化工原理课程设计方案说明书完成.docVIP

目 录 1.概述 - 3 - 1.1前言 - 3 - 1.2 设计内容 - 3 - 1.2.1 确定精馏装置流程： - 3 - 2 精馏塔的工艺计算 - 6 - 2.1 塔的物料衡算 - 6 - 2.2 塔板数的确定 - 7 - 2.3 塔工艺条件及物性数据计算 - 9 - 2.4 精馏塔气液负荷计算 - 13 - 2.5 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 - 13 - 3 筛板的流体力学验算 - 18 - 3.1 气体通过筛板压降相当的液柱高度 - 18 - 3.2 精馏段雾沫夹带量的验算 - 20 - 3.3 精馏段漏液的验算 - 20 - 3.4 精馏段液泛验算 - 20 - 4.塔板负荷性能图 - 21 - 4.1精馏段 - 21 - 4.1.1 雾沫夹带线 - 21 - 4.1.2 液泛线 - 22 - 4.1.3 液相负荷上限线 - 23 - 4.1.4漏液线（气相负荷下限线） - 24 - 4.1.5 液相负荷下限线 - 24 - 5.精馏塔的的附属设备及接管尺寸 - 25 - 5.1 塔体结构 - 25 - 5.1.1 塔高 - 25 - 6.工艺设计计算结果汇总 - 26 - 总结 - 27 - 参考文献 - 28 - 主要符号说明 - 29 - 1.概述 1.1前言 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核。 精馏操作可在常压，减压和加压下进行，操作压强常取决于冷凝温度。 一般，性物以外，凡通过常压蒸馏不难实现分离要求，并能用江河或循环水将冷凝下来的系统，都应采用常压蒸馏，对热敏性物料或混合液沸点的系统则宜采用减压蒸馏；对常压下的馏出物的冷凝温度过低的系统，需要高塔压或采用深井水，冷冻盐水作为冷却剂；常压下呈现气态的物料必须采用加压蒸馏。 进料液状态的选择 进料热状态以进料热状态参数q表达，即 q=每摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量/每摩尔进料的汽化潜热 有五种进料状态，当q＞1时为低于泡点温度的冷凝进料；q=1时为泡点下的饱和液体；q=0为露点下的饱和蒸汽；1＞q＞0为介于泡点与露点间的汽液混合物；q＜0为高于露点的过热整齐进料。 原则上，在供热量一定情况下，热量应尽可能的由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精，提留段采用相同的塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器，若工艺要求减少塔釜加热避免釜温过高，料液产生聚合或结焦，则易采用气态进料。 加热方式 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置在沸器。有时也采用直接蒸汽，例如蒸馏釜残主要组分是水，切在低浓度下轻组分的相对挥发较大时宜采用直接加热，其优点是可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。但由于直接蒸汽的加入，对釜内溶液起一定稀释作用，在进料条件和产品纯度，轻组分收率一定的前提下，釜液浓度相应降低，顾需在提留段增加塔板以达到生产要求。 回流比的选择 选择回流比，主要从经济观点出发，力求使设备操作费用之和最低。 一般经验值R=(1．1～2．0) Rmin R---操作回流比，Rmin-----最小回流比R经验值选定。必要时选若干个R值，利用吉利兰图求出对应理论板数N，作出N---R曲线或N(R+1)---R曲线，从中找出适宜操作的回流比R。也可以做出R对精馏塔操作费用的关系线，从中确定适宜回流比R 1.2.3 主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 1.2.4 流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 1.2.5 主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 1.2.6 已知参数 主要基础数据: （1）苯和甲苯的物理性质 项目 分子式 分子量 沸点(℃) 临界温度tc,℃ 临界压强Pc,kPa 苯A 78.11 80.1 288.5 6833.4 甲苯B - 92.13 110.6 318.57 4107.7 （2）常压下苯—甲苯的气液平衡数据 温度，℃ 液相中苯的摩尔分数，x 气