毕业设计-化工原理---分离苯—甲苯混合物5000kgh的连续操作精馏装置.doc

《毕业设计-化工原理---分离苯—甲苯混合物5000kgh的连续操作精馏装置.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计-化工原理---分离苯—甲苯混合物5000kgh的连续操作精馏装置.doc（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、天津商业大学化工学院化工原理课程设计各专业全套优秀毕业设计图纸天津商业大学食品科学与工程系化 工 原 理 课 程 设 计说 明 书设计题目：分离苯甲苯混合物5000kg/h的连续操作精馏装置设计者：班级 食品科学与工程1202 姓名 日期 2014年12月25日 设计指导人：签名 日期 设计答辩成绩： 答辩委员会：签名 日期 绪论 4二 设计任务书 51设计题目 52. 设计方案的选定及基础数据搜集 53. 相平衡 7三 设计计算 9 1.精馏塔物料衡算 91.1原料液及塔顶、塔底产品摩尔分数 91.2原料液及塔顶、塔底产品平均摩尔质量 91.3物料衡算 92 塔板数的确定 101、理论塔板数

2、NT的计算 10 1.1最小回流比及操作回流比的计算 . .10 1.2求精馏段气、液相负荷 10 1.3求操作线方程 10 1.4图解法计算理论板数 102、实际板层数的计算 . .11四工艺条件及相关物性数据的计算 . 111、操作压力计算 .112、操作温度计算 . 123、平均摩尔质量计算 .124、平均密度计算 .135、液体平均表明张力计算 .156、液体平均黏度计算 .157气液负荷计算 .16五 精馏塔塔体工艺尺寸计算 171、塔径的计算 .172、精馏塔有效高度的计算 18六 塔板主要工艺尺寸计算 .181、溢流装置计算 . 18 1.1堰长lw . 181.2溢流堰高度 1

3、8 1.3弓形降液管宽度和截面积 . .18 1.4降液管底隙高度h0 18 2、塔板布置19 2.1塔板的分块.19 2.2边缘区宽度确定. 19 2.3开孔区面积计算.19七 筛板的流体力学验算.19 1.精馏段流体力学计算.19 11塔板压降.19 1.11干板阻力算.19 1.1.2气体通过液层的阻力算.19 1.1.3液体表面张力的阻力算.19 1.2雾沫夹带20 1.3漏液20 1.4液泛20 2.提馏段流体力学计算 .202.1塔板压降 .20 2.11气体通过液层的阻力算 202.1.2干板阻力算 .20 2.13液体表面张力的阻力算 .21 2.2雾沫夹带21 2.3漏液21

4、 2.4液泛21八 塔板负荷性能图.21 1 精馏段 21 1.1雾沫夹带线21 1.2液泛线.22 1.3液相负荷上线.23 1.4漏液线. . 23 1.5液相负荷下限.24 2提馏段24 2.1雾沫夹带线 24 22液泛线24 23液相负荷上线. .2524漏液线.25 2.5液相负荷下限. 26九 板式塔附件设计261. 总塔结构262. 冷凝器273. 再沸器27十 精馏塔设计计算结果摘要.27十一 对本设计的评述27十二 参考文献30十三 附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）緒 论精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工

5、等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。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气冷凝冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经

6、产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，所以操作回流比采取最新回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 板式精馏塔设计任务书设计题目苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计。二、设计任务进料量：21.6千吨/年操作周期：300247200小时/年进料组成：50%（质量分率）塔顶产品组成：93%塔底2压力4kpa单板压降5所以设计合理弓形降液管低隙高度 Ho=Lh/3600*0.66*0.08=0.0167Hw-h0=0.056-0.0167=0.0339所以设计合理塔板布置根据经验值取无效区宽度Wc=0.04m、安定区宽度Ws=0.07m1x=D/2-(Wd+Ws

7、)=1.0/2-(0.129+0.04)=0.331mR=D/2-WC=1.0/2-0.04=0.46m代入Aa=20.331 (0.462-0.3312)0.5+3.14/1800.462Sin-1(0.331/0.46)=0.551m2筛孔数n与开孔率取筛空孔径dO=5mm，正三角形排列，筛板碳钢厚度=3mm取t/dO =4.0 孔心距t=4dO=35=20mm塔板上的筛孔数n=(1158103/t2)Aa=1158103/2020.551=1894孔塔板上开空区的开空率= A0/Aa=0.907/(t/ dO)2=0.907/16=5.67%(在515%范围内)。每层塔板上开孔面积A0=

8、 Aa=0.05670.551=0.0312m2气体通过筛孔的气速uo= vs/ Ao=0.372/0.0312=11.91m/s七 筛板塔的流体力学验算精馏段流体力学验算当的液体高度hp=hc+hL+h(1)干板压降相当的液体高度hL，依d0/=5/3=1.67，查图4131可知c0=0.772，hc=0.051(uo/co)0.5(pv/pL)=0.051(11.56/0.772) 0.5(2.91/802.1)=0.0401(2)气流穿过板上液层压降相当的液体高度hLUa=VS/(AT-AF)=0.271/(0.785-0.0567)=0.037m/sFa= Ua(v)0.5=0.853

9、(2.91)0.5=1.46 查的=0.61， Hl=0.61*(0.0506+0.094)=0.088(3)克服液体表面张力压降相当的液体高度hh=4/(Lgd0)=420.473110-3/(802.139.810.005)=2.8610-3mhp=0.0372+0.039+2.8610-3=0.07926m单板压降p= hpLg=0.07926802.139.81=623Pa(设计允许值）2.雾沫夹带量ev的验算ev=5.710-6/(Ua/HT-hf)3.2=5.710-6/(20.273110-3)0.51/(0.40-2.50.06)3.2=0.00141kg液/kg气1.5)故在

10、设计负荷下不会发生过量漏液4.液泛检验为防止降液管液泛的发生，硬是降液管中青液层高度Hd(HT+hw)Hd=hp+hL+hdhd=0.153(LS/lw/h0)2=0.153(9.6210-4/0.65/0.0148)2=0.00153mHd=0.0783+0.06+0.00153=0.140m取=0.5则(HT+hw)=0.5(0.4 +0.0511)=0.225m故Hd(HT+hw)，在设计负荷下不会发生液泛。根据以上踏板的各项流体力学验算，可以认为精馏段塔径及各工艺尺寸是合适的。提留段流体力学验算1.气体通过筛板压降相当的液体高hp=hc+hL+h(1)干板压降相当的液体高度hL，依d0

11、/=5/3=1.67，、查图413 可知c0=0.84，hc=0.051(uo/co)0.5(pv/pL)=0.051(11.99/0.84) 0.5(2.99/799.96)=0.043 0.072(2)气流穿过板上液层压降相当的液体高度hLUa=VS/(AT-AF)=0.363/(0.451/0.0785-0.0567)=0.651m/sFa= Ua(v)0.5=0.651(3.24)0.5=1.107取板上液层充气系数0为0.64hl=0 hL=0(hw+how)=0.640.07=0.0448m(3)克服液体表面张力压降相当的液体高度hh=4/(Lgd0)=418.6810-3/(78

12、2.949.810.005)=0.00195mhp=0.043+0.0448+0.00195=0.08975m单板压降p= hpLg=0.08975782.949.81=689.3Pa0.7kPa(设计允许值)2.雾沫夹带量ev的验算ev=5.710-6/(Ua/HT-hf)3.=5.710-6/(18.6810-3)0.615/(0.4-0.175)3.2=0.012kg液/kg气1.5)故在设计负荷下不会发生过量漏液。4.液泛检验为防止降液管液泛的发生，硬是降液管中青液层高度Hd(HT+hw)Hd=hp+hL+hdhd=0.153(LS/lw/h0)2=0.153(0.0021/0.585

13、/0.036)2=0.00152mHd=0.08975+0.07+0.00152=0.161m取=0.5则(HT+hw)=0.5(0.4+0.0534)=0.2267m故Hd(HT+hw)，在设计负荷下不会发生液泛。根据以上踏板的各项流体力学验算，可以认为精馏段塔径及各工艺尺寸是合适的。八 塔板的负荷性能图精馏段负荷性能图1.雾沫夹带线(1)ev=5.710-6/(Ua/HT-hf)3.2式中Ua=VS/(AT-Af)= VS/(0.0557/0.071-0.0557)=1.372 VS (a)hf=2.5(hw +how)=2.5hw+2.8410-3E(3600LS/2.6)2/3近似取E=1.0, hw=0.051,lw=0.65m故hf=2.50.051+2.8410-31.0(3600LS/0.65)2/3=0.127+2.22