蒸馏塔的设计---化工原理设计
21页1、过程装备设计课程设计分离苯-甲苯精馏塔设计专业:过程装备与控制班级:3班:学号:设计日期:2010-11-17(一)设计任务书3(二)设计内容3(三)设计中符号说明5(四)精馏塔的物料衡算7(五)塔板数的确定8(六) 精馏塔塔体工艺尺寸设计9(七)塔板主要工艺尺寸的计算11(八) 塔板负荷性能图13(九) 接管尺寸的选取17(十)封头的选取18(十一)法兰的选取18(十二)筛板塔的工艺设计计算结果总表19(一)设计任务书一.设计题目:分离苯一甲苯精馏塔设计二设计任务及操作条件1. 设计任务:生产能力(最大产量):2000kg/h塔顶产品组成:100%苯2. 操作条件:操作压力:101.3Kpa操作温度:80p进料热状态:泡点进料3. 设备形式:筛板精馅塔,塔顶为全凝器,中间泡点进料,塔底间接蒸汽加热,连续精 馅。(二)设计内容1.概述:本次设计一筛板设计为例,筛板是在塔板上钻有均布的筛孔, 上升气流经筛孔分散,鼓泡通过板上液层,形成气液密切接触 的泡沫层.筛板塔的优点是结构简单,制造、维修方便,造价低, 相同的条件下生产能力高于浮阀塔,塔板效率接近浮阀塔.他 的缺点是操作范围小,小孔径
2、筛板易堵噻不适宜处理粘性大的, 脏的和带固体粒子的料液.但设计良好的筛板具有足够的造作 弹性,对易引起堵塞的物系可采用大孔径筛板,故近年来我国 对筛板的应用日益增多.2. 设计流程的说明:精馅装置包括精馅塔,原料预热器,再沸器,冷凝器。 釜液冷却器和产品冷凝器等设备。热量自塔釜输入,物料在 塔内经多次部分汽化与与部分冷凝器进行精馏分离,由冷凝 器和冷却器中的冷却介质将余热带走。在此过程中,热能利 用率很低,为此,在确定流程装置时应考虑余热的利用,注 意节能。另外,为保持塔的操作稳定性,流程中除用泵直接 送入塔原料外,也可以采用高位槽送料以免受泵操作波动的 影响塔顶冷凝装置根据生产状况以决定采用全凝器,以便于 准确地控制回流比。若后继装置使用气态物料,则宜用全分 凝器。总而言之确定流程时要较全面,合理的兼顾设备,操 作费用操作控制及安全因素。3.操作条件:(1) 操作条件精馏操作可在常压,减压和加压下进行,操作压强常取 决于冷凝温度。一般,性物以外,凡通过常压蒸馏不难实现 分离要求,并能用江河或循环水将冷凝下来的系统,都应采 用常压蒸馏,对热敏性物料或混合液沸点的系统则宜采用减 压蒸馏;
3、对常压下的馏出物的冷凝温度过低的系统,需要高 塔压或采用深井水,冷冻盐水作为冷却剂;常压下呈现气态 的物料必须采用加压蒸馏。本次设计采用常压蒸馏。(2) 加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热,设置再沸器。有时也采用 直接蒸汽,例如蒸馏釜残主要组分是水,切在低浓度下轻组 分的相对挥发较大时宜采用直接加热,其优点是可以利用压 强较低的加热蒸汽以节省操作费用,并省掉间接加热设备。 但由于直接蒸汽的加入,对釜内溶液起一定稀释作用,在进 料条件和产品纯度,轻组分收率一定的前提下,釜液浓度相 应降低,故需在提馏段增加塔板以达到生产要求。本次设计 采用间接蒸汽加热。回流比的选择选择回流比,主要从经济观点出发,力求使设备操作费 用之和最低。一般经验值R=(1. 12. 0) Rmin其中R-操作回流比,Rmin-最小回流比对特殊物系和与场合,则应根据实际需要选定回流比。在进行课程设计时, 也可以参同类生产的R经验值选定。必要时选若十个R值, 利用吉利兰图求出对应理论板数N,作出N-R曲线或N(R+1)-R曲线,从中找出适宜操作的回流比R。也可以做 出R对精馏塔操作费用的关系线,从中确定适宜回流比R。 本次
4、设计因Rmin较小,故取R=2R。4. 操作方案说明:本设计任务为分离苯一甲苯混合物。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,降原料 液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采 用全凝器冷凝。冷凝器在泡点下一部分回流到塔内,其余部 分经产品冷却器冷却后送入储罐。该物系属于易分离物系, 最小回流比较小,故操作回流比去最小回流比的两倍。塔釜 采用间接蒸汽加热,塔底产品冷却送到储罐。(三)本设计中符号说明英文字母:A0筛孔面积,皿Aa塔板开孔面积,皿Af降液管面积,皿At塔截面积,皿C计算时umax的负荷因数CO流量系数D塔径,md0筛孔直径,mmE液流收缩系数et全塔效率ev雾沫夹带量,kg 液/kg气h0降液管底高度,mh。相克服表面张力压降所当高 度,mk筛板的稳定系数L塔内下降液体流量,kmol/hlW溢流堰高度,mLS下降液体流率,m3/sN 理论板数NP实际塔板数Nt理论塔板数n筛孔数P操作压强,pa或kpaF进料流量,kmol/hFa气相动能因数H板间距,mmR回流比hc与干板压降相当液柱高度,mS直接蒸汽量,kmol/hh1进口堰与降液管的水
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