沸点的不同,采用塔式设备改变其温度,使其分离并分别进行回收和储存。
板式精馏塔、浮法塔都是常用的塔类型,可以根据不同塔各自特点选择所需要的塔。
筛板是在塔板上钻有均布的筛孔,呈正三角形排列。
上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上液层,形成气液密切接触的泡沫层(或喷射的液滴群)。
筛板塔是1932年提出的,当时主要用于酿造,其优点是结构简单,制造维修方便,造价低,气体压降小,板上液面落差较小,相同条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔。
其缺点是稳定操作范围窄,小孔径筛板易堵塞,不适宜处理粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。
但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性,对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板,故近年我国对筛板的应用日益增多,所以在本设计中设计该种塔型。
-24-
第二章设计方案的确定
2.1操作条件的确定
确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。
例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式等。
下面结合课程设计的需要,对某些问题作些阐述。
2.1.1操作压力
蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。
确定操作压力时,必须根据所处理物料的性质,兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。
例如,采用减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料,但压力降低将导致塔径增加,同时还需要使用抽真空的设备。
对于沸点低、在常压下为气态的物料,则应在加压下进行蒸馏。
当物性无特殊要求时,一般是在稍高于大气压下操作。
但在塔径相同的情况下,适当地提高操作压力可以提高塔的处理能力。
有
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- 周迪 甲苯 分离 过程 板式 精馏塔 设计 论文