苯-甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)

資料范本本資料為word版本，可以直接編輯和打印，感謝您的下載苯一甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)地點(diǎn)：時(shí)間：說明：本資料適用于約定雙方經(jīng)過談判，協(xié)商而共同承認(rèn)，共同遵守的責(zé)任與義務(wù)，僅供參考，文檔可直接下載或修改，不需要的部分可直接刪除，使用時(shí)請?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容荊楚理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)成果學(xué)院：班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）：教學(xué)樓A棟設(shè)計(jì)題目：苯一一甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)完成日期：年月曰指導(dǎo)教師評語：成績（五級記分制）：教師簽名：目錄TOC\o"1-2"\h\uHYPERLINK\l_Toc23107一序言PAGEREF_Toc231073HYPERLINK\l_Toc14439二板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書PAGEREF_Toc144394HYPERLINK\l_Toc21861三設(shè)計(jì)計(jì)算PAGEREF_Toc218617HYPERLINK\l_Toc281243.1設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集PAGEREF_Toc281247HYPERLINK\l_Toc217763.2精餾塔的物料衡算PAGEREF_Toc2177610HYPERLINK\l_Toc207023.3塔板數(shù)的確定PAGEREF_Toc2070210HYPERLINK\l_Toc162913.4精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算PAGEREF_Toc1629115

HYPERLINK\lToc1061320HYPERLINK\l_Toc10613_Toc203943.5精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算PAGEREF3.6塔板主要工藝尺寸的計(jì)算PAGEREFToc2039422HYPERLINK\l_Toc175253.7篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算PAGEREFToc1752525HYPERLINK\l_Toc173633.8塔板負(fù)荷性能圖PAGEREFToc1736330HYPERLINK\l_Toc19341四設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表PAGEREFToc1934138HYPERLINK\l_Toc11804五板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備PAGEREFToc1180440HYPERLINK\l_Toc11095.1接管PAGEREF_Toc110940HYPERLINK\l_Toc108585.2冷凝器PAGEREF_Toc1085842HYPERLINK\l_Toc57915.3再沸器PAGEREF_Toc579143HYPERLINK\l_Toc277945.4板式塔結(jié)構(gòu)PAGEREF_Toc2779445HYPERLINK\l_Toc104735.5加料泵PAGEREF_Toc1047346HYPERLINK\l_Toc146445.6高位槽PAGEREF_Toc1464446HYPERLINK\l_Toc197895.7貯槽PAGEREF_Toc1978947HYPERLINK\l_Toc12977六參考書目PAGEREF_Toc1297748HYPERLINK\l_Toc11880七設(shè)計(jì)心得體會(huì)PAGEREF_Toc1188049HYPERLINK\l_Toc17615八附錄PAGEREF_Toc1761550HYPERLINK\l_Toc32104附錄一板式塔結(jié)構(gòu)簡圖PAGEREFToc3210451HYPERLINK\l_Toc22242附錄二帶控制點(diǎn)的工藝流程圖PAGEREFToc2224252一序言化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化工原理》課程和有關(guān)先修課程（《物理化學(xué)》，《化工制圖》等）所學(xué)知識，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通過課程設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識和技能的能力，問題分析能力，思考問題能力，計(jì)算能力等。精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。本設(shè)計(jì)的題目是苯一一甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求是：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳熱、傳質(zhì)效率高；（3）氣流的摩擦阻力?。唬?）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量少；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外，還要求不易堵塞、耐腐蝕等。篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴群）。設(shè)計(jì)良好的篩板塔具有足夠的操作彈性，對易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多，所以在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)該種塔型。二板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：苯一一甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)教研室主任：指導(dǎo)教師：2013年11月18日三設(shè)計(jì)計(jì)算3.1設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對物料沒有特殊的要求，可以在常壓下操作。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。其中由于蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為3?8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60%，為浮閥塔的80%左右。處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10?15%。塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。篩板塔的缺點(diǎn)是:塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。操作彈性較小(約2?3)。小孔篩板容易堵塞。數(shù)據(jù)搜集：表1苯和甲苯的物理性質(zhì)表2苯和甲苯的飽和蒸汽壓表3苯和甲苯的液相密度表4液體表面張力表5液體粘度表6苯一甲苯物系在總壓101.3kPa下的關(guān)系表7常壓下苯一一甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)3.2精餾塔的物料衡算原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量物料衡算原料處理量總物料衡算苯物料衡算聯(lián)立解得3.3塔板數(shù)的確定理論板層數(shù)的求取苯一甲苯屬理想物系，可采逐板計(jì)算求理論板層數(shù)求最小回流比及操作回流比查得苯一甲苯物系的氣、液平衡數(shù)據(jù)（表6），繪出圖，采用作圖法求最小回流比。泡點(diǎn)進(jìn)料，在圖中對角線上，自點(diǎn)（0.541,0.541）作垂線即為進(jìn)料線（線），該線于平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為：（0.541，0.7442），故最小回流比為：故操作回流比為：求精餾塔的氣、液相負(fù)荷求操作線方程精餾段操作線方程為：提餾段操作線方程為：逐板計(jì)算法求理論板層數(shù)又根據(jù)，可解得相平衡方程，即，變形得，精餾段用精餾段操作線方程和相平衡方程進(jìn)行逐板計(jì)算，，，，，，，，，，，，，，，提餾段用提餾段操作線方程和相平衡方程進(jìn)行逐板計(jì)算，，，,,因此，理論板數(shù)為（包括再沸器），進(jìn)料板位置為第七層板，實(shí)際板層數(shù)的求取板效率可用奧康奈爾公式計(jì)算，式中一一塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度；——塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度，平均溫度利用表7中數(shù)據(jù)和，，，由拉格朗日插值可求得、、，:，:，:，精餾段平均溫度：提餾段平均溫度：組成精餾段：液相組成：，氣相組成：，提餾段：液相組成：，氣相組成：，相對揮發(fā)度精餾段揮發(fā)度：由，得，所以，提餾段揮發(fā)度：由，得，所以，粘度精餾段，，查手冊得，苯：甲苯：故提餾段，，查手冊得，，故板效率精餾段，，提餾段，，實(shí)際板層數(shù)精餾段實(shí)際板層數(shù)，提餾段實(shí)際板層數(shù)，故全塔所需實(shí)際塔板數(shù)：，全塔效率：，加料板位置為第13塊板。3.4精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力每層塔板壓降進(jìn)料板壓力塔底操作壓力精餾段平均壓力提餾段平均壓力平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由，可得進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由理論板計(jì)算，得，，塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由理論板計(jì)算，得，，精餾段平均摩爾質(zhì)量提餾段平均摩爾質(zhì)量平均密度計(jì)算氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精餾段提餾段液相平均密度計(jì)算塔頂：，由，查手冊，得，，則，進(jìn)料板：，由，查手冊，得則，塔釜：，由，查手冊，得，，則，精餾段提餾段液體平均表面張力計(jì)算液相平均表面張力依下式計(jì)算，即:塔頂液相平均表面張力的計(jì)算：由，查手冊，得，進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算：由，查手冊，得，塔釜液相平均表面張力的計(jì)算：由，查手冊，得，精餾段液相平均表面張力為：提餾段液相平均表面張力為：液體平均粘度計(jì)算液相平均黏度依下式計(jì)算，即：塔頂液相平均粘度的計(jì)算：由，查手冊，得，，，得，進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算：由，查手冊，得，，，得，塔釜液相平均粘度的計(jì)算：由，查手冊，得，，，得，精餾段液相平均粘度為：，提餾段液相平均粘度為：3.5精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算塔徑的計(jì)算對于精餾過程，由于精餾段和提提餾段的氣、液相符合及物性數(shù)據(jù)不同，故設(shè)計(jì)中兩段的塔徑應(yīng)分別計(jì)算。精餾段精餾段的氣、液相體積流率為：由式中由式計(jì)算，其中由史密斯關(guān)系圖查取，圖的橫坐標(biāo)為：取板間距，板上液層高度，則：查史密斯關(guān)系圖得取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣數(shù)為：提餾段提餾段的氣、液相體積流率為：取板間距，板上液層高度，則：史密斯關(guān)系圖橫坐標(biāo)為：查史密斯關(guān)系圖得取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣數(shù)為：綜上，按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為，塔截面積為：精餾段空塔氣數(shù)提餾段空塔氣數(shù)精餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度為：提餾段有效高度為：在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為，故精餾塔的有效高度為：3.6塔板主要工藝尺寸的計(jì)算精餾段溢流裝置的計(jì)算因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下:堰長：取。溢流堰高度：由，選用平直堰，堰上液層高度由式計(jì)算，近似取，則取板上清液層高度，故。弓形降液管寬度和截面積：由，查弓形降液管參數(shù)圖，得，，則，驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間：故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管底隙高度：取降液管底隙高度，則故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度塔板布置塔板的分塊。因，故塔板采用分塊式。塔板分為4塊。邊緣區(qū)寬度確定：取，開孔區(qū)面積計(jì)算。開孔區(qū)面積按式計(jì)算其中故=4\*GB3④篩孔計(jì)算及其排列由于苯和甲苯?jīng)]有腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩孔直徑。篩孔按正三角形排列，取孔中心距為：篩孔數(shù)目為：開孔率為:氣體通過篩孔的氣速為：提餾段溢流裝置的計(jì)算堰長：取。溢流堰高度：取板上清液層高度，故。弓形降液管寬度和截面積：由，查弓形降液管參數(shù)圖，得，，則，驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間：故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管底隙高度：取降液管底隙流速，則故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度塔板布置塔板布置與精餾段相同，氣體通過篩孔的氣速為：3.7篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算精餾段塔板壓降=1\*GB3①干板阻力計(jì)算。干板阻力由計(jì)算:由，查干篩孔的流量系數(shù)圖得故=2\*GB3②氣體通過液層的阻力計(jì)算氣體通過液層的阻力由下式計(jì)算，即查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得，故=3\*GB3③液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由下式計(jì)算，即：氣體通過每層塔板的液柱高度按下式計(jì)算：氣體通過每層塔板的壓降為：液面落差對于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。液沫夾帶液沫夾帶按下式計(jì)算：故液沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)。漏液對篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由以下公式計(jì)算：實(shí)際氣速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從下式的關(guān)系，即：苯一甲苯物系屬一般物系，取，則：而塔板不設(shè)進(jìn)口堰，可由下式計(jì)算，即:，故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。提餾段塔板壓降=1\*GB3①干板阻力計(jì)算。，=2\*GB3②氣體通過液層的阻力計(jì)算氣體通過液層的阻力由下式計(jì)算，即查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得，故=3\*GB3③液體表面張力的阻力計(jì)算液面落差本設(shè)計(jì)可忽略液面落差的影響。液沫夾帶故液沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)。漏液實(shí)際氣速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。液泛為防止液泛，降液管內(nèi)液層高取，則：，故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。3.8塔板負(fù)荷性能圖精餾段漏液線,,得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表漏液線計(jì)算結(jié)果由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。液沫夾帶線以為限，求關(guān)系如下：由整理得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表液沫夾帶線計(jì)算結(jié)果由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。液相負(fù)荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。液泛線令由聯(lián)立解得忽略，將與，與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得：其中：將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理，得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值