化工原理课程设计f组.doc
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1、 南京工业大学浦江学院化工原理课程设计设计题目 苯-乙苯精馏工段工艺设计 专业 化学工程与工艺 班级 生物工程0904团队编号 F 指导教师 金自强 设计日期 2023 年 6 月 11 日至 2023 年 6 月 24 日评分表:队内编号姓名学号队长加分(5)队长打分(20)教师打分(30)团队报告分(50)总分五级分制1王士军P5202陈岑P0203封涛P0204李搏庐P020指导教师签字: 前言中文摘要:在化工、石油、医药、食品等生产中,常需将液体混合物分离以达成提纯或回收有用组分的目的,而蒸馏就是其中一种方法。随着化学工业的发展,蒸馏技术、设备及理论也有了很大的发展。蒸馏操作的理论依据
2、是借混合液中各组分挥发性的差异而达成分离的目的。在操作中进行多次的气体部分冷凝或液体部分气化称为精馏。习惯上,混合物中的易挥发组分称为轻组分,难挥发组提成为中组分。为此,掌握气液相平衡关系,熟悉各种塔型的操作特性,对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。关键字:精馏,蒸馏,筛板,塔abstract: In the chemical, petroleum, pharmaceutical, food and other production, often need a liquid mixture separation to achieve purification or recycl
3、ed useful components purpose, and the distillation is one of the methods. Along with the development of chemical industry, distillation technology, equipment and theory also has greatly developed. The theoretical basis of the distillation operation was borrowed between each composition of volatile d
4、ifferences and to achieve the purpose of separation. In the operation of gas part of multiple condensing or liquid part gasification called distillation. Traditionally, mixture of volatile components called light components, difficult volatile component becomes component. Therefore, grasps the gas-l
5、iquid balance relationship, familiar with all kinds of tower operation characteristics of selection, design and analysis of various parameters separation process is very important.keywords:rectification,distillation,sieve plate,pagoda目录前言1设计条件及重要任务6第一章 设计任务 1.1任务7 1.1.1设计题目8 1.1.2设计条件8 1.1.3设计任务8 1.
6、2设计方案论证及拟定8 1.2.1生产时日8 1.2.2选择塔型8 1.2.3精馏方式8 1.2.4操作压力8 1.2.5加热方式8 1.2.6工艺流程8第二章 筛板式精馏塔的工艺设计 2.1精馏塔的工艺计算8 2.1.1物料衡算8 2.1.2相对挥发度的拟定9 2.1.3理论塔板数的拟定11 2.1.4塔高设计计算11 2.2塔工艺条件及物性数据计算12 2.2.1精馏段物性数据计算12 2.2.2塔顶工艺尺寸计算15 2.2.3提馏段工艺计算18 2.3精馏段筛板流体力学验算19 2.3.1干板阻力19 2.3.2气体穿过板上液层压降相称的液柱高度20 2.3.3雾沫夹带验算20 2.3.
7、4漏液验算20 2.3.5液泛验算20 2.3.6塔板负荷性能图21 2.3.7液沫夹带线21 2.3.8液相负荷上限线21 2.3.9液相负荷下限线22 2.3.10液泛线22 2.4提馏段筛板流体力学验算22 2.4.1干板阻力22 2.4.2气体穿过板上液层压降相称的液柱高度22 2.4.3雾沫夹带验算23 2.4.4漏液验算23 2.4.5液泛验算23 2.4.6塔板负荷性能图24 2.4.7液沫夹带线24 2.4.8液相负荷上限线24 2.4.9液相负荷下限线25 2.4.10液泛线25 2.5提馏段汽液负荷计算25 2.6塔工艺尺寸计算25 2.7溢流装置26 2.8塔板布置27
8、2.9开孔数与开孔率27第三章 辅助设备的选型 3.1YB231-64热扎无缝钢管27 3.1.1塔顶蒸汽体积流率27 3.1.2塔顶冷凝水管路27 3.1.3塔顶液相回流管路28 3.1.4加料管28 3.1.5塔釜残液流出管28 3.1.6冷却水出口管路29 3.1.7塔顶馏出液管路29 3.2泵30 3.2.1釜液泵30 3.2.2进料泵30 3.2.3回流泵31 3.3法兰32 3.3.1简体32 3.3.2封头32 3.3.3裙座33第四章 冷凝器的选型 4.1塔顶冷凝器的选型33 4.1.1温度33 4.1.2气体流量33 4.1.3塔顶冷凝量33 4.1.4选型34 4.2预热器
9、的选型35 4.2.1各项数据的计算35 4.2.2选型35第五章 参考文献371、设计条件(1)工艺条件:体系:重要含苯-乙苯的烃化液,规定采用常规连续精馏的方法,从烃化液中分离出苯。浮阀塔,总板效率ET=0.65;(2)物料条件:表1 烃化液摩尔流量小组编号ABCDEFG流量/ (kmol/h)100110120130140150160表2 烃化液含量表Component IDComponent nameFormulaMole-FracC6H6BENZENEC6H60.65C8H10ETHYLBENZENEC8H100.35烃化液进料温度60。塔顶:压力为0.12Mpa(绝压,下同),采用
10、全凝器,冷凝液在泡点下部分回流至塔内,其余馏出液D经产品冷却器冷却后送储罐;塔底:塔釜采用间接蒸汽加热的釜式再沸器,塔釜产品冷却后送储罐。(3)共用工程条件:加热蒸汽等级:0.9MPa。循环冷却水:30。供电容量可满足需要。(4)工作日:300 d/a,24 h/d。2、设计重要任务(1)分离规定:规定从塔顶馏出的苯液中,乙苯的含量低于0.5%(摩尔分数,下同)。釜液中苯含量规定小于0.2%。(2)其它规定:1、完毕精馏塔的工艺设计和计算; 2、换热设备计算和选型 3、附属设备计算和选型 4、绘制相关工艺图纸 5、编写设计说明书(手写或电子文档)第一章 设计任务1.1 任 务1.1.1 设计题
11、目 苯-乙苯精馏工段工艺流程1.1.2 设计条件 1. 工艺条件:体系:重要含苯-乙苯的烃化液,规定采用常规连续精馏的方 法,从烃化液中分离出苯。浮阀塔,总板效率ET=0.65;2. 物料条件:表1 烃化液摩尔流量小组编号ABCDEFG流量/ (kmol/h)100110120130140150160表2 烃化液含量表Component IDComponent nameFormulaMole-FracC6H6BENZENEC6H60.65C8H10ETHYLBENZENEC8H100.35烃化液进料温度60。塔顶:压力为0.12Mpa(绝压,下同),采用全凝器,冷凝液在泡点下部分回流至塔内,其
12、余馏出液D经产品冷却器冷却后送储罐;塔底:塔釜采用间接蒸汽加热的釜式再沸器,塔釜产品冷却后送储罐。3. 共用工程条件:加热蒸汽等级:0.9MPa。循环冷却水:30。供电容量可满足需要。4. 工作日:300 d/a,24 h/d。1.1.3 设计任务 1. 分离规定:规定从塔顶馏出的苯液中,乙苯的含量低于0.5%(摩尔分数,下同)。釜液中苯含量规定小于0.2%。2. 其它规定:1、完毕精馏塔的工艺设计和计算; 2、换热设备计算和选型 3、附属设备计算和选型 4、绘制相关工艺图纸5、编写设计说明书(手写或电子文档)1.2 设计方案论证及拟定1.2.1 生产时日 300 d/a,24 h/d1.2.
13、2 选择塔型 精馏塔属气液传质设备。气液传质设备重要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日规定较大,由板式塔与填料塔比较知:板式塔直径放大时,塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大,因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简朴的,它与泡罩塔相比较具有下列优点:生产能力大10-15%,板效率提高15%左右,而压降可减少30%左右,此外筛板塔结构简朴,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右,安装容易,也便于清洗检修。因此,本设计采用筛板塔比较合适。1.2.3 精馏方式由设计规定知,本精馏塔为连续精馏方式。1.2.4 操作压力常压操作可减少因加压或减压操作所增长的增、减压
14、设备费用和操作费用,提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作,因此本精馏设计选择在常压下操作。1.2.5加热方式在本物系中,乙苯为难挥发液体,选用直接蒸汽加热,可节省再沸器。1.2.6 工艺流程 原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预热,再进精馏塔,精馏塔塔顶蒸汽经全凝器冷凝,泡点回流,塔顶产品输送进贮存罐,而再沸器则加热釜液,塔釜产品流入釜液贮存罐。第二章 筛板式精馏塔的工艺设计2.1 精馏塔的工艺计算2.1.1 物料衡算 M苯=78.11M乙苯=106.16ZF=0.72XD=0.996XW=0.00272FZF=DXD+WXW1500.72=D0.996+(150-D)0.00272D
15、=108.3 W=41.7平均分子量:MF=0.7278.11+(1-0.72)106.16=85.964MD=0.99678.11+(1-0.996)106.16=78.2222MW=0.0027278.11+(1-0.00272)106.16=106.082.1.2 相对挥发度的拟定已知某些温度下乙苯和苯的t、x、ytxy101.316.836.011184114.119.55.850.860.97488128.423.55.460.740.93992144.1265.540.6350.90696161.329.95.390.5410.86410018034.35.250.4850.816
16、104200395.10.40.8108222.444.55.00.3180.7110.6237.748.34.920.2780.654115265.755.34.80.2170.571120299.664.24.670.1560.46312525405564.570.1030.34413028356394.440.0550.20513531657354.310.010.042136.232947604.3300 = =5.016平衡线方程: 泡点进料:q=1q线方程:x=ZF=0.72平衡线与q线交点:取精馏段操作线方程:泡点回流:L=RD , V=CR+DD即 提馏段操作线方程:L=L+q
17、F=RD+qF=0.4905108.3+1150=203.12V=V-(1-q)F=CR+DD=(0.4905+1)108.3=161.42 2.1.3理论塔板数的拟定平衡关系 x=y/(5.016-4.016y)精馏段操作线 y=0.329x+0.668 操作线上的点 精馏段线上的点(X0=0.996,Y1=0.996)(X1=0.98,Y1=0.996) (X6=0.73,Y7=0.91) (X7=0.67,Y7=0.91)X=y/(5.016-4.016y)Y=1.258x-0.000703 操作线上的点 提馏段线上的点 (X7=0.67,Y8=0.84) (X8=0.51,Y8=0.8
18、4) (X12=0.00784,Y13=0.00916)(X13=0.00184,Y13=0.00916)理论塔板数 NT=12+(X12-XW)/(X12-X13)=12.85 N=(NT/ET)*12.85/0.65=9实际塔板数 N精=70.65=10.7 取11块 N提=(6-1)/0.65=7.7 取8块2.1.4 塔高设计计算 本实验设计塔底贮液停留时间S=15min,塔底液面到最下层板间距1m塔底空间 =1.76m有效高度Hp的拟定Hp=(11-1)0.38+80.4=7m塔顶封头 HFHF=0.25D=0.375m裙座为圆形 HS/D=3 HS=4.5m本实验开2个人孔,孔径为
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