化工原理课程设计-年处理量18万吨苯-甲苯混合液的筛板塔

化工原理课程设计设计题目：年处理量18万吨苯-甲苯混合液的筛板塔专业：化学工程与工艺前言化工原理课程设计是学生学过基础课程及化工原理理论和实验后，进一步学习化工设计的基础知识，培养化工设计能力的重要环节。通过此环节的实践，可使学生初步掌握化工单元操作设计基本程序与方法，得到化工设计能力的基本锻炼。通常的精馏塔分为板式塔和填料塔两大类，本次设计为筛板塔设计。筛板塔的优点是结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差小，生产能力及板塔效率均较泡罩塔高。近年来采用大孔径的筛板有效避免孔堵塞，而且由于气速的提高，生产能力也增加。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。

筛板塔设计任务书一、设计题目苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计二、设计条件1、年处理量：苯-甲苯混合液18.0万吨；（年开工300天）2、泡点进料，进料苯含量为40%（质量分率，下同）；3、塔顶苯含量不低于98%；塔底苯含量不高于2%4、设备型式：筛板塔5、建厂地址：沈阳三、设计任务完成精馏塔工艺设计，运用最优化方法确定最佳操作参数；精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用；绘制生产工艺流程图，塔板结构简图和塔板负荷性能图；编制设计说明书。1、设计方案的确定及工艺流程的说明；2、精馏塔的物料衡算；3、塔板数的确定；4、精馏塔的工艺条件及有关的物性数据的计算。5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算；6、塔板主要工艺尺寸的计算；7、塔板流体力学的验算；8、塔板负荷性能图；9、精馏塔接管尺寸计算；10、塔顶冷凝器、塔底再沸器选型计算；11、绘制生产工艺流程图；12、绘制塔板结构简图；13、绘制精馏塔设计条件图；14、对设计过程的评述和有关问题的讨论；四设计时间（一个月）目录TOC\o"1-3"\h\u序言 2板式精馏塔设计任务书 3一设计方案的确定和说明 4二塔板工艺设计计算 m液柱2.6.2气体通过液层的阻力hl的计算hl=β×hlF0=u0×√ρv=0.959×√2.839=1.62查图得β=0.57故m液柱2.6.3液体表面张力的阻力计算液体表面张力所产生的阻力； m液柱气体通过每层塔板的液柱高度hp m液柱气体通过每层塔板的压降 2.6.4液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且此次的塔径液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。2.6.5液沫夹带液沫夹带量由式计算 故kg液/kg气<0.1kg液/kg气故在本设计中液沫夹带量ev在允许范内2.6．6漏夜对筛板塔，漏夜点气速u0,min可由式计算 实际孔速u0=11.38m/s>u0,min稳定系数故无明显漏夜2.6.7液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层高Hd应服从此式的关系，即Hd≪φ(HT–hw)苯与甲苯物系属一般物系，取则而Hd=hp+hl+hd板上不设进口堰，液柱液柱故本设计不会发生液泛。2.7塔板负荷性能图2.7.1漏夜线由得 LSVSLSVS0.00151.6380.0101.7210.0031.6480.0151.8650.00451.7210.0252.0762.7.2液沫夹带线以ev=0.1kg液/kg气为限，求vs-ls关系如下hw=0.038整理得 LSVSLSVS0.00157.5690.0106.6050.0037.3390.0156.1940.00457.1460.0255.417 2.7．3液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度how=0.006作为最小液体负荷标准，得取E=1则 据此可做出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线32.7.4液相负荷上限线以θ=5作为液体在降液管中停留时间下限由 据此可做出与气体流量无关垂直液相负荷上限线42.7．5液泛线令 联立得 忽略hσ将how与Lshc和Vs的关系式代入上式得 将有关数据带入 LSVSLSVS0.00158.670.0107.660.0038.550.0157.150.00458.460.0255.96由此表数据即可作出液泛线5根据以上各线方程，可作出筛板塔的负荷性能图2.8筛板塔设计结果汇总序号项目数值序号项目数值1平均温度tm℃87.317边缘区宽度m0.0352平均压力pmkpa105.17518开孔区面积cm22.943气相流量VS3.3819筛孔直径m0.0054液相流量LS0.008620筛孔数目150925实际塔板数1321孔中心矩m0.0156有效段高度Z,m10.722开孔率%10．17塔径m2.223空塔气速m/s0.89608板间距m0.4524筛孔气速m/s11.389溢流形式单溢流25稳定系数1.8910降液管形式弓形26每层塔板压降kpa0.59611堰长m1.4527负荷上限液泛控制12堰高m0.03828负荷下限漏夜控制13板上液层高度m0.0629液沫夹带ev0.01214堰上液层高度m0.02230气相负荷上限m3/s0.024715降液管底隙高度0.053931气相负荷下限m3/s0.00123816安定区宽度m0.06532操作弹性3、附属设备及主要附件的选型计算3.1接管尺寸计算3.1.1进料管进料管的结构类型很多，有直管进料管、T型进料管、弯管进料管。本设计物料清洁，腐蚀轻微，故采用直管进料管，管径计算如下：取，计算进料液密度；

查标准系列选取89×43.1.2回流管采用直管回流管，取。查标准系列选取89×43.1.3塔底出料管取，直管出料查标准系列选取89×43.1.4塔顶蒸气出料管直管出气，取出口气速。查标准系列选取530×93.1.5塔底进气管采用直管取气速，则查标准系列选取530×93.1.6筒体和封头（1）筒体壁厚选6mm，所用材质为A3（2）封头封头分为椭圆形封头、蝶形封头等几种，本样封设计采用椭圆形封头，由公称直径D=1400mm，可查得曲面高,直边高度，内表面积，容积。选用封头，JB1154-73。3.1.7除沫器在空塔气速较大，塔顶带液现象严重，以及工艺过程中不许出塔气速夹带雾滴的情况下，设置除沫器，以减少液体夹带损失，确保气体纯度，保证后续设备的正常操作。本设计采用丝网除沫器，其具有比表面积大、质量轻、空隙大及使用方便等优点。设计气速选取：除沫器直径选取不锈钢除沫器类型：标准型；规格：40-100；材料：不锈钢丝网（1Cr18Ni19Ti）；丝网尺寸：圆丝φ0.23。3.1.8裙座塔底常用裙座支撑，裙座的结构性能好，连接处产生的局部阻力小，所以它是塔设备的主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。由于裙座内径,故裙座壁厚取16mm。基础环内径：基础环外径：经圆整后裙座取，；基础环厚度考虑到腐蚀余量去1.2m；考虑到再沸器，裙座高度取2.2m，地脚螺栓直径取M22。3.1.9人孔人孔是安装或检修人员进出塔的唯一通道，人孔的设置应便于人进出任何一层塔板。由于设置人孔处塔间距离大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，一般每隔6~8块板才设一个孔，本塔中共24块板，需设置3个人孔，每个人孔直径为450mm，板间距为600mm,裙座上应开2个人孔，直径为450mm，人孔深入塔内部应与塔内壁修平，其边缘需倒棱和磨圆，人孔法兰的密封面形状及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同，本设计也是如此。3.1.10法兰由于常压操作，所以法兰均采用标准管法兰平焊法兰，由不同的共秤直径，选用相应法兰。进料管接管法兰；Pg6Dg70HG5010-58回流管接管法兰；Pg6Dg60HG5010-58塔釜出料管法兰；Pg6Dg80HG5010-58塔顶蒸汽管法兰；Pg6Dg5000HG5010-58塔釜蒸汽进气法兰；Pg6Dg550HG5010-583.2塔总体高度的设计3.2.1塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头的直线距离，取除沫器到第一块板的距离为600mm，塔顶部空间高度为1200mm。3.2.2塔的底部空间高度塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线的距离，釜液停留时间取5min。=3.2.3塔立体高度 设计小结经过一个月的课程设计，终于完成了“苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计”的课程设计。总的来说，这次设计让我们初步走上了由课堂到实践的一步。让我们初步了解了工程技术人员的工作的一部分。学会把书本知识转化成实践应用。经过大概二个星期的认真计算，大概完成计算部分，接下来就是完成电子档部分了。电子档部分的输入比较繁琐，还有公式的输入和排版问题。我们小组分工合作，一部分一部分的完成，经过反复得修改，终于完成了初稿。经过老师的审阅和指正，我们最终完成了本次课程设计的电子说明书部分。最后就只剩下画图部分了。因为本次课程设计的任务要求是用相关软件画出需要的图形。这次课程设计使我们把平时所学的理论知识运用到实践中，使我们对书本上所学理论知识有了进一步的理解，也使我们自主学习了新的知识并在设计中加以应用。此次课程设计也给我们提供了很大的发挥空间，我们积极发挥主观能动性独立地去通过书籍、网络等各种途径查阅资料、查找数据和标准，确定设计方案。通过这次课程设计提高了我们的认识问题、分析问题、解决问题的能力。在这次设计的过程中，我们同组组员齐心协力，不畏艰难，努力克服设计中遇到的种种难题。遇到问题，我们一起参与谈论，通过查阅相关资料，请教同学，认真地完成了本次设计。虽然在设计中也发生过计算失误，遇到了棘手的问题，但那没有糖我们退缩，反而更加坚定了我们团结的意志，加深了我们对相关知识的了解，提高了我们解决难题的能力，受益匪浅。最后，我们还要感谢王老师在这次课程设计中给予我们的敦促和指导工作。对于设计中我们问题遇到的问题她给予了我们认真明确耐心的指导，这极大的鼓励了我们完成设计的决心，因此，我们要再次感谢王国胜老师和班级同学给予的帮助参考文献[1]王国胜等，化工原理课程设计大连理工大学出版社2012[2]贾绍义，柴诚敬主编.化工原理课程设计[M].天津：天津大学出版，2002.[3]李功祥，陈兰英，