化工原理课程设计 苯-甲苯精馏塔的设计

大庆师范学院

《化工原理》课程设计说明书

设计题目 苯-甲苯精馏塔的设计 学生姓名 指导老师 学 院 化学化工学院 专业班级 化工2班 完成时间 2010年7月6日

大庆师范学院本科学生 化工原理课程设计任务书

系（院）、专业、年级 化学化工学院 化学工程与工艺 07化工二班 学 生 姓 名 学号 200701030639 指导教师姓名 下发日期 2010年6月21日 任务起止日期： 2010 年 6 月 21 日 至 2010 年 7 月 2 日

设计题目 苯-甲苯精馏塔的设计

设计条件： 1、 处理量：25000（吨/年） 2、 料液浓度（wt%）：45 3、 产品浓度（wt%）：96 4、 易挥发组分回收率：98 5、 每年实际生产时间（小时/年）：7200 6、 回流比：2.0 操作条件： 1、 塔顶压强：6Kpa（表压） 2、 进料热状况：泡点进料、饱和蒸汽进料 3、 单板压降不大于0.7Kpa 4、 厂址：大庆地区 设计任务： 完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备的设计和选型，绘制塔板负荷性能图、精馏塔系统工艺流程图，编写设计说明书。 任务下达人（签字） 任务接受人（签字） 教研室主任： 年 月 日 《化工原理》课程设计成绩评定表

满 评定基元 评审要素 评审内涵 分 格式规范 设计说明书是否符合规定的格式要求 设计说明书是否包含所有规定的内容 方案是否合理及符合选定题目的要求 工艺计算过程是否正确、完整和规范 图纸是否符合规范 5 指导教师评阅教师实评分 实评分 内容完整 设计说明书 40% 5 设计方案 工艺计算 过 程 图纸规范 10 20 5 标注清晰 标注是否清晰明了 图纸是否与设计计算的结果完全一致 设计图纸的整体质量的全面评价 上课出勤考核 制图出勤考核 答辩表述是否清楚 回答问题是否正确 5 设计图纸 40% 与设计吻合 10 图纸质量 上课出勤 制图出勤 内容表述 回答问题 合计 20 5 5 5 5 100 平时成绩 10% 答辩成绩 10% 综合成绩 成绩等级 指导教师 评阅教师 答辩小组负责人 (签 名) (签 名) (签 名) 年 月 日 年 月 日 年 月 日 说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60)。

目 录

第一节 设计概述 ........................................................................................................................... 1 1.1精馏操作对塔设备的要求 ................................................................................................. 1 1.2板式塔类型 .............................................................................................................................. 1 1.2.1筛板塔 ............................................................................................................................... 1 1.2.2浮阀塔 ............................................................................................................................... 1 1.3精馏塔的设计步骤 ............................................................................................................... 2 第二节 设计方案的确定 ............................................................................................................ 3 2.1操作条件的确定 .................................................................................................................... 3 2.1.1操作压力 ........................................................................................................................... 3 2.1.2 进料状态 .......................................................................................................................... 3 2.1.3加热方式 ........................................................................................................................... 3 2.1.4冷却剂与出口温度 ........................................................................................................ 3 2.1.5热能的利用 ...................................................................................................................... 3 2.2确定设计方案的原则 ........................................................................................................... 4 2.2.1 满足工艺和操作的要求 ............................................................................ 4 2.2.2 满足经济上的要求 ....................................................................................................... 4 2.2.3 保证安全生产 .............................................................................................. 4 第三节 精馏塔的物料衡算 ........................................................................................................ 5 3.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 ......................................................................... 5 3.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 ............................................................... 5 3.3 物料衡算 .................................................................................................................................. 5 第四节 塔板数的确定 ................................................................................................................. 7 4.1 理论版层数NT的求取........................................................................................................ 7 4.2 实际板层数的求取 ............................................................................................................... 8 第五节 塔的工艺条件及物性数据计算................................................................... 9

5.1 操作压力的计算 ................................................................................................................... 9 5.2 操作温度计算......................................................................................................................... 9 5.3 平均摩尔质量计算 ............................................................................................................. 10 5.4 平均密度计算 ...................................................................................................................... 11 5.4.1精馏段气、液相平均密度计算 .............................................................................. 11 5.4.2 提馏段气、液相平均密度计算 ............................................................................. 12 5.5 液体平均表面张力计算 ................................................................................................... 12 5.6 液体平均粘度计算 ............................................................................................................. 13 第六节 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ................................................................................... 16 6.1 塔径的计算 ........................................................................................................................... 16 6.2 精馏塔有效高度的计算 ................................................................................................... 17 第七节 塔板主要工艺尺寸的计算 ....................................................................................... 19 7.1 溢流装置计算 ...................................................................................................................... 19 7.1.1 堰长lW ............................................................................................................................ 19 7.1.2 溢流堰高度hW ............................................................................................................. 19 7.1.3 弓形降液管宽度Wd和截面积A f .......................................................................... 20 7.1.4 降液管底隙高度h0 .................................................................................................... 20 7.2 塔板布置 ................................................................................................................................ 21 7.2.1 塔板的分块 ................................................................................................................... 21 7.2.2 边缘区宽度确定 ........................................................................................ 21 7.2.3 开孔区面积计算 .......................................................................................................... 21 7.2.4 筛孔计算及其排列 ..................................................................................................... 22 第八节 筛板流体力学验算 ...................................................................................................... 23 8.1 塔板压降 ................................................................................................................................ 24 8.1.1 干板阻力hc计算 ........................................................................................ 24 8.1.2 气体通过液层的阻力h1计算 .................................................................... 24 8.1.3 液体表面张力的阻力h?计算 ................................................................... 25 8.2 液面落差 .......................................................................................................... 25 8.3 液沫夹带 .......................................................................................................... 25 8.4 漏液 .................................................................................................................. 26

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