苯乙苯精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计

1、分类号:密级:TQ051.8一般单位代码:学 号：1082305024026本科毕业论文（设计）题 目：苯-乙苯精馏塔工艺设计与塔顶冷凝 器选型设计专业：化学工程与工艺姓名：刘朋指导教师：张理平职称：教授答辩日期：二00九年六月六日目录前言-0 - 第一章设计任务书-1 -1.1设计题目 -1 -1.2设计要求 -1 -1.3主要物性数据 -1 -第二章工艺计算-3 -2.1 物料衡-3 -2.2 相图的绘制 -4 -2.3回流比的确定2.4理论塔板数的计算2.5实际塔板数确定2.5.1全塔效率ET2.6 塔 的 工 艺 条 件 及 物 性 数 据 计 算-7 -2.6.1操作压强 -7 -2.6.2 板间距的选择和塔径的初步确 定-8 -2.6.3塔板结构2.6.4塔板的校核2.6.4.1精馏段塔板的校核2.6.4.2提馏段塔板的校核2.6.5塔板负荷性能图2.7设计结果一览表第三章 塔的附属设备设计3.1 冷凝器的设计 -11 -3.1.1热负荷3.1.2冷凝水出口温度3.1.3流动空间及流速的确定3.1.4有效平均温差及传热面积3.2 初 选 换 热 器 的 规格 -12 -3.

2、3换热器的验算 -16 -3.3. 1总传热系数 K o的验算 -163.3.2计算压强降 -18 -3.3.4选型结果 -19 -参考文献-30 -主要符号说明-31 - 谢辞-32 -、八刖言塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，他可以使气（或汽）或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。塔设备中常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却和回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等。最常见的塔设备为板式塔和填料塔两大类。作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相能充分接触，以 获得高的传质效率。此外，为满足工业生产的需要，塔设备还必须满足以下要求：1、生产能力大；2、操作稳定，弹性大；3、流体流动阻力小；4、结构简单、材料耗用量少，制造和安装容易；5、耐腐蚀和不易阻塞，操作方便，调节和检修容易。板式精馏塔设备选型及设计：因为板式塔处理量大、效率高、清洗检修方便且造价低，故

3、工业上多采用板式塔。因而本课程设计要求设计板式塔。工业上常见的几种的板式塔及其优缺点：I、浮阀塔：在塔板开孔上方，安装可浮动的阀片，浮阀可随气体流量的变化自动调节开度，可避免漏液，操作弹性大，造价低，且安装检修方便，但对材料的 抗腐蚀性能要求高。II、筛孔塔：结构简单、造价低廉、筛板塔压降小、液面落差也较小、生产能力及塔板效率都较泡罩塔高，故应用广泛。m、泡罩塔：其气体通道是升气管和泡罩，由于升气管高出塔板，即使在气体 负荷很低时也不会发生严重漏液，操作弹性大，升气管为气液两相提供了大量的传质界面。但泡罩塔板结构复杂，成本高，安装检修不便，生产能力小。综合考虑最终选择筛孔式精馏塔。摘要：塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，本文就以板式塔的设计以熟悉单元操作设备 的设计流程和应注意的事项。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技 术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一本设计为分离苯一乙苯混合物 。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料 液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内，塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，

4、冷凝 液在泡点下一部分加回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜 采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐，设计对其生产过程和主要设备 进行了物料衡算、塔设备计算、塔顶冷凝器选型设计等工艺计算。关键词：苯-乙苯板式塔 精馏泡点进料 冷凝器Abstract: Benzene is a kind of basic petrochemical raw materials.Benzene production and production technology level is the sign of a countrys development in petrochemical industry is one of the design to separate mixtures of benzene, ethylbenzene. For the separation of binary mixture, continuous distillation process should be adopted. Use bubble point in the design of fee

5、d, raw material liquid preheater heating to bubble point into the rectification tower, after rising tower adopts full condenser steam condensation, condensate under the bubble point part and return to the tower, the cooler after the rest of the product sent to the storage tank. Tower kettle by indirect steam heating, bottom products after cooling the sent to the storage tank, the design of the production process and main equipment for the material balance, the tower equipment calculation, select

6、ion of overhead condenser design process calculation.Keywords:Benzene-Ethyl benzene DistillationCondenser第一章设计任务书 1.1设计题目某化工厂拟采用一板式塔分离苯-乙苯混合液。已知：生产能力为每年40000吨98%的乙苯产品；进精馏塔的料液含乙苯50% （质量分数，下同），其余为苯；塔顶的乙苯含量不得高于2%；残液中乙苯含量不得低于98%；塔顶冷凝器用流量为16000kg/h、温度为30C的冷水冷 却。试根据工艺要求进行：1）板式精馏塔的工艺设计；2）标准列管式塔顶冷凝器的选型设计。1.2设计要求1)塔顶压力4kPa (表压)2)进料热状态泡点进料3)回流比2倍最小回流比4)加热蒸汽压力0.5MPa (表压)5)单板压降W0.7MPa。6)塔板类型板式塔7)工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。1.3主要物性数据表1苯、乙苯的物理性质项目分子式分子量沸点C临界温度C临界压强Pa288.5乙苯B苯A6833.4C8H10C6H610678136.280.1348.574

7、307.7t/C20表2苯、40乙苯在某些温度下的表面张力6080100120苯140(mN/m)28.826.2523.7421.2718.8516.49乙苯14.17(mN/m)29.327.1425.0122.9220.85t/C表3苯、乙苯在某些温度下的粘度020406080100120140(mPa s)苯0.740.640.490.380.310.260.220.18(mPa乙苯s)0.870.670.530.430.3518.8116.820.300.260.23表4苯、乙苯的液相密度t/C20406080100120140(kg/m3 )苯877.4857.3836.6815.0792.5768.9744.1(kg/m3 ) 乙苯867.7849.8931.8913.6795.2776.2 756.7板间距HT/mm 400-6002.1工艺流程简介表5不同塔径的板间距塔径D/m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.42.4-4.0350-600200-300250-350300-450第二章工艺计算连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器

8、，冷却器，原料 预热器及贮槽等.原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔内.蒸馏釜（或再 沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流 液接触进行传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后 进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔内作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品.图1.板式精馏塔2.2物料衡算 料液组成50气塔顶产品苯N98气塔釜产品乙苯含量W2气设GD、GW、GF代表塔顶、塔底、进料产品质量流量，由进出口质量守衡有0.98GD +0.02GW =0.5GFGD +GW =GF且由年产量可计算得，40000 1000G5555.56kg hW 30024可求得61）5555.56kg h , GF 11111. 12kg hF为料液流量（ kmolh）,D,W分为塔顶、塔底摩尔流量（kmolh）。M苯、M乙苯为苯、乙苯的分子量。xD、xF、xW分别苯的摩尔分率11111. 120. 5 11111. 120. 5F123.46kmol h78.11106.160.5 78.11x0.576F 0.5 78. 110. 5 106. 160.98 78. 11x0.985D 0.98 78. 110. 02 106. 160.02 78.11x0.027W 0.02 78. 110. 98 106. 16xx0. 5760.027D F F W 123.4670.75kmol hxDxW0.9850.027W F D 123.4670.7552. 71kmol h2.2相图的绘制本设计相图数据采用计算法。其中苯-乙苯二元物系在总压计算：101.3kPa卜蒸汽压pB由安托因Antoine方程log P查化工手册得如下安托因常数表1.苯、乙苯安托因常数 A苯乙苯6.0236.0791206.351421.91220

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