精馏塔课程设计苯-甲苯精馏塔的设计.doc

大庆师范学院化工原理课程设计说明书设计题目 苯-甲苯精馏塔的设计 学生姓名 指导老师 学 院 化学化工学院 专业班级 化工2班 完成时间 2010年12月31日 大庆师范学院本科学生化工原理课程设计任务书设计题目 苯-甲苯精馏塔的设计 系（院）、专业、年级 化学化工学院 化学工程与工艺 08化工二班 学 生 姓 名 学号 200801030791 指导教师姓名 下发日期 2010年12月10日 任务起止日期： 2010 年12 月 20 日 至 2010 年 1 月 4 日设计条件：1、 处理量：45000（吨/年）2、 料液浓度（wt%）：503、 产品浓度（wt%）：964、 易挥发组分回收率：985、 每年实际生产时间（小时/年）：72006、 回流比：1.76操作条件：1、 塔顶压强：4Kpa（表压）2、 进料热状况：泡点进料单板压降不大于0.7Kpa3、 厂址：大庆地区设计任务：完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备的设计和选型，绘制塔板负荷性能图、精馏塔系统工艺流程图，编写设计说明书。 任务下达人（签字）教研室主任：年 月 日任务接受人（签字）化工原理课程设计成绩评定表评定基元评审要素评审内涵满 分指导教师实评分评阅教师实评分设计说明书40%格式规范设计说明书是否符合规定的格式要求5内容完整设计说明书是否包含所有规定的内容5设计方案方案是否合理及符合选定题目的要求10工艺计算过 程工艺计算过程是否正确、完整和规范20设计图纸40%图纸规范图纸是否符合规范5标注清晰标注是否清晰明了5与设计吻合图纸是否与设计计算的结果完全一致10图纸质量设计图纸的整体质量的全面评价20平时成绩10%上课出勤上课出勤考核5制图出勤制图出勤考核5答辩成绩10%内容表述答辩表述是否清楚5回答问题回答问题是否正确5合计100综合成绩 成绩等级 指导教师 评阅教师 答辩小组负责人(签 名) (签 名) (签 名)年 月 日 年 月 日 年 月 日说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(5s故降液管设计合理。提馏段：由=查图得=0.102 =0.158故 =0.102=0.1021.131=0.116m2=0.158=0.1581.2=0.19m液体在降液管中停留时间=11.3485s故降液管设计合理。7.1.4 降液管底隙高度精馏段：由=0.058m提馏段：由=0.05m7.2 塔板布置7.2.1 塔板的分块精馏段：因D=1200 ，故塔板采用分块式。查表得，塔板分为3块。提馏段：因D=1200 ，故塔板采用分块式。查表得，塔板分为3块。7.2.2 边缘区宽度确定精馏段：取=0.06m ，=0.04m。提馏段：取=0.06m ，=0.04m。7.2.3 开孔区面积计算精馏段：开孔区面积按式计算，即=2 （7-6）其中=0.35m=0.04=0.56 m故 =2=0.727 m2提馏段：开孔区面积按式计算，即=2 其中=0.35m=0.04=0.56 m故 =2=0.727 m27.2.4 浮阀数目及排列采用F1型重阀，重量为33g，孔径为39mm。7.2.5 浮阀数目精馏段：浮阀数目气体通过阀孔时的速度取动能因数，那么，因此个提馏段：浮阀数目气体通过阀孔时的速度取动能因数，那么，因此个7.2.6 排列精馏段：由于采用分块式塔板，故采用等腰三角形叉排。若同一横排的阀孔中心距，那么相邻两排间的阀孔中心距为：考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用80mm，而应小于此值，故取 按以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数118个按N=118重新核算孔速及阀孔动能因数：阀孔动能因数变化不大，仍在范围内塔板开孔率=%=12.5%开孔率在10%14之间，满足要求提馏段：由于采用分块式塔板，故采用等腰三角形叉排。若同一横排的阀孔中心距，那么相邻两排间的阀孔中心距为：考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块板的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用80mm，而应小于此值，故取 按以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数118个按N=118重新核算孔速及阀孔动能因数：阀孔动能因数变化不大，仍在范围内塔板开孔率=%=12.5%开孔率在10%14之间，满足要求第8节 塔板流体力学验算8.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)8.1.1 干板阻力精馏段：浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为：因为故按下式计算干板阻力，即液柱提馏段：浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为：因为故按下式计算干板阻力，即液柱8.1.2 板上充气液层阻力精馏段：本设备分离苯-甲苯的混合液，即液相为碳氢化合物，可取充气系数数，那么：提馏段：本设备分离苯-甲苯的混合液，即液相为碳氢化合物，可取充气系数数，那么：8.2 由表面张力引起的阻力精馏段：液体表面张力所造成的阻力，此阻力很小，忽略不计，因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强将所相当的液柱高度为：液柱则单板压降提馏段：液体表面张力所造成的阻力，此阻力很小，忽略不计，因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强将所相当的液柱高度为：液柱则单板压降8.3 淹塔验算精馏段：为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度，可用 计算其中，液体通过降液管的压头算是，因不设进口堰，故按液柱所以，取校正系数，又已选定。则有：可见，即不会产生液泛。提馏段：为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层高度，可用 计算其中，液体通过降液管的压头算是，因不设进口堰，故按液柱所以，取校正系数，又已选定。则有：可见，即不会产生液泛。8.4 漏液验算精馏段：动能因数，相应的气相最小负荷为：其中所以可见不会产生过量漏液。提馏段：动能因数，相应的气相最小负荷为：其中所以可见不会产生过量漏液。8.5 雾沫夹带验算精馏段：泛点率=泛点率=查得物性系数，泛点负荷系数所以，泛点率=泛点率=可见，雾沫夹带在允许的范围之内提馏段：泛点率=泛点率=查得物性系数，泛点负荷系数所以，泛点率=泛点率=可见，雾沫夹带在允许的范围之内8.6 操作性能负荷图8.6.1 雾沫夹带上限线精馏段：取泛点率为80%代入泛点率计算式，有：整理可得雾沫夹带上限方程为：LS/(m3/s)0.0020.009V S/(m3/s)1.491.37提馏段： 取泛点率为80%代入泛点率计算式，有：整理可得雾沫夹带上限方程为：LS/(m3/s)0.0020.009V S/(m3/s)1.491.378.6.2 液泛线精馏段：因为 由上式确定液泛线因物系一定，塔板结构尺寸一定，则等均为定值而又有如下关系，即式中阀孔数N与孔径也为定值，因此可将上式简化成的如下关系式：整理得：LS/(m3/s)0.00200040.0070.009V S/(m3/s)1.751.681.591.53提馏段：因为 由上式确定液泛线因物系一定，塔板结构尺寸一定，则等均为定值而又有如下关系，即式中阀孔数与孔径也为定值，因此可将上式简化成的如下关系式：整理得：LS/(m3/s)0.00200040.0070.009V S/(m3/s)1.641.681.591.448.6.3 液体负荷上限线精馏段：取，那么提馏段： 取，那么8.6.4 漏液线精馏段：取动能因数，以限定气体的最小负荷：提馏段：取动能因数，以限定气体的最小负荷：8.6.5 液相负荷下限线精馏段：取代入的计算式：其中E=1整理可得：提馏段：取代入的计算式：其中E=1整理可得：8.6.6 操作性能负荷图精馏段：由以上各线的方程式，可画出图塔的操作性能负荷图。根据生产任务规定的气液负荷，可知操作点P(0.002，0.859)在正常的操作范围内。连接OP作出操作线，由图可知，该塔的雾沫夹带及液相负荷下限，即由漏液所控制。由图可读得：所以，塔的操作弹性为提馏段：由以上各线的方程式，可画出图塔的操作性能负荷图。根据生产任务规定的气液负荷，可知操作点P(0.0046，0.835)在正常的操作范围内。连接OP作出操作线，由图可知，该塔的雾沫夹带及液相负荷下限，即由漏液所控制。由图可读得：所以，塔的操作弹性为精馏塔设计结果一览表表7 浮阀塔工艺设计计算结果项目数值与说明备注塔径1.2板间距0.45塔板型式单溢流弓形降液管分块式塔板空塔气速0.760精馏段0.738提馏段溢流堰长度0.876溢流堰高度0.058精馏段0.05提馏段板上液层高度0.07降液管底隙高度0.0524精馏段0.0438提馏段浮阀数个118等腰三角形叉排阀孔气速5.86精馏段5.56提馏段阀孔动能因数10临界阀孔气速 5.8精馏段5.5提馏段孔心距同一横排的孔心距0.075精馏段0.075提馏段排间距0.065相临二横排的中心线距离单板压降420精馏段571提馏段液体在降液管内的停留时间26.1精馏段11.348提馏段降液管内的清液高度0.123精馏段0.147提馏段泛点率，%46.8精馏段52.1提馏段气相负荷上限雾沫夹带控制1.516精馏段1.392提馏段气相负荷下限0.413精馏段0.392提馏段开孔率，%12.5操作弹性3.67精馏段3.55提馏段序号项目数值1平均温度tm，1152平均压力pm，kPa114.453气相流量Vs，（m3/s）0.3524液相流量Ls，（m3/s）0.00075实际塔板数186有效段高度Z，m6.27塔径，m0.88板间距，m0.359溢流形式单溢流10降液管形式弓形11堰长，m0.52812堰高，m0.046913板上液层高度，m0.05514堰上液层高度，m0.007815降液管底隙高度，m0.016616安定区宽度，m0.06517边缘区宽度，m0.03518开孔区面积，0.31819筛板直径，m0.00320筛孔数目453521孔中心距，m0.00922开孔率，%10.123空塔气速，m/s0.69724筛孔气速，m/s10.8925稳定系数1.8026每层塔板压降，Pa649.127负荷上限液泛控制28负荷下限漏液控制29液沫夹带eV，（液/气）0.01430气相负荷上限，0.7231气相负荷下限，0.1332操作弹性4.77参考文献1 姚玉英.化工原理（下）M. 天津:天津科技出版社, 1999.2 谭天恩.化工原理（下）M. 北京:化学工业出版社, 1994.3 陈敏恒.化工原理（下）M. 北京:化学工业出版社, 1989.4 贾绍义,柴诚敬. 化工原理课程设计M. 天津:天津大学出版社, 2002.5 吴楼涛，李永刚离子膜法氢碱技术的发展及建议. 化工进展J, 2003, 22(8): 876-880.6 梁莹，高桂华辽河集团公