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板式塔课程设计.doc

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    • 板板式式塔塔课课程程设设计计任任务务书书一、课程名称一、课程名称苯—甲苯混合液筛板精馏塔设计二、设计条件二、设计条件年处理量:41600 吨/年料液浓度:45.0% (苯的质量分数,下同)塔顶产品浓度:96.64%塔底釜液组成:1.58 % 每年实际生产天数:330 天 (每天 24 小时运行)精馏塔塔顶压强:4 kPa (表压)料液初温:35 ℃冷却水温:30 ℃饱和水蒸气压力:2.5 kgf/cm2 (表压)设备形式:筛板(浮阀)塔进料热状况:泡点进料回流比:自选单板压降:≤ 0.7 kPa全塔效率:ET = 54.2 %产 址:海南地区三、设计内容:三、设计内容:1、精馏塔的物料衡算;2、塔板数的确定;3、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5、塔板主要工艺尺寸的计算;6、塔板的流体力学验算;7、塔板负荷性能图;四、设计基础数据四、设计基础数据化工单元操作设计2其他物性数据查有关手册(1) 苯和甲苯的物理性质 表 1 项目分子式分子量/℃沸点/℃临界温度 tc/℃临界压强 Pc/kPa 苯C6H678.1180.1288.56833.4 甲苯C7H892.13110.6318.574107.7(2)饱和蒸汽压:苯和甲苯的饱和蒸汽压可由 Antoine 方程式求算。

      logP =A-B/(t+C)式中 t--- 物系温度,℃P---饱和蒸汽压,kPa;A、B、C----Antonie 常数 表 2 组分ABC 苯6.0231206.35220.24 甲苯6.0781343.94219.58(3)苯和甲苯的液相密度 ρ(Kg/m3 )表 3 温度/ ℃8090100110120 密度(苯)815803.9792.5780.3768.9密度(甲苯)810.0800.2790.3780.3770.0(4)液体的表面张力 σσ(mN/m)表 4 温度/ C8090100110120 表面张力(苯)21.2720.0618.8517.6616.49 表面张力(甲苯)21.6920.5919.9418.4117.31(5)液体粘度 μμ(mPa.s)表 5 温度/ C8090100110120 粘度(苯)0.3080.2790.2550.2330.215 粘度(甲苯)0.3110.2860.2640.2540.228化工单元操作设计3目目录录1.精馏塔的概述……………………………………………............................................61.1 塔设备的类型 ………………………………………………………………..61.2 塔设备的性能指标 …………………………………………………………..61.3 板式塔与填料塔的比较………………………………………………………..71.4 精馏原理 …………………………………………………………………....7 2.设计标准…………………………………………………………………………….8 3.设计方案的分析和拟订………………………………………………………………8 4.各部分结构尺寸的确定和设计计算............................................................................8 4.1.设计方案的确定………………………………………………………………...8 4.2.精馏塔的物料衡算………………………………………………………….......9 4.2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数……………………………………....10 4.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量………………………………....10 4.2.3 物料衡算……………………………………………………………………....10 4.3.塔板数的确定…………………………………………………………………….....11 4.3.1 理论板层数 NT的求解………………………………………………………..11 4.3.2 实际板层数的求取…………………………………………………………....14 4.4.精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算……………………………………….14 4.4.1 精馏段操作压力计算………………………………………………………...14 4.4.2 提馏段操作压力的计算………………………………………………………14 4.4.3 操作温度计算…………………………………………………………………15 4.4.4 平均摩尔质量计算……………………………………………………………16 4.4.5 平均密度的计算………………………………………………………………17 4.4.6 液体平均表面张力计算………………………………………………………20 4.4.7 液体平均黏度的计算………………………………………………………….21 4.5.精馏塔的塔体工艺尺寸的计算…………………………………………………….23 4.5.1.塔径的计算……………………………………………………………………23 4.5.2 精馏塔有效高度的计算………………………………………………………25 4.6.塔板主要工艺尺寸的计算………………………………………………………….26 4.6.1 溢流装置计算…………………………………………………………………26 4.6.2 塔板布置………………………………………………………………………29 4.7.筛板的流体力学验算………………………………………………………………..30 4.7.1 精馏段………………………………………………………………………….30 4.7.1.1 塔板压降……………………………………………………………………..31 4.7.1.2 液面落差……………………………………………………………………..32 4.7.1.3 液沫夹带……………………………………………………………………..32 4.7.1.4 液漏…………………………………………………………………………..32 4.7.1.5.液泛………………………………………………………………………… .33 4.7.2 提馏段………………………………………………………………………….33 4.7.2.1 塔板压降……………………………………………………………………..34化工单元操作设计44.7.2.2 液面落差……………………………………………………………………..34 4.7.2.3 液沫夹带………………………………………………………………………34 4.7.2.4 液漏……………………………………………………………………………35 4.7.2.5.液泛……………………………………………………………………………35 4.8.塔板负荷性能图………………………………………………………………………364.8.1.精馏段…………………………………………………………………………...36 4.8.1.1.漏液线…………………………………………………………………………36 4.8.1.2 液沫夹带线……………………………………………………………………36 4.8.1.3 液相负荷下限线………………………………………………………………37 4.8.1.4 液相负荷上限线………………………………………………………………37 4.8.1.5 液泛线…………………………………………………………………………38 4.8.2.提馏段………………………………………………………………………….........39 4.8.2.1.漏液线…………………………………………………………………………39 4.8.2.2 液沫夹带线……………………………………………………………………40 4.8.2.3 液相负荷下限线………………………………………………………………41 4.8.2.4 液相负荷上限线………………………………………………………………41 4.8.2.5 液泛线…………………………………………………………………………41 五、汇总表………………………………………………………………………………..43 5.1.精馏段筛板塔设计计算结果……………………………………………………..43 5.2.提馏段筛板塔设计计算结果……………………………………………………..44 六、参考资料……………………………………………………………………………..46化工单元操作设计5一、精馏塔的概述一、精馏塔的概述1.1 塔设备的类型塔设备的类型设备塔是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的汽液传质设备。

      根据塔内汽液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层,进行汽液与传热正常操作下,气相为分散相液相为连续相,气相组成呈阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程填料塔内装有一定高度的填料层,液体自塔顶沿填料表面下流,气体逆流而上(有时也采用并流向下)流动,汽液两相密切接触进行传质与传热在正常操作下,气相为连续相,液相为分散相,气相组成呈连续变化,属微分接触逆流操作过程1.2 塔设备的性能指标塔设备的性能指标为获得最大的传质速率,塔设备应该满足两条基本原则:①使气、液两相充分接触,适当湍动,以提供尽可能大的传质面积和传质系数,接触后两相又能及时完善分离;②在塔内使气、液两相具有最大限度地接近逆流,以提供最大的传质推动力从工程目的出发,塔设备性能的评价指标如下:①通量——单位塔截面的生产能力,表征塔设备的处理能力和允许空塔气速;②分离效率——单位压降塔的分离效果,对板式塔以效率表示,对填料塔以等板高度表示;③适应能力——操作弹性,表现为对物料的适应性及对负荷波动的适应性塔设备在兼顾通量大、效率高、适应性强的前提下,还应满足流动阻力低、结构简单、金属消耗量少、造价低、易于操作控制等要求。

      化工单元操作设计61.3 板式塔与填料塔的比较板式塔与填料塔的比较工业上,评价塔设备的性能指标主要有以下几个方面:①生产能力;②分离效率;③塔压降;④操作弹性;⑤结构、制造及造价①生产能力 填料塔内件的开孔率通常在 50%以上,而填料层的孔隙率则超过 90%,一般液泛碘较高,故单位塔截面上,填料塔的生产能力一般均高于板式塔②分离效率 一般情况下,填料塔具有较高的分离效率在减压、常压和低压(压力小于 0.3MP)操作下,填料塔的分离效率明显优于板式塔,在高压操作下,板式塔的分离效率略优于填料塔③塔压降 填料塔由于空隙率高,故其压降远远小于板式塔④操作弹性 一般来说,填料本身对气液变化的适用很大,故填料塔的操作弹性一般较大,而板式塔的操作弹性较小⑤结构、制造及造价 填料塔的结构较板式塔简单,故制造、维修也较为方便,但填料塔的造价通常高于板式塔1.4 精馏原理精馏原理塔分离均相液态混合物的原理:蒸气由塔底进入,与下降液进行逆流接触,两相接触中,下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移,蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移,蒸气愈接近塔顶,其易挥发组分浓度愈高,而下降液愈接近塔底,其难挥发组分则愈富集,达到组分分离的目的。

      由塔顶上升的蒸气进入冷凝器,冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中,其余的部分则作为馏出液取出塔底流出的液体,其中的一部分送入再沸器,热蒸发后,蒸气返回塔中,另一部分液体作为釜残液取出化工单元操作设计7二、设计标准二、设计标准①HG/T20569-94《机械搅拌设备》②GB150-1998《钢制压力器》③TCEDS8-90《压力容器强度计算书统一格式》④CD130A20-86《化工设备设计文件编制规定》⑤《压力容器安全技术监察规程》⑥《压力容器压力管。

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