苯—甲苯溶液连续精馏塔设计

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江汉大学

《化工原理》课程设计说明书

题目 苯—甲苯溶液连续精馏塔设计

专业班级 过控141 学 生 陶翔 指导老师 刘红姣 成 绩

2017 年 7 月 5 日

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化工原理课程设计任务书

一、设计名称：

苯-甲苯溶液连续精馏塔设计

二．设计条件

处理量： 10万吨/y

料液组成（质量分数）： 45% 塔顶产品组成（质量分数）： 99% 塔顶易挥发组分回收率： 99% 每年实际生产时间： 7200h

精馏塔顶的压强：4kPa (表压) 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≯

三、设计任务

1、设备选型、设计方案的确定和流程说明； 2、精馏塔的工艺计算：塔径、塔高、溢流装置、塔板的布置、升气道等的设计与排列； 3、流体力学性能的验算； 4、绘制塔板负荷性能图并结合流体力学验算进行调整； 5、有关附属设备的计算选型； 6、编写设计说明书和设计结果概要或设计一览表，绘制主体设备工艺条件图

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目录

化工原理课程设计任务书 ................................................................................................ 2

一、设计名称： ........................................................................................................ 2 二．设计条件 ............................................................................................................ 2 三、设计任务 ............................................................................................................ 2 目录 .................................................................................................................................... 1 1.流程和工艺条件的确定和说明 ..................................................................................... 3 2.操作条件和基础数据 ..................................................................................................... 3

操作条件 .................................................................................................................... 3 基础数据 .................................................................................................................... 3 3.设计计算 ......................................................................................................................... 3

精馏塔的物料衡算塔板数的确定

............................................................................................ 3 .................................................................................................... 4

................................................. 4

.１苯—甲苯混合物的ｔ-ｘ-ｙ图和x-y图表3-1苯-甲苯物系的气液平衡数据表

苯的摩尔分数温度/

........................................................... 4

........................................................................................................................ 5

℃ ........................................................................................................................... 5

........................................................................................................................ 5 ℃ ............................................................................................................................ 5

苯的摩尔分数温度/

液相

................................................................................................................................ 5 ................................................................................................................................ 5 ................................................................................................................................ 5 ................................................................................................................................ 5 确定最小回流比Ｒｍｉｎ和回流比

........................................................ 6

气相

液相

气相

精馏塔气、液相负荷的确定 ............................................................................ 6 操作线方程 ........................................................................................................ 7 图解法求理论板层数 ........................................................................................ 7 全塔效率的计算 ................................................................................................ 7 实际板层数 ........................................................................................................ 8

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精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 .................................................... 9

操作压力计算 .................................................................................................... 9 平均摩尔质量计算平均密度计算

.................................................................................... 9 .......................................................................................... 10

.......................................................................... 11

液体平均表面张力计算

液体平均粘度计算 .......................................................................................... 12 精馏塔的塔体工艺尺寸计算与板间距的确定

.............................................. 12

塔径的计算 ...................................................................................................... 12 塔高度计算 ...................................................................................................... 15 塔板主要工艺尺寸计算 .......................................................................................... 15

溢流装置的计算 .............................................................................................. 15 塔板布置 .......................................................................................................... 18 筛板的流体力学验算 .............................................................................................. 19

精馏段筛板的流体力学验算 .......................................................................... 19 提馏段筛板的流体力学验算 .......................................................................... 21 塔板负荷性能图 ...................................................................................................... 22

精馏段塔板负荷性计算 .................................................................................. 22 提馏段塔板负荷性能计算 .............................................................................. 25 塔的辅助设备及附件的计算与选型 ...................................................................... 27

全凝器 .............................................................................................................. 27 再沸器 .............................................................................................................. 28 接管管径计算与选型 ...................................................................................... 28 塔顶空间 .......................................................................................................... 30 人孔 .................................................................................................................. 31 设计结果一览表 .............................................................................................. 31 参考文献 .................................................................................................................. 34

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1.流程和工艺条件的确定和说明

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。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，其余部分经产品冷凝冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

2.操作条件和基础数据

操作条件

塔顶压力：4kPa 进料热状态：泡点进料 回流比：倍

加热蒸汽：低压加热 单板压降：≤0.7kPa

基础数据

进料中苯的含量（质量分数）：45% 塔顶苯的含量（质量分数）：99% 塔顶易挥发组分回收率： 99% 生产能力（万吨/年）：10

3.设计计算

精馏塔的物料衡算

苯的摩尔质量MA=78kg/kmol 甲苯的摩尔质量MB=92kg/kmol 进料组成（摩尔分数）

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