苯与氯苯精馏塔设计.docVIP

化工原理工程设计 处理量为3000吨/年苯和氯苯体系精馏分离板式塔设计 学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：  板式精馏塔设计任务书 设计题目： 苯-氯苯体系精馏分离板式塔设计 二、设计任务及操作条件 1、 设计任务： 生产能力（进料量）30000吨／年 操作周期 7200 小时／年 进料成分：含氯苯35%（质量分率，下同） 塔顶产品组成氯苯含量为98%;塔底产品组成含氯苯不得高于1.7%. 2、 操作条件 操作压力4000Pa（表压） 进料热状态 q=0.7 单板压降： 或=0.7kPa 3、 设备型式 筛板或浮阀塔板（F1型） 4、 厂 址 新 乡 地 区 三、设计内容： 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及蒸馏段塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定 4、辅助设备选型与计算 5、设计结果汇总 6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图 7、设计评述 目录 1.精馏塔的概述 4 2．设计内容 7 2.1.精馏塔的物料衡算 8 2.2.塔板数的确定 9 2.3.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 12 2.4.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 16 2.5.塔板主要工艺尺寸的计算 18 2.6.筛板的流体力学验算 21 2.7.塔板负荷性能图 23 设计小结 29 参考资料 30 设计说明书 1.1塔设备的类型 设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。根据塔内汽液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行汽液与传热。正常操作下，气相为分散相。液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（有时也采用并流向下）流动，汽液两相密切接触进行传质与传热。在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。 1.2塔设备的性能指标 为获得最大的传质速率，塔设备应该满足两条基本原则： ①使气、液两相充分接触，适当湍动，以提供尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离； ②在塔内使气、液两相具有最大限度地接近逆流，以提供最大的传质推动力。 从工程目的出发，塔设备性能的评价指标如下： ①通量——单位塔截面的生产能力，表征塔设备的处理能力和允许空塔气速； ②分离效率——单位压降塔的分离效果，对板式塔以效率表示，对填料塔以等板高度表示； ③适应能力——操作弹性，表现为对物料的适应性及对负荷波动的适应性。 塔设备在兼顾通量大、效率高、适应性强的前提下，还应满足流动阻力低、结构简单、金属消耗量少、造价低、易于操作控制等要求。 1.3 板式塔与填料塔的比较 工业上，评价塔设备的性能指标主要有以下几个方面：①生产能力；②分离效率；③塔压降；④操作弹性；⑤结构、制造及造价。 ①生产能力 填料塔内件的开孔率通常在50%以上，而填料层的孔隙率则超过90%，一般液泛碘较高，故单位塔截面上，填料塔的生产能力一般均高于板式塔。 ②分离效率 一般情况下，填料塔具有较高的分离效率。在减压、常压和低压（压力小于0.3MP）操作下，填料塔的分离效率明显优于板式塔，在高压操作下，板式塔的分离效率略优于填料塔。 ③塔压降 填料塔由于空隙率高，故其压降远远小于板式塔。 ④操作弹性 一般来说，填料本身对气液变化的适用很大，故填料塔的操作弹性一般较大，而板式塔的操作弹性较小。 ⑤结构、制造及造价 填料塔的结构较板式塔简单，故制造、维修也较为方便，但填料塔的造价通常高于板式塔。 1.4精馏原理 塔分离均相液态混合物的原理：蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷