化工原理课程设计

化工原理课程设计说明书。

题目：216吨/天芳烃分离精馏塔设计。

学生姓名：赵作东。

学号：09131323

专业班级：化学工程与工艺09-2班。

指导教师：王兰娟。

2023年9月6日。

化工原理课程设计任务书。

专业班级：化工10-2 学号： 09131323 学生：赵作东

一、题目。设计一连续操作精馏装置，用以分离芳烃混合物。

二、原始数据：

1. 原料：

处理量： 216 吨/天。

组成（质量分率苯0.45 甲苯0.48 乙苯0.07

进料状态（汽化分率）： 0.1

2. 产品要求：

塔顶产品苯收率98.5

塔底产品甲苯收率98

三、设计要求

1. 完成简捷计算及塔板设计、换热器的选用；

2. 用aspen完成塔的严格设计，用edr完成冷凝器、再沸器的设计和校核；

3. 用autocad绘制流程简图、浮阀排列图、塔体总图及塔盘装配图；

4. 提交电子版文档及纸板：设计说明书、计算源程序、图纸。

发出日期 2013 年8 月19 日交入日期 2013 年9月6日。

指导教师王兰娟_

摘要化工原理课程设计是化工原理教学的一个重要部分，是培养学生综合运用本门课程和有关先修课程的的基本知识，联系石油化工生产实际，完成以某一具体的单元操作为主的一次设计实践。本设计书主要从物料衡算、塔板设计计算、板式精馏塔结构设计、塔的辅助设备选用等四个方面进行芳烃组分板式精馏塔的设计与说明。根据最初的原料与产品要求所设计出的一套加工方案，并绘制出了塔体、塔盘、塔板装配的图纸等。

前言。化工课程设计是化工原理教学的一个重要组成部分。要求根据给定的一项具体任务，设计一浮阀式板式精馏塔，具体任务包括：

工艺设计（物料平衡、热量平衡、工艺条件的确定）、塔盘设计（塔盘各部件的尺寸等）、塔体设计（根据工艺设计结果确定塔高、接管等）、附属设备选用（塔顶冷凝器和塔底再沸器的计算与选用）、绘图部分（绘制塔体总图、浮阀排列图和塔盘装配总图）。

通过课程设计这一具体的设计实践，应当达到以下目的：培养综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关知识和数据、进行化工设备初步设计的能力；培养独立工作及发现问题、分析问题、解决问题的综合能力；提高计算能力、培养工程实际观念；深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各主要部件的结构及作用；培养读图、识图、绘图的能力；培养严谨的学风和工作作风。

在课程设计中，需要注意的事项有：

1. 先在草稿纸上（计算软件中）完成全部过程；

2. 独立完成，设计必要的数据计算表，写出详细的计算示例；

3. 计算过程中要随时复核计算结果，做到有错即改，避免大返工；

4. 每一个阶段的设计完成之后，要求绘制必要的汇总**并上交；

5. 引用参考文献的地方，查取的标准系列等要注明公式**，标注清楚；

6. 尽量在教室进行设计，以便于答疑和掌握进度；

7. 计算说明书用计算机打印，具体格式参见课程设计书写规范。

第1章流程简图。

图1-1 流程简图。

第2章物料衡算。

2.1 全塔物料衡算

首先需进行全塔的初步物料衡算。由设计任务书知，精馏任务的轻关键组分为苯，重关键组分为甲苯。注意到两关键组分相邻，同时分离程度的要求也较高，因此可采用清晰分割的方法进行初步物料衡算。

在清晰分割的条件下，塔顶产品由苯和甲苯组成，塔底产品由甲苯和乙苯组成。

2.1.1 分率转换。

原料处理量为216 吨/天，为方便以下设苯为a、甲苯为b、乙苯为c，进料为f、塔顶为d、塔底为w。各组分基本数据如下：

表2-1 物料基本数据表。

根据设计要求将质量分率转换为摩尔分率。

由公式计算各组分的摩尔分率：

2.1.2 产品组成。

由设计要求知苯收率98.5%、甲苯收率98.5%，以下对塔顶塔底各物料进行计算。

通过物性分析，假设以上组分符合清晰分割要求，则轻关键组分为苯，重关键组分为甲苯。

塔顶组分摩尔流量计算：a b

c 计算各组分在塔顶塔底的摩尔组成，以a组分塔顶摩尔分率为例：

表2-2 进料、塔顶、塔底各组分摩尔分率表。

2.1.3 物料衡算表。

根据前两小节的计算，可以得到物料衡算表。

表2-3 全塔物料衡算表。

2.2 操作条件。

本设计选用antoine方程近似估算各组分在不同条件下的饱和蒸汽压。antoine方程如下。

计算时，p单位为kp，t单位为℃。

以下为antoine方程参数表：

表2-4 antoine方程参数表。

以下所用饱和压力均通过antoine方程求得。

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