年处理量7年产7万吨苯甲苯连续精馏塔的设计

1、年处理量年处理量 7 万吨苯万吨苯-甲苯连续精馏塔的设计甲苯连续精馏塔的设计 指导教师：指导教师：Lv renliang 小组成员：小组成员：Liu xing Li xiaoling设计内容报告内容报告内容设计要求设计要求1.原料要求：苯-甲苯溶液，30，组成40%2.处理量要求：7万吨/年1.设备工艺条件的计算2.塔板的流体力学计算3.塔的设计与辅助设备的选型Course Design of Principles of Chemical Industry3.产品纯度要求：塔顶苯质量分数98%，回收率98%设计要求Course Design of Principles of Chemical

2、Industry设备工艺条件的计算31542 1 设计方案的选择w 根据产品不同要求，分为连续精馏，间歇精馏，恒沸精馏，萃连续精馏，间歇精馏，恒沸精馏，萃取精馏取精馏等。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。w 根据操作条件的不同，分为常压精馏，加压精馏和减压精馏常压精馏，加压精馏和减压精馏。本设计任务为分离苯一甲苯混合物。由于对物料没有特殊的要求，选择常压精馏常压精馏。w 由于筛板塔结构简单、处理能力大、效率高、压力低筛板塔结构简单、处理能力大、效率高、压力低。此次设计采用筛板塔常压精馏连续操作筛板塔常压精馏连续操作，分离苯（易挥发）-甲苯（难挥

3、发）混合物。Course Design of Principles of Chemical Industry 筛板塔分离工艺流程简图Course Design of Principles of Chemical Industry2 塔板数的确定a.查苯-甲苯物系的气液平衡数据b.作图法求最小回流比c.公式法求精馏塔的气、液负荷d.求操作线方程e.用Origin绘图,如右图总理论板理论板层数：进料板位置进料板位置：f.采用奥康内尔关联图估算板效率板效率，g.实际总板层数实际总板层数：不含塔斧）(14TN5FN5467. 0)263. 0451. 2(49. 0245. 0TE24159PNCou

4、rse Design of Principles of Chemical Industry3 物料衡算原料处理量原料处理量由已知条件，总物料衡算总物料衡算 塔顶易挥发组分的回收率：则可得： 由上可得出塔底产品的摩尔分率：9487. 013.92/06. 011.78/94. 011.78/94. 0DxhkmolF/2635.1138372.85720070000000WDF99. 0FDFxDxhkmolD/0291.52hkmolW/2344.610082. 0wxCourse Design of Principles of Chemical Industry4402. 013.92/6

5、. 011.78/4 . 011.78/4 . 0Fx4 相关物性数据的计算物性数据均由内插法得出，以表面张物性数据均由内插法得出，以表面张力为例，查得纯物质表面张力数据力为例，查得纯物质表面张力数据用用origin数据处理软件作图，即可用公数据处理软件作图，即可用公式求出表面张力式求出表面张力Course Design of Principles of Chemical Industry物性数据列表精馏段精馏段提馏段提馏段VLVLP/KPa108.8124.2T/87.94100.84Mm/(Kg/Kmol)81.00982.54986.71488.462/(Kg/m3)2.977783.2

6、83.442810.7m(mN/M)22.78722.55lm(mPas)0.26270.2633Q(m3/s)1.41570.00391.3110.00772.451Course Design of Principles of Chemical Industry5 设备工艺尺寸w 设备工艺尺寸数据均由试差法得出，步骤如下:w a.查化工设备手册，先查出经验数据；w b.根据经验数据，查图或根据公式计算出与设计参数直接相关数据；w c.圆整，并依据安全系数核算核算第一步假定数据和经验数据；w d.验证，若安全系数在范围内，则计算终止，若安全系数不在范围内若安全系数不在范围内，则试差调整经验数据

7、，直至安全系数在规定范围内。，则试差调整经验数据，直至安全系数在规定范围内。w f.设备工艺尺寸中每一个参数均需经过：经验假设经验假设公式计算公式计算安全核算安全核算试差调整试差调整可靠数据可靠数据的过程，并且应查国标规定的设备标准，不设计无法生产的设备。不设计无法生产的设备。Course Design of Principles of Chemical IndustrySTEP2 塔板的流体力学计算塔板的流体力学计算塔板负荷性能塔板负荷性能影响因素影响因素液相负荷上限线液相负荷下限线液沫夹带线液泛线漏液线Course Design of Principles of Chemical Indu

8、stry塔板负荷性能图精馏段负荷性能图精馏段负荷性能图提馏段负荷性能图提馏段负荷性能图Course Design of Principles of Chemical Industry 筛板塔设计计算结果Course Design of Principles of Chemical Industry冷凝器再沸器预热器冷却器换热管长mm3000300020003000管程流通面积m20.01060.01060.01940.0163中心排管数20201622管子根数n360360220370管程N6624公称压力PN Mpa4412.5公称直径DN mm700700450600换热器的选型热量衡算

9、Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中： Q1所处理的物料带入设备总的热量，KJ; Q2加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量，KJ; Q3过程的热效率，（符号规定过程放热为“+”；过程吸热为“-”） Q4反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓） Q5设备部件所消耗的热量，KJ; Q6设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ;STEP3 辅助设备的选型Course Design of Principles of Chemical Industry接管与法兰列表接管接管法兰法兰塔顶蒸汽出口管32514mm（内管）回流管894mm（内管）进料管605mm（内管）塔釜出料管572.5mm（内管）塔釜

10、至再沸器接管482mm（内管）再沸器返塔连接管3568mm（内管）3256 . 1 DNPN896 . 1DNPN606 . 1DNPN576 . 1DNPN486 . 1DNPN3566 . 1 DNPNHGHGHGHGHGHG501050105010501050105010Course Design of Principles of Chemical Industry工艺流程图Course Design of Principles of Chemical Industry精馏塔设备图Course Design of Principles of Chemical Industryw至此设计已经完成，这并不代表着课程设计的彻底结束。由于时间有限，知识不够系统化，还存在着很大的待改进之处：我们在参考资料的时候，是在合理的范围内选用公式，并对计算结果进行了检验校核，需要查图的数据精度只能达到一般水平。由于填料塔在化工实际生产过程中精馏单元操作使用较少，我们在设计过程中仅对各类型的板式塔的性能做了一个比对，选择了板式筛板塔。我们内插数据使用 excel2007 作图