年處理量7年產(chǎn)7萬噸苯甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計

年處理量7萬噸苯-甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計

指導(dǎo)教師：Lvrenliang小組成員：LiuxingLixiaoling化工原理課程設(shè)計設(shè)計內(nèi)容報告內(nèi)容設(shè)計要求設(shè)計要求1.原料要求：苯-甲苯溶液，30℃，組成40%2.處理量要求：7萬噸/年1.設(shè)備工藝條件的計算2.塔板的流體力學(xué)計算3.塔的設(shè)計與輔助設(shè)備的選型CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry3.產(chǎn)品純度要求：塔頂苯質(zhì)量分數(shù)98%，回收率98%設(shè)計要求CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry設(shè)備工藝條件的計算設(shè)計方案的確定及工藝流程的說明全塔的物料衡算設(shè)備工藝尺寸設(shè)計315物性數(shù)據(jù)的計算4塔板數(shù)的確定2step11設(shè)計方案的選擇根據(jù)產(chǎn)品不同要求，分為連續(xù)精餾，間歇精餾，恒沸精餾，萃取精餾等。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。根據(jù)操作條件的不同，分為常壓精餾，加壓精餾和減壓精餾。本設(shè)計任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對物料沒有特殊的要求，選擇常壓精餾。由于篩板塔結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大、效率高、壓力低。此次設(shè)計采用篩板塔常壓精餾連續(xù)操作，分離苯（易揮發(fā)）-甲苯（難揮發(fā)）混合物。CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry篩板塔分離工藝流程簡圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry2塔板數(shù)的確定——圖解法a.查苯-甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)b.作圖法求最小回流比c.公式法求精餾塔的氣、液負荷d.求操作線方程e.用Origin繪圖,如右圖總理論板層數(shù)：進料板位置：f.采用奧康內(nèi)爾關(guān)聯(lián)圖估算板效率，g.實際總板層數(shù)：CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry3物料衡算原料處理量由已知條件，總物料衡算

塔頂易揮發(fā)組分的回收率：則可得：由上可得出塔底產(chǎn)品的摩爾分率：CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry4相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算物性數(shù)據(jù)均由內(nèi)插法得出，以表面張力為例，查得純物質(zhì)表面張力數(shù)據(jù)用origin數(shù)據(jù)處理軟件作圖，即可用公式求出表面張力CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry物性數(shù)據(jù)列表精餾段提餾段VLVLP/KPa108.8124.2T/℃87.94100.84Mm/(Kg/Kmol)81.00982.54986.71488.462ρ/(Kg/m3)2.977783.283.442810.7σm(mN/M)22.78722.55μlm(mPas)0.26270.2633Q(m3/s)1.41570.00391.3110.0077α2.451CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry5設(shè)備工藝尺寸設(shè)備工藝尺寸數(shù)據(jù)均由試差法得出，步驟如下:a.查化工設(shè)備手冊，先查出經(jīng)驗數(shù)據(jù)；b.根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，查圖或根據(jù)公式計算出與設(shè)計參數(shù)直接相關(guān)數(shù)據(jù)；c.圓整，并依據(jù)安全系數(shù)核算第一步假定數(shù)據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)；d.驗證，若安全系數(shù)在范圍內(nèi)，則計算終止，若安全系數(shù)不在范圍內(nèi)，則試差調(diào)整經(jīng)驗數(shù)據(jù)，直至安全系數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。f.設(shè)備工藝尺寸中每一個參數(shù)均需經(jīng)過：經(jīng)驗假設(shè)——公式計算——安全核算——試差調(diào)整——可靠數(shù)據(jù)的過程，并且應(yīng)查國標規(guī)定的設(shè)備標準，不設(shè)計無法生產(chǎn)的設(shè)備。CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustrySTEP2塔板的流體力學(xué)計算塔板負荷性能影響因素液相負荷上限線液相負荷下限線液沫夾帶線液泛線漏液線CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry塔板負荷性能圖精餾段負荷性能圖提餾段負荷性能圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry篩板塔設(shè)計計算結(jié)果CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry冷凝器再沸器預(yù)熱器冷卻器換熱管長mm3000300020003000管程流通面積m20.01060.01060.01940.0163中心排管數(shù)20201622管子根數(shù)n360360220370管程N6624公稱壓力PNMpa4412.5公稱直徑DNmm700700450600換熱器的選型——熱量衡算

Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6

式中：

Q1—所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量，KJ;

Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量，KJ;

Q3—過程的熱效率，（符號規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸熱為“-”）

Q4—反應(yīng)終了時物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓）

Q5—設(shè)備部件所消耗的熱量，KJ;

Q6—設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失,KJ;STEP3輔助設(shè)備的選型CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry接管與法蘭列表接管法蘭塔頂蒸汽出口管φ325×14mm（內(nèi)管）回流管φ89×4mm（內(nèi)管）進料管φ60×5mm（內(nèi)管）塔釜出料管φ57×2.5mm（內(nèi)管）塔釜至再沸器接管φ48×2mm（內(nèi)管）再沸器返塔連接管φ356×8mm（內(nèi)管）CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry工藝流程圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry精餾塔設(shè)備圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry

設(shè)計心得至此設(shè)計已經(jīng)完成，這并不代表著課程設(shè)計的徹底結(jié)束。由于時間有限，知識不夠系統(tǒng)化，還存在著很大的待改進之處：一是選用公式。我們在參考資料的時候，是在合理的范圍內(nèi)選用公式，并對計算結(jié)果進行了檢驗校核，需要查圖的數(shù)據(jù)精度只能達到一般水平。二是設(shè)計方法。由于填料塔在化工實際生產(chǎn)過程中精餾單元操作使用較少，我們在設(shè)計過程中僅對各類型的板式塔的性能做了一個比對，選擇了板式篩板塔。三是畫圖。我們內(nèi)插數(shù)據(jù)使用excel2007作圖，其他的圖表使用origin8.0作圖，工藝流程圖和精餾塔裝配圖使用autoCAD2013作圖。我們對軟件熟悉程度不夠，但做圖力求簡潔、標準、清晰。再次向我們的指導(dǎo)老師、小組成員致謝，感謝你們?yōu)榇舜握n程設(shè)計圓滿完成所做出的貢獻。CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry人有了知識