[工學(xué)]化工原理課程設(shè)計(jì)——精餾塔

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1、*化工原理課程設(shè)計(jì)*課題名稱(chēng)：苯-甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：杜欣陽(yáng)學(xué)號(hào)：09040031專(zhuān)業(yè)：環(huán)境工程班級(jí)：09401成績(jī)：指導(dǎo)教師：廖慶玲設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年11月25日至2011年12月25日目錄目錄1前言3設(shè)計(jì)任務(wù)4一．設(shè)計(jì)項(xiàng)目4二．設(shè)計(jì)條件4三．設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求4塔板的工藝設(shè)計(jì)5一．精餾塔全塔物料衡算5二．物性衡算6三．理論塔板的計(jì)算13四．精餾塔塔徑工藝尺寸的初步計(jì)算15五．溢流裝置18六．塔板分布及浮閥數(shù)20塔板的流體力學(xué)計(jì)算23一．氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降23二．淹塔24三．液沫夾帶25四．塔板負(fù)荷性能圖26塔附件設(shè)計(jì)31一．接管31二．裙座32三．筒體

2、與封頭33四．除沫器33五．人孔和手孔33附屬設(shè)備設(shè)計(jì)34一．冷凝器的選擇34二．再沸器選擇34全塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果總匯35設(shè)計(jì)感想36參考文獻(xiàn)37前言塔設(shè)備是化工、石油化工、生物化工、制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。塔設(shè)備中常見(jiàn)的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻和回收氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等。塔設(shè)備應(yīng)滿足的條件：氣液兩相能充分接觸、生產(chǎn)能力及彈性大、操作穩(wěn)定、流體流動(dòng)阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量少、制造和安裝容易、耐腐蝕和不易阻塞、調(diào)節(jié)及檢修方

3、便。板式塔處理量大、效率高、清洗檢修方便且造價(jià)低，故工業(yè)上多采用板式塔。因而本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)板式塔。設(shè)計(jì)任務(wù)一．設(shè)計(jì)項(xiàng)目苯-甲苯二元混合液連續(xù)精餾裝置的設(shè)計(jì)二．設(shè)計(jì)條件1.原料液處理量：噸/年（每年按天生產(chǎn)日計(jì)算）2.進(jìn)料液苯含量：(質(zhì)量分率)3.進(jìn)料狀態(tài)：即4.塔頂餾出液中苯含量：（質(zhì)量分率）5.塔底苯含量：（質(zhì)量分率）6.回流方式：泡點(diǎn)回流7.操作壓力：常壓8.塔板類(lèi)型：浮閥塔板三．設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1.繪制工藝流程圖2.繪制塔設(shè)備總裝配圖或工藝條件圖3.編制工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)塔板的工藝設(shè)計(jì)一．精餾塔全塔物料衡算苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量1.原料苯組成2.塔頂組成3.塔底組成4

4、.進(jìn)料量5.物料衡算式總物料衡算：苯物料衡算：即，聯(lián)立，得二．物性衡算表1-1常壓下苯-甲苯氣液平衡組成與溫度的關(guān)系苯(分率)溫度苯(分率)溫度苯(分率)溫度液相氣相液相氣相液相氣相00110.639.761.895.280.391.484.48.821.2106.148.971.092.190.395.782.320.037.0102.259.278.989.49597.981.230.050.098.670.085.386.810010080.21.精餾段物性衡算1.1操作溫度利用常壓下苯-甲苯氣液平衡組成與溫度的關(guān)系表格，由插值法分別求塔頂、進(jìn)料處、塔底的溫度、、，

5、則得得得所以，精餾段平均溫度為1.2平均密度已知，混合液密度由求得，而混合氣密度可由式算，其中為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為平均相對(duì)分子質(zhì)量。又知塔頂溫度為，進(jìn)料溫度為，塔底溫度，根據(jù)表1，利用插值法分別求出三處的氣相組成，過(guò)程如下：：得：得：得所以，精餾段液相組成精餾段氣相組成進(jìn)而求出氣液相的平均摩爾質(zhì)量，過(guò)程如下：根據(jù)表1-2，即不同溫度下苯-甲苯的密度表格，分別求得在、、下的苯和甲苯的密度（單位）。表1-2不同溫度下苯-甲苯的密度溫度苯的密度甲苯的密度8081480990805801100791791110778780120763768則時(shí)，得得得時(shí)，得得得時(shí)，得得得所以，精餾段的

6、液相平均密度：又塔頂、進(jìn)料和塔底的氣相的平均摩爾質(zhì)量分別為：塔頂、進(jìn)料處和塔底的氣相密度分別為：所以，精餾段氣相平均密度為：1.3混合物的平均粘度由精餾段的平均溫度，查液體的粘度常數(shù)表以及粘度圖，知苯的粘度為，甲苯的粘度為。所以，精餾段的平均粘度：1.4相對(duì)揮發(fā)度由氣相和液相組成和，按公式，求得其相對(duì)揮發(fā)度，如下：精餾段的平均相對(duì)揮發(fā)度：1.5混合液體的平均表面張力表1-3不同溫度下苯-甲苯的表面張力溫度苯的表面張力甲苯的表面張力8020.320.69019.619.710018.518.811017.217.512016.116.5液相的平均表面張力依下式計(jì)算，即由，根

7、據(jù)表3，則塔頂?shù)囊合嗥骄砻鎻埩?，得得所以，，則進(jìn)料板液相平均表面張力為得得所以，，則塔底液相平均表面張力為得得所以，精餾段平均表面張力為2.提餾段物性衡算2.1操作溫度已求得，，可求出提餾段操作溫度為：2.2平均密度前面已求出，，，所以，提餾段液相組成提餾段氣相組成進(jìn)而求出氣液相的平均摩爾質(zhì)量，過(guò)程如下：且已根據(jù)表2，即不同溫度下苯-甲苯的密度表格，求得了在、下的苯和甲苯的密度，知，。所以，提餾段的液相平均密度：又得知前面算出的進(jìn)料和塔底的氣相的平均摩爾質(zhì)量分別為，，根據(jù)公式，求得的進(jìn)料板和塔底的氣相平均密度分別為和。所以，