化工原理课程设计(doc 31页)debp.docx
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1、课程设计计(论文文)题 目名名称 苯苯-甲苯苯冷凝器器工艺设设计 课 程 名 称称 化工工原理学生姓名名 罗伟伟 学号0774099200027系 、专专 业业 生化化系20007级化化学工程程与工艺艺 指导教师师 胡建明明20099年1月7日目录一、课程程设计任任务书 3二、概述述 55三、设计计依据 8四、工艺艺设计计计算8五、物料料横算 82.1 精馏塔塔物料横横算 82.2 预热期期物料横横算 92.3 冷凝器器物料横横算 102.4 再沸器器物料横横算111六、热量量横算 1223.1 预热器器热量横横算 1223.2 冷凝器器热量横横算 1333.3 再沸器器热量横横算 155七、
2、设备备设计与与选型 177八、设备备设计 1771、精馏馏塔理论论塔板数数 1172、确定定实际塔塔板数NN,确定定实际加加料位置置x173、流体体流径选选择 1184、冷凝凝器热负负荷 1185、流体体两端温温度的确确定 1186、总传传热系数数 1997、换热热面积 1198、初选选管程及及单管长长度 1199、筒体体直径计计算 11910、数数据核算算200九、设备备选型244十、总结结229十一、参参考文献献300十二、致致谢 31十三、附附工程图图纸 33206级化化学工程程专业化化工原理理课程程设计任任务书设计课题题:苯-甲苯精精馏装置置进料冷冷凝器设设计一、设计计条件1、年产产苯
3、:2200000吨 2、产品品苯组成成:C66H699% (质质量分数数,下同同) 、CC6H5 -CCH31%3、原料料液为常常温液体体;原料料组成:C6H6 440% , C6H5 -CCH3 660%4、分离离要求:塔釜苯苯含量1%二、设计计内容1、 物料衡算算(精馏馏塔、预预热器、冷冷凝器、再再沸器)2、 热量衡算算(预热热器、冷冷凝器、再再沸器)3、 精馏塔理理论塔板板数4、 冷凝器热热负荷计计算5、 冷凝器换换热面积积计算6、 冷凝器结结构、材材质选择择7、 冷凝器结结构尺寸寸、工艺艺尺寸的的设计计计算等8、 冷凝器总总传热系系数的校校核9、冷凝凝器装配配图的绘绘制三、设计计要求1
4、、设计计方案简简介 对给定或或选定的的工艺流流程、主主要设备备的型式式进行简简要的论论述。 2、工艺艺设计选定工艺艺参数,对对单个设设备作出出衡算示示意图,进进行物料料衡算、热热量衡算算,以表表格形式式表达衡衡算结果果,其中中的数据据(非给给定数据据)及计计算公式式(经验验公式)必必须交待待来源(即即何种参参考书目目,并在在参考文文献中列列出)。3、设备备计算选择设备备的结构构形式,并并说明理理由。进进行设备备的结构构尺寸和和工艺尺尺寸的设设计计算算。4、辅助助设备选选型典型辅助助设备的的主要工工艺尺寸寸的计算算,设备备规格型型号的选选定。5、设计计说明书书的编写写要求严格格按照邵邵阳学院院毕
5、业设设计(论论文)格格式进行行编写。设设计说明明书应按按顺序包包括以下下内容:(1)设设计说明明书封面面;(22)设计计任务书书; (3)目目录; (4)概述(设计方案简介); (5)工艺计算(物料衡算、热量衡算); (6)设备设计(主要设备设计、辅助设备设计或选型); (7)设计总结、评述; (8) 参考资料; (9)致谢;(10)附工程图纸。6、绘制制主要设设备的装装配图 用AA1图纸绘绘制预热热器装配配图(图图面应包包括设备备主视图图、俯(左左)视图图局部视视图等,并并配备明明细表、管管口表、技技术性能能表、技技术要求求等),要要求采用用CADD制图。指导老师师: 胡建明明 二O OO九
6、年十十二月十十四日 概 述述课程设计计是综合合应用本本门课程程和有关关先修课课程所学学知识,完完成以单单元操作作为主的的一次设设计实践践,是培培养我们们实际动动手能力力的一个个重要环环节,是是从学生生走向工工程师必必然程序序。通过过课程设设计能使使我们掌掌握工程程设计的的基本程程序和方方法,并并在查阅阅技术资资料,选选用公式式和数据据,用简简洁的文文字、图图表表达达设计结结果及制制图等能能力方面面得到一一次基本本训练。在在设计过过程中我我们更应应该注重重树立正正确的设设计思想想和实事事求是、严严肃认真真的工作作作风。为为我们将将来更快快的融入入社会,更更好的适适应新的的工作提提供有力力的保障障
7、。本次课程程设计仅仅对苯甲苯混混合液体体的精馏馏装置进进行设计计,设计计苯年产产量为2200000吨。根根据生产产要求设设计苯甲苯精精馏装置置,蒸馏馏是化工工生产中中分离均均相液体体混合物物的典型型单元操操作,其其历史悠悠久,应应用广泛泛。蒸馏馏的基本本原理是是将液体体混合物物部分汽汽化、全全部冷凝凝,利用用其中各各个组分分挥发度度不同而而将其分分离。其其本质是是液、气气相间的的质量传传递和热热量传递递。为使使分离彻彻底,以以获得较较纯的产产品,工工业生产产中常采采用多次次部分汽汽化、多多次全部部冷凝的的方法精馏馏。精馏过程程通常是是在塔设设备内完完成的。预热器、冷冷凝器、再再沸器是是精馏过过
8、程必不不可少的的设备。他他们承担担着将物物料预热热、气化化、冷凝凝等重要要任务。而而固定管管板式换换热器更更是因其其具有工工艺简单单、造价价低廉、工工艺设计计成熟、热热效率较较高等优优点而得得到广泛泛的应用用,尤其其在很多多大工业业生产中中。预热器是是一种广广泛使用用的工艺艺设备,是是化工行行业中主主要的工工艺设备备之一。根根据换热热条件,采采用水蒸蒸气作为为加热介介质,选选用列管管式换热热器。用用饱和水水蒸汽对对冷流体体加热属属于一侧侧为恒温温流体的的传热。由由于传热热温差为为51.4,温差差较大所所以需在在壳体上上设置膨膨胀节。由由于物料料需要拆拆卸清洗洗,故要要采用浮浮头式换换热器。浮浮
9、头式换换热器适适用于壳壳体与管管束间壁壁温差较较大或壳壳程介质质易结垢垢的场合合。由于于介质为为苯和水水蒸气,所所以苯走走管程,水水蒸气走走壳程。冷凝器同同样是一一种广泛泛使用的的精馏工工艺设备备,在炼油油,化工行行业中是是主要的的工艺设设备之一一。根据据换热条条件,采用水水作为冷冷却介质质,选用列列管式换换热器.用自来来水对热热流体冷冷却属于于一侧为为恒温流流体的传传热。由由于传热热温差小小于500,不设设置膨胀胀节。由由于介质质为苯蒸蒸气和水水,所以以水走壳壳程,苯苯走管程程。工业再沸沸器主要要有容积积式与虹虹吸式两两种,本本次设计计选用容容积式再再沸器,用用水蒸气气作为加加热介质质,物料
10、料走管程程,蒸气气走壳程程。原料液为为含苯440%(质质量分数数,下同同)、甲甲苯600%的混混合溶液液,温度度为200。分离要要求为塔塔釜苯含量不不大于11%,塔顶顶产品含含苯999%、甲苯苯1%。年产产量2000000(吨)。苯:分子子式C66H6,分子子量788.111,相对对密度00.87794gg/cmm3(200)。熔点5.51,沸点点80.1,燃燃点为5562.22,在常常温常压压下是无无色透明明的液体体,并具具强烈的的特殊芳芳香气味味,有毒毒。苯遇遇热、明明火易燃燃烧、爆爆炸,苯苯蒸气与与空气混混合物的的爆炸限限是1.488.0%。常态态下,苯苯的蒸气气密度为为2.777,蒸蒸
11、气压113.333kPPa(226.11 )。苯是是常用的的有机溶溶剂,不不溶于水水,能与与乙醇、氯氯仿、乙乙醚、二二硫化碳碳、四氯氯化碳、冰冰醋酸、丙丙酮、油油等混溶溶,因此此常用作作合成化化学制品品和制药药的中间间体及溶溶剂。苯苯能与氧氧化剂发发生剧烈烈反应,如如五氟化化溴、氯氯气、三三氧化铬铬、高氯氯酸、硝硝酰、氧氧气、臭臭氧、过过氯酸盐盐、(三三氯化铝铝+过氯氯酸氟)、(硫硫酸+高高锰酸盐盐)、过过氧化钾钾、(高高氯酸铝铝+乙酸酸)、过过氧化钠钠等。.苯是染染料、塑塑料、合合成橡胶胶、合成成树脂、合合成纤维维、合成成药物和和农药等等的重要要原料,也也是涂料料、橡胶胶、胶水水等的溶溶剂,
12、也也可以作作为燃料料。甲苯:分分子式CCH3(C6H5),分子子量922.144,相对对密度00.8666g/cm33(200)。熔点-95,沸点点1100.8。在常温温下呈液液体状,无无色、易易燃。不不溶于水水,溶于于乙醇、乙乙醚和丙丙酮。甲甲苯容易易发生氯氯化,生生成苯氯甲烷烷或苯三三氯甲烷烷,它们们都是工工业上很很好的溶溶剂;它它还容易易硝化,生生成对硝硝基甲苯苯或邻硝硝基甲苯苯,它们们都是染染料的原原料;它它还容易易磺化,生生成邻甲甲苯磺酸酸或对甲甲苯磺酸酸,它们们是做染染料或制制糖精的的原料。甲甲苯的蒸蒸汽与空空气混合合形成爆爆炸性物物质,因因此它可可以制造造梯思梯梯炸药。分离苯与与
13、甲苯的的生产工工艺:精精馏法,膜膜分离法法,萃取取法。本次设计计采用浮浮阀精馏馏塔。其其优点为为:1生产产能力大大,由于于塔板上上浮阀安安排比较较紧凑,其其开孔面面积大于于泡罩塔塔板,生生产能力力比泡罩罩塔板大大 200%440%,与与筛板塔塔接近。 2操操作弹性性大,由由于阀片片可以自自由升降降以适应应气量的的变化,因因此维持持正常操操作而允允许的负负荷波动动范围比比筛板塔塔,泡罩罩塔都大大。 33塔板板效率高高,由于于上升气气体从水水平方向向吹入液液层,故故气液接接触时间间较长,而而雾沫夹夹带量小小,塔板板效率高高。 4塔的造造价较低低,浮阀阀塔的造造价是同同等生产产能力的的泡罩塔塔的 5
14、50%80%,但是是比筛板板塔高 20%300%。5塔的的造价较较低,浮浮阀塔的的造价是是同等生生产能力力的泡罩罩塔的 50%800%,但但是比筛筛板塔高高 200%330%。设计依据据1.1苯苯甲苯精精馏装置置进料冷冷凝器设设计任务务书1.2产产品苯组组成:CC6H699% (质质量分数数,下同同) 、CC6H5 -CCH31%1.3原原料液为为常温液液体;原原料组成成:C6H6 440% , C6H5 -CCH3 660%1.4分分离要求求:塔釜釜苯含量量1%工艺设计计计算第一部分分 物物料衡算算2.1 精馏塔塔物料衡衡算2.1.1根据据工业生生产特点点,取年年平均工工作日为为3000天,
15、则则平均苯苯产量为为:GD= 27777.78kkg/hh(本次次设计以以小时产产量为计计算基准准)2.1.2精馏馏塔物料料衡算示示意图: 2.1.3已知知各组分分质量分分数:组分塔釜进料出料C6H661%40%99%C6H55CH399%60%1%由于C66H6分子量量为788,C66H5CH3分子量量为,则则:塔顶出料料组成 xD=0.99115 塔进料料组成 xxF=0.44002塔底出料料组成 xW=0.01118故各组分分的摩尔尔分数为为:组分塔顶进料塔釜C6H660.999150.444020.01118C6H55CH30.000850.555980.98882产品的平平均相对对分
16、子质质量=00.9991578+(10.999155)922 = 78.12故 DD= 335.556 kkmoll/h2.1.4用摩摩尔分率率计算进进料量及及塔顶采采出量 :F = D + W FxFF = DxDD + WxWW 代代入数据据易解得得: FF = 81.32kkmoll/h W = 455.766kmool/hh2.1.5精馏馏塔物料料衡算表表表2-11精馏塔塔物的料料衡算表表进料F出料塔顶采出出D塔底采出出W组分kmoll/hkg/hhwt%kmoll/hkg/hhwt%kmoll/hkg/hhwt%苯35.77827922.0334035.22627500990.544
17、42.0021甲苯45.55441888.055600.327.778145.22241600.28899总量81.33269800.08810035.55627777.78810045.77642022.3100= 669800.088 kgg/h2.2 预热器器物料衡衡算2.2.1预热热器是工工作在精精馏塔与与贮槽或或者精馏馏塔与精精馏原料料的的提提供工序序。根据据精馏的的特点,可可对其进进行相应应的物料料衡算:物料衡算算示意图图: 进料=出出料 2.2.2热器器物料横横算表:表2-22 预热热器物料料横算表表组分进料出料kmoll/hkg/hhwt%kmoll/hkg/hhwt%苯35.
18、77827922.0334035.77827922.03340甲苯45.55441888.0556045.55441888.05560总量81.33269800.08810081.33269800.0881002.3 冷凝器器物料衡衡算2.3.1 物物料横算算示意图图:2.3.2 最最小回流流比的确确定由化工工原理下下册中例例1-11附表33的苯-甲苯气气液平衡衡数据:t/80.118590951001051102.5442.5112.4662.4112.377X1.00000.78800.58810.41120.25580.13300y1.00000.89970.77730.63330.46
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