苯-甲苯精馏浮阀塔

《化工原理》课程设计

题 目 苯-甲苯精馏浮阀塔设计 学 院 化学化工学院

专 业 无机非金属材料

班 级 2012无机01

姓 名 罗钢 学 号 20124620123 指导教师 杜可杰

2015年 1月 20日

目 录

绪 论

第一章、设计方案的确定 1、设计方案 2、设计要求

第二章、工艺设计 1、基础物性数据 2、塔的工艺计算

3、逐板计算法求理论板数计算

4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 5、精馏塔的工艺尺寸的计算 6、塔板负荷性能图 7、辅助设备的选型

第三章、讨论总结 1、进料状况的影响 2、回流比的选择 3、精馏塔的操作和调节 4、热量衡算和节能 5、三废的处理 结束语

附录:参考文献

附：精馏塔优化设计任务书

一、设计题目 苯-甲苯连续精馏浮阀塔设计 二、工艺条件与原始数据

1.体系可以看成理想溶液，φ=0.5, K=1； 2.原料液组成：含苯0.42（质量分数，下同）；

3.生产能力：50000吨/年（按进料计），年生产时间300天； 4.馏出液组成：苯95%；塔釜液要求：含苯3%。 三、设计条件

1.常压操作，连续操作、泡点回流； 2．进料状况：进料温度为20 -50℃； 3．回流温度为塔顶蒸汽的露点； 4．间接蒸汽加热，加热蒸汽压力 (绝压)； 5．冷却水进口温度为20℃，出口温度为40℃。 四、设计任务

1．物料衡算，热量衡算； 2．塔板数、塔径计算； 3．溢流装置、塔盘设计； 4．流体力学计算、负荷性能图。 五、设计成果

1．设计说明书一份；

2．设计图纸，包括塔板布置图，负荷性能图，塔设备的平面、立面图（要求手工绘图）。

绪 论

塔设备是炼油、化工、石油化工、制药等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递。在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）流动，气液相密切接触，进行质热传递。在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。

浮阀塔主要特点是在塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流经阀片与塔板间的间隙而与板上横流的液体进行两相接触。浮阀开度随气体负荷而变，可以自行调节；浮阀塔的主要优点是结构简单、制作方便、造价低、塔板开孔率大、生产能力大，由于阀片随气量变化自由升降，故操作弹性较大，气液接触时间较长，故塔板效率高；其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板黏结，在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死现象，使塔板效率和操作弹性下降。

本设计书对苯和甲苯的分离设备─浮阀精馏塔做了较详细的叙述，主要包括：工艺计算，辅助设备计算,塔设备等的附图。采用浮阀精馏塔，塔高15.54米，塔径1.4米，按逐板计算理论板数为13。塔顶使用全凝器，部分回流。精馏段实际板数为25，提馏段实际板数为12。实际加料位置在第11块板(从上往下数)。通过板压降、漏液、液泛、雾沫夹带的流体力学验算，均在安全操作围。

塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。再沸器采用卧式浮头式换热器。用加热蒸汽压力 300 kPa加热，用15℃循水作冷凝剂。饱和蒸汽走管程，釜液走壳程。

第一章 设计方案的确定 1、设计方案

本设计任务为分离苯、甲苯混合物。对于二元混合物的分离，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。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔，其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。

2、设计要求

1、生产能力较大，分离效率较高。

2、流体的通量大，单位设备体积的处理量大。 3、流体流动阻力小；气体通过塔构件的压降低、能耗低。

4、有一定的操作弹性；在气液负荷较大的变动围，能够维持传质速率基本不变。

5、对物料的适应性强，适于分离组成复杂的物料。

6、性能稳定，稳定运行时间长；结构简单，造价低，易于安装、检修和清洗。

第二章 工艺设计

1、基础物性数据

表1-1苯、甲苯的粘度 0 20 40 60 80 100 120 温度℃ 苯mPa?s 甲苯mPa?s 0.638 0.485 0.381 0.308 0.255 0.215 0.459 0.373 0.311 0.264 0.228 0.758 0.58