[工学]化工原理课程设计说明书--板式精馏塔设计.doc

PAGE  PAGE - 34 - 概述 　 　　精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有 HYPERLINK /view/950417.htm \t _blank 板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 　　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 HYPERLINK /view/238117.htm \t _blank 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。 　　精馏原理 (Principle of Rectify) 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。 本节以两组分的混合物系为研究对象，在分析简单蒸馏的基础上，通过比较和引申，讲解精馏的操作原理及其实现的方法，从而理解和掌握精馏与简单蒸馏的区别（包括：原理、操作、结果等方面）。 精馏塔设计任务书 一 设计题目 苯-甲苯精馏塔的工艺设计 二 设计内容 1 精馏塔的工艺计算 2 精馏塔的结构设计及流体力学计算 3 绘制精馏塔工艺条件图 三 工艺条件 1 总原料组成为39%的苯和61%的甲苯（摩尔百分数，下同） 2 进料量为1600kg/h，泡点进料 3 塔釜底用2.7kf/饱和蒸汽加热，冷凝水排放 4 塔顶采用全凝器，部分产品回流，部分产品冷凝后储存 5 塔顶产品苯94%，塔釜产品苯3% 6 常压操作 四 设计项目 1 设计方案简介：对确定的工艺流程及冷凝器型惊喜简要论述 2 物料热量衡算，加热蒸汽耗量 3 理论塔板计算，实际塔板计算 4 塔径计算 5 浮阀塔塔盘结构设计：降液管尺寸；溢流堰形式及尺寸 6 阀孔的布置图 9 主体结构工艺条件图及塔盘工艺布置图 10 对本设计的评述 五 参考文献 列出在本次设计过程中所用到的文献名称、作者、出版社、出版日期。 流程的设计及说明 图1 板式精馏塔的工艺流程简图 工艺流程：如图1所示。原料液由经过泵泵入预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。  TOC \o 1-3 \h \z \u  设计计算 1、精馏流程的确定 苯和甲苯的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。流程图如图1所示。 2、塔的物料衡算 2.1、料液及塔顶产品含苯的质量分率 2.2、平均分子量 2.3、物料衡算 每小时处理摩尔量 总物料衡算 易挥发组分物料衡算 联立以上三式可得： 3、塔板数的确定 3.1理论板NT的求法 用图解法求理论板 3.1.1根据苯和甲苯的气液平衡数据作出y-x图,如图2所示 图2 苯、甲苯的y-x图及图解理论板 3.1.2最小回流比及操作回流比R 依公式 取R由公式列表 RN1.70.0740.57815.61.90.1380.50613.22.10.1940.45411.82.30.2420.41410.92.50.2860.38110.32.70.3240.3549.82.90.3590.3309.43.00.3750.3209.2作图如下： 取操作回流比R=2.7 精馏段操作线方程 按常规M,T，在图(1)上作图解得： 层（不包括塔釜），其中精馏段为5层，提馏段为7层. 图2 苯、甲苯的y-x图及图解理论板 3.2全塔效率 塔内的平均温度为,该温度下的平均粘度 故: 3.3实际板数N 精馏段: 提馏段: 4