化工原理课程设计浮阀式连续精馏塔设计..docVIP

目 录 第一部分：设计任务书 ……………………………………………………………2 第二部分：工艺流程图 ……………………………………………………………3 第三部分：设计方案的确定与说明 …………………………………………4 第四部分：设计计算与论证 ……………………………………………………4 一、工艺计算 ………………………………………………………………………4 二、流体力学验算 ………………………………………………………………15 三、主要管尺寸计算 ……………………………………………22 四、辅助设备定型 ………………………………………………23 五、塔的总体结构 ………………………………………………26 六、塔节说明 ……………………………………………………28 七、泵的选择 ……………………………………………………29 第五部分：设计计算结果 …………………………………………30 第六部分：心得体会 ………………………………………………31 第七部分：参考资料 ………………………………………………31 第二部分：工艺流程图(见附图) 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 说明：为了控制精馏产物的纯度，本装置采用间接控制指标，即用温度控制器来改变进入鼓泡管的蒸气流量。但温度亦不能太高，当温度增加时，塔底压强增加，容易引起液泛的发生。所以为温度控制器设定一个预定值，当温度超过该预定值时，闸阀自动关闭，从而达到温度控制的目的。 第三部分：设计方案的确定 设计方案的确定： 操作压力： 对于酒精－水体系，在常压下已经是液态，所以选用常压精馏。因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。综上所述，我们选择常压操作。 进料状况： 进料状态有五种，如果选择泡点进料，即q=1时，操作比较容易控制，且不受季节气温的影响，此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造时比较方便。 加热方式： 采用间接蒸汽加热 回流比： 适宜的回流比应该通过经济合算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。我们确定回流比的方法为：先求出最小回流比R，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.1－2.0倍，即： R＝（1.1－2.0）R 回流方式采用泡点回流，易于控制。 选择塔板类型： 选用F1浮阀塔板（重阀）。F1浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，且重阀采用厚度2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g。浮阀塔具有的优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压强以及液面落差较小，塔的造价比较低（浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60－80％，而为筛板塔的120－130％）。 第四部分：设计计算与论证 一.工艺计算 （一）物料衡算 1.将质量分数转换成摩尔分数 2.摩尔流量计算 3.平均分子量 （二）.最小回流比 乙醇－水气液平衡数据作x-y图： 从对角线点a（Xd，Xd）向平衡线作切线得截距0.35 取 （1）.精馏段方程: 精馏段方程: （2).提馏段方程 提馏段方程: （三）.理论塔板数 用cad作图法 由图得；理论板数=20 精馏段塔板数=18 提馏段塔板数=2 进料板为第18块 （四）.塔的工艺条件及物性资料计算 1.塔顶第一块板： =0.8182 查表得 气相0.8325×46＋（1－0.8325）×18＝41.31 液相0.8182×46＋（1－0.8182）×18＝40.91 相对挥发度 2.进料： 0.11，查表得0.4541