苯 甲苯课程设计 2

发布 2022-10-01 14:09:28 阅读 3488

1.1.1 装置流程的确定。

装置包括精馏塔,原料预热器,再沸器,冷凝器,釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同,分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大,产品质量稳定等优点,工业生产中以连续蒸馏为主。

间歇蒸馏具有操作灵活,适应性强等优点,适合于小规模,多品种或多组分物系的初步分离。

蒸馏通过物料在塔内的多次部分气化与多次部分冷凝实现分离,热量自塔釜输入,由冷凝器和冷却器中的冷却介质带走。另外,为保持塔的操作稳定性,流程中采用泵将原料液输入塔内。

塔顶冷凝器装置可采用全凝器,分凝器两种不同的设置。工业上以采用全凝器为主,以便与准确地控制回流比。

故本次设计采用连续蒸馏的操作,阿丁采用全凝器,用泵输送原料液。

1.1.2 操作压力的选择。

蒸馏过程按操作压力不同,分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般的,除热敏性物系外,凡通过常压蒸馏能够实现分离要求,并能使用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系,都应采用常压蒸馏。故本次设计采用常压操作。

1.1.3 进料热状况的选择。

蒸馏操作有5种进料热状况,进料热状况不同,影响塔内各层塔板的气液相负荷。工业上多采用接近泡点的液体进料和泡点进料。故本次设计采用泡点进料。

1.1.4 加热方式的选择。

蒸馏大多采用间接蒸气加热,设置再沸器。若采用直接蒸气加热,对釜内溶液起到一定的稀释作用,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,故需要在提馏段前增加塔板以达到生产要求。故本次设计采用间接蒸气加热。

1.1.5 回流比的选择。

回流比是精馏操作的重要工艺条件,其选择的原则是使设备费和操作费用之和最低。设计时,应根据实际需要选定回流比。本次设计采用回流比为最小回流比的1.9倍。

塔板是板式塔的主要构件,分为错流式塔板和逆流式塔板两类,工业上以错流式塔为主,常用的错流式塔板有泡罩塔板,筛孔塔板,浮阀塔板。

浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的,它吸收了两种塔板的优点。其结构特点是指在塔板上开有若干个阀孔,每个阀孔装有一个可以上下浮动的阀片。气流从浮阀周边水平地进入塔板上液层,浮阀可根据气流流量的大小二上下浮动,自行调节。

其优点是结构简单、制造方便、造价低;塔板开孔率打,生产能力;大由于阀片可随气流量变化自由升降,故操作弹性大;因上升气流水平吹入液层,气液接触时间长,故塔板效率高。

故本次设计采用的塔板是浮阀塔板。

装置设计流程中采用气液混合物进料,将原料液通过预热器加热至温度后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分作为塔顶产品冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。

详情见图。

原料处理量:

总物料衡算。

易挥发组分物料衡算。

解得 利用苯和甲苯的平衡数据,用插值法确定。

原料液及塔顶、塔底的相对挥发度。

精馏段平均相对挥发度:

提馏段平均相对挥发度:

全塔相对平均挥发度:

气液相平衡方程为。

由于是泡点进料,所以。

解得: 故

精馏段操作线方程为。

提馏段操作线方程为。

2.7.1 逐板法。

精馏段操作线方程:,提馏段操作线方程:

气液平衡线方程:

因为采用全凝器冷却,故y1=xd=0.96,代入气液平衡方程。

代入精馏段操作线方程算得:

同理,算至第6块塔板时有:,所以改用提馏段操作线方程。

提馏段:将y6=0.64代入提馏段操作线方程:,算得x7=0.34,代入气液平衡方程,计算出。

算至第14块塔板时,停止计算。

具体计算结果如下:

由此可见,理论塔板数为13块(不包括再沸器),其中精馏段有5块,第6块为进料板。

2.7.2 简捷法。

2)利用芬斯克方计算最少理论塔板数(不包括再沸器)

3) 在吉利兰关联图上找到相应点,即可求出理论塔板数(不包括再沸器)

由吉利兰关联图查得

解得。所以全塔理论板数为14块,不包括再沸器。

4)进料板位置。

利用芬斯克方程计算精馏段最少理论塔板数,即。

由吉利兰关联图查得

解得。所以加料板位置从塔顶向下的第8块塔板。

塔顶液相的平均黏度:

原料液的平均黏度:

塔釜液相的平均黏度:

精馏段液相平均黏度:

提馏段液相平均黏度:

全塔液相平均黏度:

精馏段效率:

提馏段效率:

全塔效率:精馏段实际板数:

提馏段实际板数:

全塔实际板数:

由上述计算可知:精馏段实际板数取10,提馏段实际板数为15(不包括塔底再沸器),全塔板数为25(不包括塔底再沸器),第11块板为进料板。

3.1.1 操作压强。

取单板压降。

塔顶压强。进料板压强。

塔釜压强。精馏段平均压强:

提馏段平均压强:

3.1.2 操作温度。

利用苯和甲苯的平衡数据,用插值法确定。

精馏段平均温度:

提馏段平均温度:

3.1.3 平均分子量。

塔顶的气液相组成

液相。气相

进料板的气液相组成

液相。气相。

塔釜的气液相组成

液相。气相。

精馏段液相平均分子量。

精馏段气相平均分子量。

提馏段液相平均分子量。

提馏段气相平均分子量。

3.1.4 平均密度。

液相中:塔顶。

进料板。塔釜。

精馏段的平均液相密度:

提馏段的平均液相密度:

气相中:精馏段的平均气相密度。

提馏段的平均气相密。

3.1.5液体表面张力。

塔顶。进料板。

塔釜。精馏段的平均表面张力:

提馏段的平均表面张力:

3.1.6 液体粘度。

塔顶液相的平均黏度:

原料液的平均黏度:

塔釜液相的平均黏度:

精馏段液相平均黏度:

提馏段液相平均黏度:

全塔液相平均黏度:

3.1.7 体积流率计算。

精馏段。提馏段。

表3-1 工艺条件计算结果。

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