90化工原理课程设计说明书完成

目录1.概述.............................................................................................................-1-1.1前言..................................................................................................-1-1.2设计内容........................................................................................-1-1.2.1确定精馏装置流程：......................................................-1-2精馏塔的工艺计算....................................................................................-4-2.1塔的物料衡算................................................................................-4-2.2塔板数的确定................................................................................-5-2.3塔工艺条件及物性数据计算........................................................-7-2.4精馏塔气液负荷计算..................................................................-11-2.5塔和塔板的主要工艺尺寸的计算..............................................-11-3筛板的流体力学验算..............................................................................-16-3.1气体通过筛板压降相当的液柱高度ph.....................................-16-3.2精馏段雾沫夹带量ve的验算.....................................................-18-3.3精馏段漏液的验算......................................................................-18-3.4精馏段液泛验算..........................................................................-18-4.塔板负荷性能图......................................................................................-19-4.1精馏段...........................................................................................-19-4.1.1雾沫夹带线......................................................................-19-4.1.2液泛线..............................................................................-20-4.1.3液相负荷上限线..............................................................-21-4.1.4漏液线（气相负荷下限线）...........................................-22-4.1.5液相负荷下限线..............................................................-22-5.精馏塔的的附属设备及接管尺寸..........................................................-23-5.1塔体结构...............................................................................................-23-5.1.1塔高....................................................................................................-23-6.工艺设计计算结果汇总..........................................................................-24-总结.............................................................................................................-25-参考文献......................................................................................................-26-主要符号说明..............................................................................................-27-化工原理课程设计说明书-1-1.概述1.1前言化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使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。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的精馏塔。筛板是在塔板上钻有均布的筛孔，上升气流经筛孔分散、鼓泡通过板上夜层，形成气夜密切接触的泡沫层。筛板塔的优点是结构简单，制造维修方便，造价低，相同条件下生产能力高于浮阀塔，塔板效率接近于浮阀塔，其缺点是稳定操作范围窄，小孔径筛板易阻塞，不适宜粘性大的、脏的和带固体粒子的料液。但设计良好的筛板塔仍具有足够的操作弹性，对易引起阻塞的物系可采用大孔径的筛板。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。1.2设计内容1.2.1确定精馏装置流程：精馏装置包括精馏塔，原料预热器，蒸馏釜，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分凝器或全凝器。一般，塔顶，分凝器对上升蒸汽虽有一定增浓作用，但在石油等工业中获取产品时往往采用全凝器，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。1.2.2工艺参数的确定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。化工原理课程设计说明书-2-一般，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；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。进料液状态的选择进料热状态以进料热状态参数q表达，即q=每摩尔进料变成饱和蒸汽所需热量/每摩尔进料的汽化潜热有五种进料状态，当q＞1时为低于泡点温度的冷凝进料；q=1时为泡点下的饱和液体；q=0为露点下的饱和蒸汽；1＞q＞0为介于泡点与露点间的汽液混合物；q＜0为高于露点的过热整齐进料。原则上，在供热量一定情况下，热量应尽可能的由塔底输入，使产生的气相回流在全塔发挥作用，即宜冷进料。但为使塔的操作稳定，免受季节气温影响，精，提留段采用相同的塔径以便于制造，则采用饱和液体（泡点）进料，但需增设原料预热器，若工艺要求减少塔釜加热避免釜温过高，料液产生聚合或结焦，则易采用气态进料。加热方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置在沸器。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，顾需在提留段增加塔板以达到生产要求。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=(1．1～2．0)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。必要时选若干个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R1.2.3主要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。1.2.4流体力学计算化工原理课程设计说明书-3-流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。1.2.5主要附属设备设计计算及选型塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。料液泵设计计算：流程计算及选型。1.2.6已知参数主要基础数据:（1）苯和甲苯的物理性质项目分子式分子量沸点(℃)临界温度tc,℃临界压强Pc,kPa苯A66HC78.1180.1288.56833.4甲苯B56HC-3CH92.13110.6318.574107.7（2）常压下苯—甲苯的气液平衡数据温度，℃液相中苯的摩尔分数，x气相中苯的摩尔分数，y110．560．000．00109．911．002．50108．793．007．11107．615．0011．2105．0510．020．8102．7915．029．4100．7520．037．298．8425．044．297．1330．050．795．5835．056．694．0940．061．992．6945．066．791．4050．071．390．1155．075．588．8060．079．187．3365．082．586．5270．085．785．4475．088．5化工原理课程设计说明书-4-84．4080．091．283．3385．093．682．2590．095．981．1195．098．080．6697．098．880．2199．099．6180．01100．0100．0(3)苯和甲苯的