化原设计(苯——甲苯)

1、1 1化工原理课程设计 题题 目：目： 苯苯-甲苯连续精馏塔的设计甲苯连续精馏塔的设计 2 2 总体要求总体要求一、课程设计的目的一、课程设计的目的二、课程设计任务和时间安排二、课程设计任务和时间安排三、工艺优化设计三、工艺优化设计四、精馏塔设备优化设计四、精馏塔设备优化设计五、辅助设备设计和选用五、辅助设备设计和选用3 3一、课程目的和要求一、课程目的和要求n目的：目的：n锻炼学生的综合能力：资料查阅、知识综合应用、锻炼学生的综合能力：资料查阅、知识综合应用、理论计算、设备选型、绘制图形、编写说明书。理论计算、设备选型、绘制图形、编写说明书。n培养工程观念：理论培养工程观念：理论小试小试放大

2、。放大。n要求：要求：n设定大致框架，绘制生产工艺流程图；设定大致框架，绘制生产工艺流程图；n进行有关计算，得出设备主要尺寸和参数（塔高，进行有关计算，得出设备主要尺寸和参数（塔高，直径，塔板数等）；直径，塔板数等）；n根据计算结果绘制主体设备图形（塔体、塔板）；根据计算结果绘制主体设备图形（塔体、塔板）；n编写设计说明书。编写设计说明书。4 4二、课程设计任务和时间安排二、课程设计任务和时间安排n详见任务书详见任务书 5 5n所有工作独立完成；所有工作独立完成；n时间：时间：4月月28日日-5月月11日日n上交截止日期：上交截止日期：5月月12日（提交板式精馏日（提交板式精馏塔设计书，具体内

3、容另见要求）塔设计书，具体内容另见要求）具体要求具体要求6 61. 精馏塔设计任务书（设计题目及原始数据）精馏塔设计任务书（设计题目及原始数据）2. 塔设备简介塔设备简介3. 设计方案的确定设计方案的确定4. 设计基础数据及符号说明设计基础数据及符号说明5. 设计计算设计计算（物料衡算、理论塔板数、塔高、塔径、塔（物料衡算、理论塔板数、塔高、塔径、塔 板设计板设计、辅助设备设计等）辅助设备设计等）6. 附图附图7. 设计评述设计评述8. 参考资料参考资料（具体描述（具体描述 作者作者. 书名书名. 出版社）出版社）设计书内容设计书内容塔的工艺设计计算、主体设备计算（塔体和塔的工艺设计计算、主体

4、设备计算（塔体和塔板主要尺寸计算）、流体力学验算、塔板塔板主要尺寸计算）、流体力学验算、塔板负荷性能图、负荷性能图、设计结果一览表设计结果一览表、换热器设计、换热器设计选型选型、主要接管尺寸、离心泵选型、主要接管尺寸、离心泵选型7 7精馏塔设计内容精馏塔设计内容主体设备主体设备1）精馏塔的物料衡算）精馏塔的物料衡算 P.122 摩尔分率、平均摩尔质量、物料衡算摩尔分率、平均摩尔质量、物料衡算2）塔板数的确定）塔板数的确定（逐板计算法）（逐板计算法） 相对挥发度相对挥发度（相平衡方程）（相平衡方程） 求最小回流比（算出求最小回流比（算出R，得出操作线方程），得出操作线方程） 根据全塔效率求实际塔

5、板数（根据全塔效率求实际塔板数（分开算分开算） 灵敏板的确定（求出前后两块板液相组成的差值，灵敏板的确定（求出前后两块板液相组成的差值，最大差值的板就是灵敏板，依据板效率定最大差值的板就是灵敏板，依据板效率定N实际敏实际敏）8 8n塔顶塔顶的操作压力已知，的操作压力已知，x xD D=y=y1 1已知，由已知，由n以及安托因方程试差法求出塔顶温度（参考化原书以及安托因方程试差法求出塔顶温度（参考化原书p51p51例题例题9-19-1），），t t顶求出后，安托因方程求出顶求出后，安托因方程求出P PAOAO, P, PBOBO, , 塔顶的塔顶的 则求出了则求出了0000BABAApppppp

6、y相对挥发度的确定方法相对挥发度的确定方法9 9n塔底塔底相对挥发度的求取相对挥发度的求取n先假设塔底的先假设塔底的底底（可由（可由x xw w值以及气液相平衡数据值以及气液相平衡数据t-t-x-yx-y采用插值法估算出）；则平均为采用插值法估算出）；则平均为n由由 求出求出N Nminmin；nR Rminmin的计算：的计算： ，由，由x xF F=x=xe e，和相平衡方程，和相平衡方程，求出求出y ye e，求出，求出R Rminmin；R=R=（1.21.22 2） R Rminmin ；底顶底顶1010n由捷算法由捷算法 （化原书（化原书p74p74）求出）求出N N（包括塔釜）；

7、（包括塔釜）；n假设塔效率（假设塔效率（50%50%左右），算出左右），算出N N实际（包括塔釜），实际（包括塔釜），取单板压降为取单板压降为0.70.7，则，则p p底底=p=p顶顶+ +（N N实际实际-1-1）0.70.7，由由x xw w和和p p底，同塔顶，由试差求出塔底温度底，同塔顶，由试差求出塔底温度t t，则塔，则塔底的底的可求，看是否和假设的相符，不符重新假设可求，看是否和假设的相符，不符重新假设再算。再算。n后面塔效率求出后，看和假设的是否相符，如果误后面塔效率求出后，看和假设的是否相符，如果误差大，则上一步中重新假设塔效率，重算差大，则上一步中重新假设塔效率，重算17.

8、019 . 01lgminmin RRRNNN000BABAppppx3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 精馏段精馏段/提馏段提馏段 操作压强、操作温度、平均摩尔质量、平均密度、操作压强、操作温度、平均摩尔质量、平均密度、 液体平均表面张力、液体平均黏度液体平均表面张力、液体平均黏度气液负荷计算气液负荷计算 精馏段精馏段/提馏段提馏段 V(kmol/h) VS(m3/s)， L -LS V(kmol/h)VS (m3/s)， L-LS4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算）精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (1)塔径塔径（圆整时优先（圆整时优先圆整圆整为为偶数偶数）

9、D1m，精馏段提馏段塔体取同一塔径。，精馏段提馏段塔体取同一塔径。 板间距板间距HT:小于小于600mm，P107 (2)塔高塔高 P.117-118 塔顶空间塔顶空间HD(1.52.0)HT ：封头（：封头（0.51.0m） 塔底空间：贮存液量塔底空间：贮存液量38min 进料板：比普通塔板要高些进料板：比普通塔板要高些 人孔：人孔：46层塔板设一个（附图中应画出）层塔板设一个（附图中应画出） 板间距板间距600mm 堰长堰长lw(0.60.8) D 堰高堰高hw:取板上清液层高度取板上清液层高度hL在在50100mm。 板上液层高度板上液层高度hL= hw+ how a 平直堰平直堰 ho

10、w6 mm b 齿形堰齿形堰 how5s） 降液管底隙高度降液管底隙高度h0(不宜小于不宜小于0.020.025m) 一般应低于堰高一般应低于堰高6mm 但不宜小于但不宜小于2025mm (1)溢流装置溢流装置 P1105）塔板主要工艺尺寸的计算）塔板主要工艺尺寸的计算 （2）塔板布置）塔板布置筛孔数及开孔率筛孔数及开孔率孔径孔径d0: 38mm孔间距：孔间距：t/d0取取2.55，实际取，实际取34板厚：碳钢板厚：碳钢34mm，不锈钢，不锈钢22.5mm开孔率：开孔率：通常小于通常小于15%6）筛板的流体力学验算）筛板的流体力学验算（精馏段、提馏段）（精馏段、提馏段） 塔板压降、塔板压降、液

11、沫夹带、漏液、液泛液沫夹带、漏液、液泛7）塔板负荷性能图）塔板负荷性能图（精馏段、提馏段）（精馏段、提馏段） n漏液线漏液线n雾沫夹带线雾沫夹带线n液体流量下限线液体流量下限线n液体流量上限线液体流量上限线n液泛线液泛线n操作线（操作弹性）操作线（操作弹性）17178）筛板塔设计结果一览表）筛板塔设计结果一览表P1331818 精馏塔附属设备及接管尺寸精馏塔附属设备及接管尺寸 塔顶全凝器塔顶全凝器/产品冷却器产品冷却器/再沸器再沸器/原料预热器原料预热器 节能节能 （注明型号，选一个进行验证，参照设计书和上册化原及样本）（注明型号，选一个进行验证，参照设计书和上册化原及样本） 塔主要接管尺寸（

12、化原上册塔主要接管尺寸（化原上册P291-292） 塔顶蒸汽出口管径、回流液管径、加料管径、塔顶蒸汽出口管径、回流液管径、加料管径、 釜液排出管径、饱和蒸汽管径（原料预热器、釜液排出管径、饱和蒸汽管径（原料预热器、 再沸器）再沸器） （注意选用标准尺寸，包括壁厚）（注意选用标准尺寸，包括壁厚） 泵的选用泵的选用 （化原上册（化原上册P293） 原料泵、釜液泵（原料泵、釜液泵（选型并列出参数表选型并列出参数表） 1919n接管尺寸接管尺寸1、塔顶蒸汽出口管径、塔顶蒸汽出口管径2、回流液管径、回流液管径重力回流重力回流，回流液速度一般为，回流液速度一般为0.20.5m/s；泵输送回流；泵输送回流液

13、时，速度为液时，速度为1.02.5m/s20203、加料管径、加料管径料液由高位槽流入塔内时，速度可取为料液由高位槽流入塔内时，速度可取为0.40.8m/s；泵泵送料液送料液入塔时，速度取为入塔时，速度取为1.52.5m/s4、釜夜排出管径、釜夜排出管径塔釜夜流出塔的速度一般可取为塔釜夜流出塔的速度一般可取为0.51.0m/s5、饱和水蒸气管径、饱和水蒸气管径表压为表压为295kPa以下时，速度取为以下时，速度取为2040m/s；表压为；表压为785kPa以下时，速度取为以下时，速度取为4060m/s；表压为；表压为2950kPa以以上时，速度取为上时，速度取为80m/s2121计算中用到的关联图（复印）计算中用到的关联图（复印）生产工艺流程图生产工艺流程图精馏塔主体设备设计条件图精馏塔主体设备设计条件图图纸必须规范，标注清楚图纸必须规范，标注清楚附图附图2222设计图要求设计图要求n1、用、用A4图纸绘制生产工艺流程图一张；图纸绘制生产工艺流程图一张；n2、用、用A3图纸绘制主体设备设计条件图一张：一图纸绘制主体设备设计条件图一张：一主视图，一俯视图，一剖面图。设备技术要求、主视图，一俯视图，一剖面图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏