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1、*化工原理課程設計*課題名稱:苯-甲苯板式精餾塔的工藝設計學生姓名:杜欣陽學號:09040031專業(yè):環(huán)境工程班級:09401成績:指導教師:廖慶玲設計時間:2011年11月25日至2011年12月25日目錄目錄1前言3設計任務4一.設計項目4二.設計條件4三.設計內容與要求4塔板的工藝設計5一.精餾塔全塔物料衡算5二.物性衡算6三.理論塔板的計算13四.精餾塔塔徑工藝尺寸的初步計算15五.溢流裝置18六.塔板分布及浮閥數20塔板的流體力學計算23一.氣相通過浮閥塔板的壓降23二.淹塔24三.液沫夾帶25四.塔板負荷性能圖26塔附件設計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附屬設備設計34一.冷凝器的選擇34二.再沸器選擇34全塔工藝設計結果總匯35設計感想36參考文獻37前言塔設備是化工、石油化工、生物化工、制藥等生產過程中廣泛采用的氣液傳質設備。根據塔內氣液接觸構件的結構形式,可分為板式塔和填料塔兩大類。塔設備中常見的單元操作有: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和傳熱的增濕和減濕等。塔設備應滿足的條件:氣液兩相能充分接觸、生產能力及彈性大、操作穩(wěn)定、流體流動阻力小、結構簡單、材料耗用量少、制造和安裝容易、耐腐蝕和不易阻塞、調節(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低,故工業(yè)上多采用板式塔。因而本設計要求設計板式塔。設計任務一.設計項目苯-甲苯二元混合液連續(xù)精餾裝置的設計二.設計條件1.原料液處理量:噸/年(每年按天生產日計算)2.進料液苯含量:(質量分率)3.進料狀態(tài):即4.塔頂餾出液中苯含量:(質量分率)5.塔底苯含量:(質量分率)6.回流方式:泡點回流7.操作壓力:常壓8.塔板類型:浮閥塔板三.設計內容與要求1.繪制工藝流程圖2.繪制塔設備總裝配圖或工藝條件圖3.編制工藝設計說明書塔板的工藝設計一.精餾塔全塔物料衡算苯的摩爾質量甲苯的摩爾質量1.原料苯組成2.塔頂組成3.塔底組成4
4、.進料量5.物料衡算式總物料衡算:苯物料衡算:即,聯立,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系表格,由插值法分別求塔頂、進料處、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,其中為質量分數,為平均相對分子質量。又知塔頂溫度為,進料溫度為,塔底溫度,根據表1,利用插值法分別求出三處的氣相組成,過程如下::得:得:得所以,精餾段液相組成精餾段氣相組成進而求出氣液相的平均摩爾質量,過程如下:根據表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,得得得時,得得得時,得得得所以,精餾段的
6、液相平均密度:又塔頂、進料和塔底的氣相的平均摩爾質量分別為:塔頂、進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相對揮發(fā)度由氣相和液相組成和,按公式,求得其相對揮發(fā)度,如下:精餾段的平均相對揮發(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算,即由,根
7、據表3,則塔頂的液相平均表面張力,得得所以,,則進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而求出氣液相的平均摩爾質量,過程如下:且已根據表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料和塔底的氣相的平均摩爾質量分別為,,根據公式,求得的進料板和塔底的氣相平均密度分別為和。所以,