双组分连续精馏筛板塔的设计.docx

辽宁科技大学课程设计说明书设计题目:化工原理课程设计双组分连续精储筛板塔的设计学院、系：化学工程学院专业班级：应化13-1班学生姓名：指导教师:成绩：2016年7月8日一. 序2二. 原始数据3三. 设计计算3四. 物料衡算3五. 塔顶温度、塔底温度及最小回流比计算4六. 确定最佳操作回流比及塔板层数5七. 塔板结构计算10八. 溢流堰高度及堰上液层高度的确定12九. 板面筛孔布置的设计12十.水力学性能参数及校核13十一.塔板负荷性能图14十二.筛板设计计算的主要结果：17十三.主要符号说明（略）18十四.主要参考文献18十五双组分连续精馆的流程图19十六结束语20混合物的分离是化工生产过程中的重要过程混合物分为均相和非均相物系，非均相物系的分离主要依靠质点运动与流体流动原理实现分离，而化学工业中通常遇到的是均相分离，通常有精馆，吸收，萃取和干燥等单元的操作精馆是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种典型单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用按蒸馆方式分为简单蒸馆，平衡蒸馆，精馆和特殊精馆等当混合物各组分挥发度差别很小或形成共沸时，采用精馆精馆是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。

工业上以精馆应用最为广泛精馆过程在能量剂的驱动下（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该过程是同时进行传质、传热的过程精馆塔是大型的设备组装件，分为板式塔和填料塔两大类一般处理物料量较大时多采用板式塔板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等本次设计任务为设计一定产品纯度的精馆塔，实现二甲苯一三甲苯的分离鉴于二甲苯一三甲苯体系比较易于分离，待处理料液清洁的特点，同时对筛板塔的结构，性能做了较充分的研究，认识到只要设计合理，操作正确，就可以获得较满意的塔板效率和一定的操作弹性设计决定选用筛板塔本设计的具体流程：原料液（二甲苯和三甲苯，且泡点进料）经预热器加热到指定的温度后，送入塔的进料板上与白塔上部下降的回流液体汇合后，逐板下降，最后流入塔的再沸器中在每层塔板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行传质、传热操作时，连续地从塔底再沸器取出部分液体作为塔底产品（或为塔釜残液排出），部分液体气化，产生的蒸气依次上升通过各层塔板塔顶蒸气进入冷凝器中被部分（选择适当的回流比）冷凝，并将部分冷凝液用泵或靠位差送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。

本课程设计的主要内容是过程的物料衡算、热量衡算，工艺计算，结构设计和校核设计时间为2016年7月化工原理课程设计组分名称二甲苯三甲苯组成（质量分率）0.440.560.975（质量分率）0.965（质量分率）1. 设计题目：双组分连续精僻筛板塔的设计2. 原料处理量：1.6x104kg/h原料组成：I.原始数据3.4.分离要求：（1）:（2）:僻出液中低沸点组分的含量不低于僻出液中低沸点组分的收率不低于5.操作条件：（1）:（2）:操作压力：常压进料及回流状态：泡点液体II.设计计算一、物料衡算二甲苯的摩尔质量：M=106kg/kmol三甲苯的摩尔质量：M=120kg/kmol盾回油恋宗八玄.-0.44/106-〃丁〈/|宣1寻'/J、yj—・XF塔顶产品摩尔分率：0.44/106十(1一°.44>‘1200.975/106D0.975/106+(1-0.97%20=0.97790.4708原料液的平■均摩尔质量:物料衡算原料处理量:M=0.4708X106+(1-0.4708)X120=113.4088kg/kmol16000F141.08kmol/h塔顶易挥发组分回收率:DX^=0.965FXf总物料衡算：F=D・WD=65.54kmol/hW=F-D=141.08—65.54=75.54kmol/hFXf=DXdWxw141.08>0.4708=65.54>0.9779+75.54XxwXW=0.03083二、塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算(1)确定操作压力：塔顶压力：760mmHg塔底压力：760mmHg+25X100/13.6mmHg=943.8235mmHg(2)计算塔顶温度(露点温度)：根据塔顶压力及塔顶汽相组成用试差法计算塔顶温度。

其中二甲苯、甲苯的饱和蒸气压由安托因方程计算设t顶=141.49C由"A'.00一t^fh得成=781.1904mmHg由lgPb01608=7.074t顶+213.3得p^：=348.2324mmHgkAPaP781.1904=1.02788760kBPbP348.2324=0.45820760XaVakA0.9779=0.9513741.02788XBVbkB1-0.9779=0.0482320.45820113.4088=0.000394：；=0.0004£X-1=0.951374+0.048232-1t顶=141.5C假设正确，为所求露点温度PA0781.1904A2.2433PB°348.2324(3)计算塔底温度(泡点温度)根据塔底压力及塔底残液组成用试差法计算塔底温度其中二甲苯、三甲苯的饱和蒸气压由安托因方程计算设t底=177.67c由IgPA0=7.000一1463t底+214.7得R：=1867.9984mmHg由IgPb°1608=7.074-t底+213.3得PB=914.4342mmHg瓯*=1.9792943.8235宣=914.4342=0.9689P943.8235Ya=XaKa=0.030831.9792=0.0610Yb=XbKb=(1-0.03083)1.9792=0.9559=0.0443+0.9559-1=0.0002<8=0.0004t底=177.67假设正确，为所求泡点温度。

PA01867.9984--口底=一0==2.0248Pb914.4342=.2.24242.0248=2.1313(4)计算最小回流比Rmin：q=1Xe=Xf=0.4708y=0.65561"".--1XeXD-ye0.9779-0.6556==1.7440ye-Xe0.6556-0.4708确定最佳操作回流比与塔板层数由yi=XD，根据平衡关系计算xi,由操作关系计算y2,由平■衡关系计算1.列相平■衡关系式:XnXb^^-Dyn2.1313-1.1313yn2.列操作线方程:精僻段:提僻段:RXd%疽时七RHLFWym^r^X^T^Xw3.由塔顶向下逐板计算精僻段的汽、液相组成，即X2,…由平衡关系计算Xn,当Xn