化工原理课程设计(doc 41页)debr.docx
《化工原理课程设计(doc 41页)debr.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理课程设计(doc 41页)debr.docx(49页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、天津大学仁爱学院化工系化工原理课程设计板式连续续精馏塔塔设计任任务书一、设计计题目:分离苯苯甲苯系系统的板板式精馏馏塔设计计 试试设计一一座分离离苯甲苯系系统的板板式连续续精馏塔塔,要求求原料液液的年处处理量为为 5000000 吨,原原料液中中苯的含含量为 355 %,分分离后苯苯的纯度度达到 98 %,塔塔底馏出出液中苯苯含量不不得高于于1%(以以上均为为质量百百分数)二、操作作条件1. 塔塔顶压强强: 4 kPaa (表表压);2. 进进料热状状态: 饱和液液体进料料3. 回回流比: 加热蒸蒸气压强强: 1011.3 kPaa(表压压);单板压降降: 0. 7 kPaa三、 塔板类型型
2、: 浮阀塔塔板四、生产产工作日日 每年3300天天,每天天24小小时运行行。五、厂址址厂址拟定定于天津津地区。六、设计计内容 1. 设计计方案的的确定及及流程说说明2. 塔塔的工艺艺条件及及有关物物性数据据的计算算3. 精精馏塔的的物料衡衡算4. 塔塔板数的的确定5. 塔塔体工艺艺尺寸的的计算6. 塔塔板主要要工艺尺尺寸的设设计计算算7. 塔塔板流体体力学验验算8. 绘绘制塔板板负荷性性能图9. 塔塔顶冷凝凝器的初初算与选选型10. 设备主主要连接接管直径径的确定定11. 全塔工工艺设计计计算结结果总表表12. 绘制生生产工艺艺流程图图及主体体设备简简图13. 对本设设计的评评述及相相关问题题
3、的分析析讨论目 录录一、绪 论1二、设计计方案的的确定及及工艺流流程的说说明22.1设设计流程程22.2设设计要求求32.3设设计思路路32.4设设计方案案的确定定4三、全塔塔物料衡衡算53.2物物料衡算算5四、塔板板数的确确定64.1理理论板数数的求取取64.2全全塔效率率实际板板层数的的求取7五、精馏馏与提馏馏段物性性数据及及气液负负荷的计计算95.1进进料板与与塔顶、塔塔底平均均摩尔质质量的计计算95.2气气相平均均密度和和气相负负荷计算算105.3液液相平均均密度和和液相负负荷计算算105.4液液相液体体表面张张力的计计算115.5塔塔内各段段操作条条件和物物性数据据表11六、塔径径及
4、塔板板结构工工艺尺寸寸的计算算146.1塔塔径的计计算146.2塔塔板主要要工艺尺尺寸计算算156.3塔塔板布置置及浮阀阀数目与与排列17七、 塔塔板流体体力学的的验算及及负荷性性能图197.1塔塔板流体体力学的的验算197.2塔塔板负荷荷性能图图22八、塔的的有效高高度与全全塔实际际高度的的计算27九、浮阀阀塔工艺艺设计计计算总表表28十、辅助助设备的的计算与与选型3010.11塔顶冷冷凝器的的试算与与初选3010.22塔主要要连接管管直径的的确定31十一、对对本设计计的评述述及相关关问题的的分析讨讨论3313.11设计基基础数据据3613.22附图38一、绪 论 化工原原理课程程设计是是综
5、合运运用化化工原理理课程程和有关关先修课课程(物物理化学学,化化工制图图等)所所学知识识,完成成一个单单元设备备设计为为主的一一次性实实践教学学,是理理论联系系实际的的桥梁,在在整个教教学中起起着培养养学生能能力的重重要作用用。通过过课程设设计,要要求更加加熟悉工工程设计计的基本本内容,掌掌握化工工单元操操作设计计的主要要程序及及方法,锻锻炼和提提高学生生综合运运用理论论知识和和技能的的能力,问问题分析析能力,思思考问题题能力,计计算能力力等。 精精馏是分分离液体体混合物物(含可可液化的的气体混混合物)最最常用的的一种单单元操作作,在化化工,炼炼油,石石油化工工等工业业中得到到广泛应应用。精精
6、馏过程程在能量量剂驱动动下(有有时加质质量剂),使使气液两两相多次次直接接接触和分分离,利利用液相相混合物物中各组组分的挥挥发度的的不同,使使易挥发发组分由由液相向向气相转转移,难难挥发组组分由气气相向液液相转移移,实现现原料混混合液中中各组分分的分离离。根据据生产上上的不同同要求,精精馏操作作可以是是连续的的或间歇歇的,有有些特殊殊的物系系还可采采用衡沸沸精馏或或萃取精精馏等特特殊方法法进行分分离。本本设计的的题目是是苯-甲苯连连续精馏馏筛板塔塔的设计计,即需需设计一一个精馏馏塔用来来分离易易挥发的的苯和不不易挥发发的甲苯苯,采用用连续操操作方式式,需设设计一板板式塔将将其分离离。二、设计计
7、方案的的确定及及工艺流流程的说说明2.1设设计流程程 本设计计任务为为分离苯苯、甲苯苯混合物物。对于于二元混混合物的的分离,采采用连续续精馏流流程。设设计中采采用泡点点进料,将将原料液液通过预预热器加加热至泡泡点后送送入精馏馏塔内。塔塔顶上升升蒸气采采用全凝凝器冷凝凝,冷凝凝液在泡泡点下一一部分回回流至塔塔内,其其余部分分经产品品冷凝器器冷却后后送至储储罐。该该物系属属易分离离物系,最最小回流流比较小小,故操操作回流流比取最最小回流流比的11.7倍倍。塔釜釜采用间间接蒸汽汽加热,塔塔底产品品经冷却却后送至至储罐。3 图2-11 精馏馏工艺流流程图 图22-2 单塔工艺艺流程简简图2.2设设计要
8、求求 总的要要求是在在符合生生产工艺艺条件下下,尽可可能多的的使用新新技术,节节约能源源和成本本,少量量的污染染。精馏馏塔对塔塔设备的的要求大大致如下下:生产能力力大,即即单位塔塔截面大大的气液液相流率率,不会会产生液液泛等不不正常流流动。 效率高高,气液液两相在在塔内保保持充分分的密切切接触,具具有较高高的塔板板效率或或传质效效率。 流体体阻力小小,流体体通过塔塔设备时时阻力降降小,可可以节省省动力费费用,在在减压操操作是时时,易于于达到所所要求的的真空度度。 有一一定的操操作弹性性,当气气液相流流率有一一定波动动时,两两相均能能维持正正常的流流动,而而且不会会使效率率发生较较大的变变化。
9、结构构简单,造造价低,安安装检修修方便。 能满足某些工艺的特性:腐蚀性,热敏性,起泡性等本次实验验我们根根据所给给条件设设计出塔塔的各项项参数及及其附属属设备的的参数。2.3设设计思路路 在本次次设计中中,我们们进行的的是苯和和甲苯二二元物系系的精馏馏分离,简简单蒸馏馏和平衡衡蒸馏只只能达到到组分的的部分增增浓,如如何利用用两组分分的挥发发度的差差异实现现高纯度度分离,是是精馏塔塔的基本本原理。实实际上,蒸蒸馏装置置包括精精馏塔、原原料预热热器、蒸蒸馏釜、冷冷凝器、釜釜液冷却却器和产产品冷却却器等设设备。蒸蒸馏过程程按操作作方式不不同,分分为连续续蒸馏和和间歇蒸蒸馏,我我们这次次所用的的就是浮
10、浮阀式连连续精馏馏塔。蒸馏是物物料在塔塔内的多多次部分分汽化与与多次部部分冷凝凝所实现现分离的的。热量量自塔釜釜输入,由由冷凝器器和冷却却器中的的冷却介介质将余余热带走走。在此此过程中中,热能能利用率率很低,有有时后可可以考虑虑将余热热再利用用,在此此就不叙叙述。要要保持塔塔的稳定定性,流流程中除除用泵直直接送入入塔原料料外也可可以采用用高位槽槽。 塔顶冷冷凝器可可采用全全凝器、分分凝器-全能器器连种不不同的设设置。在在这里准准备用全全凝器,因因为可以以准确的的控制回回流比。此此次设计计是在常常压下操操作。 因为这这次设计计采用间间接加热热,所以以需要再再沸器。回回流比是是精馏操操作的重重要工
11、艺艺条件。选选择的原原则是使使设备和和操作费费用之和和最低。在在设计时时要根据据实际需需要选定定回流比比。本设计采采用连续续精馏操操作方式式、常压压操作、泡泡点进料料、间接接蒸汽加加热、选选R=11.7RRminn、塔顶顶选用全全凝器、选选用浮阀阀塔。2.4设设计方案案的确定定 本本设计任任务为分分离苯一一甲苯混混合物。由由于对物物料没有有特殊的的要求,可可以在常常压下操操作。对对于二元元混合物物的分离离,应采采用连续续精馏流流程。设设计中采采用泡点点进料,将将原料液液通过预预热器加加热至泡泡点后送送人精馏馏塔内。塔塔顶上升升蒸气采采用全凝凝器冷凝凝,冷凝凝液在泡泡点下一一部分回回流至塔塔内,
12、其其余部分分经产品品冷却器器冷却后后送至储储罐。该该物系属属易分离离物系,最最小回流流比较小小,故操操作回流流比取最最小回流流比的11.5-1.77倍。塔塔底设置置再沸器器采用间间接蒸汽汽加热,塔塔底产品品经冷却却后送至至储罐。三、全塔塔物料衡衡算3.1 原料液液及塔顶顶、塔底底产品的的平均摩摩尔质量量 苯的摩摩尔质量量: 甲甲苯的摩摩尔质量量: =0.3388 =0.9833 =0.01117 =0.350078.11+0.665092.13=86.68(kg/kmool) =0.983378.11+0.001792.13=78.35(kg/kmool) =0.0111778.11+0.99
13、883392.13=91.9655(kgg/kmmol) 3.22物料衡衡算 原料处处理量:F=550000010000/(30002486.68)=800.111kmool/hh 总物料料衡算:80.11=D+WW 苯物料料衡算:80.110.0035=0.9983DD+0.01117W 联合解解得 :D =311.066kmool/hh W=449.004kmmol/h 最少回回流比:由q=1和平平衡线交交点画图图的出。(附附图1)四、塔板板数的确确定 4.11理论板板数的求求取 苯-甲苯属属理想体体系,可可采用图图解法球球理论板板层数。 由手册册查得苯苯-甲苯物物系的气气液平衡衡数据,绘
14、绘出t-x-yy图与x-y图。 作图法法求最小小回流比比及操作作回流比比。如图图1-11。由,从从图中读读得 所以最最小回流流比为 =1.668 取操作作回流比比为 精馏塔塔打气、液液相负荷荷 LL=RDD=2.862231.06=88.89kkmoll/h VV=(RR+1)D=(2.8862+1)331.006=1199.955kmool/hh LL=LL+F=88.91+80.11= 1669.002kmmol/l VV=VV=1119.995 kkmoll/h 操作线线方程: 精馏段段操作线线方程: 提馏段段操作线线方程: 图解法法求理论论层数 总理论论板层数数:(包括再再沸器) 进料
15、板板位置: 4.2全全塔效率率实际板板层数的的求取 全塔效效率 根据塔塔顶,塔塔底液相相组成,查查t-xx-y图图知塔顶顶温度881,塔塔底温度度1099.9,求得得塔平均均温度为为: 由精馏馏段与提提馏段的的平均温温度,依依据安托托尼方程程,求出出再求出出相对挥挥发度。其其中 苯: A=66.0223,BB=12206.35,C=2220.24 甲苯:A=66.0778,BB=13343.94,C=2219.58 当温度度为811 KKpa ,Kppa 同理当当温度为为1099.9时, , 又因为为平均温温度为995.445,查表表知液体体黏度为为 mPaas mPaas = =00.277
16、0866mPaas 全塔效效率 精馏段段实际板板层数 提馏段段实际板板层数 进料板板为 总实际际板数 =13+13=26块 五、精馏馏与提馏馏段物性性数据及及气液负负荷的计计算5.1进进料板与与塔顶、塔塔底平均均摩尔质质量的计计算 塔顶:,由平衡衡图知: 进料板板:, 塔底: ,查得得 所以,精精馏段平平均摩尔尔质量 提馏段段平均摩摩尔质量量 5.2气气相平均均密度和和气相负负荷计算算 精馏段段 提馏段段 精馏段段气相负负荷: 提馏段段气相负负荷: 5.3液液相平均均密度和和液相负负荷计算算 液相密密度依下下式计算算,即 塔顶:, 查得: , 进料板板:,查得:, 进料板板液相的的质量分分数为
17、 进料板液液相平均均密度:由, 查得 , 塔釜液液相质量量分数为为: 精精馏段液液相平均均密度为为: 提馏段段液相平平均密度度为: 5.4液液相液体体表面张张力的计计算 塔顶: 查表知知:, 进料板板: 查表知知: , 塔底: 查表知:, 精馏段段液相平平均表面面张力为为: 提馏段段液相平平均表面面张力为为: 5.5塔塔内各段段操作条条件和物物性数据据表 (1)操操作压力力 塔顶压压强: =1101.3+44=1005.33Kpaa 每层塔塔板压降降: 进料板板压力: =1105.3+00.713=1144.4KKpa 精馏段段平均压压力:=(1105.3+1114.4)/2=1109.85K
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工原理课程设计doc 41页debr 化工 原理 课程设计 doc 41 debr
限制150内