化工原理课程设计

南京工业大学。

材料工程原理b》课程设计。

设计题目：苯、甲苯混合液处理量2700kg/h常压连续筛板精馏塔设计。

专业：金属材料工程班级： 1001

学号： 19 姓名：刘陟。

日期2012-12-28

指导教师张薇。

设计成绩日期。

板式精馏塔设计任务书。

一设计题目。

苯-甲苯混合液处理量2700kg/h常压连续筛板精塔设计。

二原始数据。

1) 原料液苯含量：质量分率=45(质量)，其余为甲苯。

2) 塔顶馏出液中含甲苯量不大于4％(质量)

3) 塔底釜液中含甲苯量不低于96％(质量)

4) 精馏塔顶压强：4kpa(表压) (5) 进料热状态：泡点进料。

6) 回流比：自选7) 热源：低压饱和水蒸气。

8) 单板压降：不大于0.7kpa (9) 设备形式：筛板塔。

三设计任务。

完成精馏塔工艺设计，精馏设备设计，有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图，编制设计说明书。

四设计内容及要求。

1）设计方案简介：对选定的工艺流程、重要设备的形式进行简要的论述；

2）主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料平衡、热量平衡、设备的工艺尺寸计算以及结构设计；

3）工艺流程简图：以单线图形式绘制，绘出主体设备和辅助设备的物料与气流流向；

4）主体设备工艺图：包括设备的主要工艺尺寸、技术特性等；

5）设计结果列表。

6）参考资料。

7）设计总结。

摘要1第一章绪论2

第二章设计方案简介3

2.1精馏过程及对设备的要求3

2.2 塔式板的类型4

2.3 确定设计方案的原则4

第三章工艺流程图6

第四章塔体计算7

4.1 精馏塔的物料衡算7

4.1.1原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率7

4.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量7

4.1.3物料衡算7

第五章塔板计算8

5.1塔板数的确定8

5.1.1理论塔板数的求取8

5.1.2实际塔板数的求取10

5.2 精馏段的计算12

5.2.1精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算12

5.2.2精馏塔塔体工艺尺寸计算15

5.2.3塔板主要工艺尺寸计算17

5.2.4筛板的流体力学验算19

5.2.5精馏段塔板负荷性能图22

5.3 提镏段的计算25

5.3.1精馏塔提镏段工艺条件25

5.3.2提馏塔的塔体工艺尺寸计算27

5.3.3塔板主要工艺尺寸计算28

5.3.4筛板的流体力学验算29

5.3.5提镏段塔板负荷性能图32

第六章设计结果一览表35

第七章塔附件设计37

7.1 塔体的设计37

7.2 附件的计算37

7.1.1接管37

7.3 附属设备设计39

7.3.1冷凝管39

7.3.2再沸器39

第八章热量衡算41

8.1 塔顶热量衡算41

8.2 塔的热量衡算42

8.3焓值衡算42

附录[1] 苯---甲苯连续精馏过程板式精馏塔操作物料流程示意图 ……45

设计总结46

参考文献47

摘要。在化工、石油、医药、食品等生产中，常需将液体混合物分离以达到提纯或**有用组分的目的，而蒸馏就是其中一种方法。随着化学工业的发展，蒸馏技术、设备及理论也有了很大的发展。

蒸馏操作的理论依据是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离的目的。在操作中进行多次的气体部分冷凝或液体部分气化称为精馏。习惯上，混合物中的易挥发组分称为轻组分，难挥发组分成为中组分。

为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。

关键词：精馏；蒸馏；筛板；塔。

第一章绪论。

化工原理课程设计是综合运用《化工原理》课程和有关先修课程（《物理化学》，《化工制图》等）所学知识，完成一个单元设备设计为主的一次性实践教学，’是理论联系实际的桥梁，在整个教学中起着培养学生能力的重要作用。通过课程设计，要求更加熟悉工程设计的基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力，问题分析能力，思考问题能力，计算能力等。

精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

本设计的题目是苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和不易挥发的甲苯，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。

第二章设计方案简介。

2.1 精馏过程及对设备的要求。

精馏是分离液体混合物最常用的一种操作，在化工、炼油等工业中应用很广泛。它通过汽、液两相的直接，利用挥发度的不向汽相传递，使易会发组分由液相向汽相传递，难挥发组分由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。

蒸馏过程按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇蒸馏是一种不稳态操作，主要应用于批量生产或某些特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化工生产常用的方法，本次设计也运用连续蒸馏。精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。

但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：(１气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。(２操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。

(３流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 (结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。

(５耐腐蚀和不易堵塞、方便操作、调节和检修。(６塔内的滞留量要小。

2.2 板式塔的类型。

筛板塔约于2024年开始于工业生产。筛板塔与泡罩塔的相同点是都有降液管，塔板上都钻有若干小圆孔，但筛板塔没有升气管及泡罩。筛板塔操作时液体横过塔板，气体则自板上小孔（筛孔）鼓泡进入板上液层。

当气速过低时筛孔会漏液；若气速过高，气体会通过筛孔后排开板上液体径自向上方冲出，造成过量液沫夹带即严重轴向混合。所以，筛板塔长期以来被认为操作困难、操作弹性小而受到冷遇，然而，筛板塔具有结构简单的明显优点。针对筛板塔的问题，经过人们的不懈努力和实践验证。

筛板塔经过合理的设计，得当的操作，能够达到生产上的要求。因此，自20世纪50年代以来，筛板塔被广泛应用于工业生产上。筛板塔比起泡罩塔，生产能力可增大10%~15%，板效率约提高 15%，单板压降可降低30%左右，造价可降低 20%~50%。

本设计采用筛板式塔板。

2.3 确定设计方案的原则。

总的设计要求是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的要求，具体考虑一下几点：（1）满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。

设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。（2）满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须选择合适的回流比。

冷却水的节省也对操作费用和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。保证生产安全苯-甲苯是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一。

生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物车间的电器均应是防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计

化工原理课程设计

其他用户还读了