化工原理课程设计--双组分连续精馏筛板塔的设计.doc

双组分连续精馏筛板塔设计说明书原始数据1.设计题目：双组分连续精馏筛板塔的设计2.原料处理量：1.30104kg/h3.原料组成：组分名称苯甲苯组成（质量分率）0.78 （ 苯（M=78kg/kmol） ,二甲苯 （M=92kg/kmol）)4.分离要求：（1）：馏出液中低沸点组分的含量不低于97.5%（质量分率）（2）：馏出液中低沸点组分的收率不低于97%（质量分率）5.操作条件：（1）：操作压力：常压（2）：进料及回流状态：泡点液体设计计算1.全塔物料恒算计算馏出液及残液产量F=D+WF=L+W =0.7335=0.9787M=0.733578+（1-0.7335）92=81.73g/molF=159.06 Kmol/h=0.97 D=115.63Kmol/hW= FD W=159.06115.63=43.43Kmol/h=0.08072.塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算2.1 确定操作压力塔顶：P顶=760mmHg塔底：P底=760mmHg+nP (n=2030块)P=100mmH2On=20 p底=760+20=907.06mmHg2.2 根据塔顶压力及塔顶汽相组成用视差法计算塔顶温度（即露点温度）:(1) 令td=81.14AA=6.906 BA=1211 CA=220.8AB=6.953 BB=1344 CB=219.4P0i =AiBi/(Ci+td)lgP0A =AABA/(CA+td)=6.906=785.78mmHglgP0B =ABBB/(CB+td)=6.953=302.76mmHg (其中yA = XD ) (其中yB =1yA )(0.0004)顶= P0A /P0B =785.78/302.76=2.5954t顶 =81.14同理，根据塔底压力及塔底残液组成用试差法计算塔底温度（即泡点温度）:(1)令tb= 113.30CP0A =AiBi/(Ci+tb)AA=6.906 BA=1211 CA=220.8AB=6.953 BB=1344 CB=219.4lgP0A =AABA/(CA+tb)=1911.17mmHglgP0B =ABBB/(CB+tb)=819.03mmHg 2.106990.0807= 0.1700(其中XA = XW)0.90295(10.0807)= 0.8300(其中XB =1XW) 0.0001(0.0004)底= P0A /P0B = 1911.17/819.03=2.3335t底=113.30 2.3 计算平均相对挥发度2.4 计算最小回流比Rmin因为进料状态为泡点进料，所以q=1,则3.确定最佳操作回流比及塔板层数采用逐板法计算 3.1 求相平衡方程式，并化成最简的形式3.2 初选操作回流比计算理论塔板数 （1）当=1.10.78=0.8时,精馏段操作线方程提留段操作线方程用逐板计算法计算精馏段的板数:（平衡方程与精馏段操作线方程联立逐步求解）=0.9787X1=0.9492y2=0.9650X2 =0.9181y3 =0.9507X3=0.8869y4=0.9362X4=0.8564y5 =0.9222X5=0.8281y6=0.9091X6=0.8026y7 =0.8973X7=0.7803y8=0.8870X8=0.7614y9 =0.8783X9=0.7458y10 =0.8711X10=0.7331 5 s故降液管设计合理。6.负荷性能图及操作性能评定6.1负荷性能图(1)最大气相负荷线（最大允许液沫夹带线） = =8358.8576-171.2923(2)最大液相负荷线 以=3s作为液体在降液管中停留时间的下限，由=3 得=(3) 最小液相负荷线 =3.8200(4) 最小气相负荷线=48940.54（5）降液管液泛线=48940.546.2 综上得VL与关系表如下：各负荷线方程最大气相负荷线最小气相负荷线最大液相负荷线最小液相负荷线降液管液泛线=8358.8576-171.2923=48940.54VL=3.8200=48940.54VL(m3/h)(m3/h)(m3/h)VL=3.8200 (m3/h)08358.85764719.654820119.264957857.99644951.391019387.4983107563.79045082.584218984.6228157317.04205190.074718368.1082207096.76545284.167817826.6164256894.36055369.181617283.6124306705.08615447.479116583.3128356526.09495520.501315918.5708406355.46005589.226215038.86136.3根据上表相关数据，作出筛板的负荷性能图，如下:7.操作性能的评定：7.1本设计的操作条件为=23.5140,=7447.6359 ，在负荷性能图上作出操作点P（,），连接OP，即作出操作线。7.2根据操作线同负荷性能图的交点及设计工作点的坐标，计算下列参数：根据负荷性能图及操作线的交点，可以看出从图上读出: =14850.56 ， =5108.46 ,=40.94 ， =14.33 。（1）操作弹性系数（极限负荷比）：按气相负荷计算：=按液相负荷计算：=（2）设计工作点的安定系数（设计负荷对极限之比）：对气相负荷上限：=对气相负荷下限： =对液相负荷上限：=对液相负荷下限：=项目符号单位数据 平均气相VGm3/h7447.6359流量液相VL20.5140实际塔板数N块25板间距HTm0.45塔径Dm1.8空塔气速UGm/s1.0209塔板液流型式-单流型溢流装置降液管型式-弓型堰长lWm1.26堰高hwm0.05溢流堰宽度Wdm0.252管底与受液盘距离h0m0.068板上清液层高度Hdm0.1435孔径d0mm5开孔面积A0m20.2114筛孔气速U0m/s9.7861塔板压强hm0.0682液体在降液管内停留时间s5.63液沫夹带分率- - 0.0069气相负荷上限-1.99气相负荷下限-1.46液相负荷上限KA、L-1.74液相负荷下限K/A、L-1.648.参考资料：1. 化工原理上下册（谭天恩等编著）2. 化学工程手册第13篇气液传质设备3. 炼焦化学产品理化常数4. 饱和蒸气压数据lg=Ai-Bi/(t+Ci) mmHg式中t：温度，：饱和蒸气压，毫米汞柱Ai,Bi,Ci：同组分种类有关的常数组分名称AiBiCi甲苯6.9531344219.4二甲苯7.0001463214.75. 液体的物理性质同温度的近似关系：性质组分密度(kg/m3)粘度(CP)表面张力(dyne/cm) 甲苯869-0.9780.586-0.003528.53-0.113二甲苯864-0.8750.687-0.004228.99-0.109结束语通过本次对双组分连续精馏筛板塔的设计，我了解了设计要求，掌握了设计步骤，学会熟练地计算在给定原料组成及处理量、产品组分或分离要求的情况下的设计过程，更为以后在工作中相似的实际操作中打下基础。在此感谢老师和同学的指导与帮助。目 录第一章 原始数据1第二章 设计计算1 1.全塔物料恒算计算馏出液及残液产量1 2.塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算2 2.1 确定操作压力2 2.2 计算塔顶温度:2 2.3 计算平均相对挥发度4 2.4 计算最小回流比4 3.确定最佳操作回流比及塔板层数5 3.1 求相平衡方程式5 3.2 计算理论塔板数5 3.3绘制RNT曲线、确定最佳回流比及最佳理论板数12 4.塔板结构计算13 4.1塔顶实际气液相体积流量13 4.2塔板间距的选择14 4.3确定液汽的动能参数14 4.4计算液泛速度15 4.5空塔气速15 4.6确定溢流方式15 4.7根据VG求D15 4.8计算圆整后实际气速15 4.9塔板结构尺寸15 4.10确定溢流堰高度和堰上液层高度16 4.11板面筛孔布置的设计16 4.12