双组分连续精馏筛板塔的设计大学论文.doc

PAGE-25-

辽宁科技大学
课程设计说明书

设计题目：化工原理课程设计
双组分连续精馏筛板塔的设计
学院、系：化学工程学院
专业班级：应化13-1班
学生姓名：
指导教师：
成绩：

2016年7月8日

目录

一．序…………………………………………………………………2
二．原始数据…………………………………………………………3
三．设计计算…………………………………………………………3
四．物料衡算…………………………………………………………3
五．塔顶温度、塔底温度及最小回流比计算………………………4
六．确定最佳操作回流比及塔板层数………………………………5
七．塔板结构计算……………………………………………………10
八．溢流堰高度及堰上液层高度的确定……………………………12
九．板面筛孔布置的设计……………………………………………12
十．水力学性能参数及校核…………………………………………13
十一．塔板负荷性能图…………………………………………………14
十二．筛板设计计算的主要结果：……………………………………17
十三．主要符号说明（略）……………………………………………18
十四.主要参考文献……………………………………………………18
十五双组分连续精馏的流程图………………………………………19
十六结束语……………………………………………………………20

序

混合物的分离是化工生产过程中的重要过程。混合物分为均相和非均相物系,非均相物系的分离主要依靠质点运动与流体流动原理实现分离,而化学工业中通常遇到的是均相分离,通常有精馏，吸收，萃取和干燥等单元的操作。
精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种典型单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。按蒸馏方式分为简单蒸馏，平衡蒸馏，精馏和特殊精馏等。当混合物各组分挥发度差别很小或形成共沸时，采用精馏。精馏是多级分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。工业上以精馏应用最为广泛。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易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，实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。精馏塔是大型的设备组装件，分为板式塔和填料塔两大类。一般处理物料量较大时多采用板式塔。板式塔又有筛板塔、泡罩塔、浮阀塔等。
本次设计任务为设计一定产品纯度的精馏塔，实现二甲苯－三甲苯的分离。鉴于二甲苯－三甲苯体系比较易于分离，待处理料液清洁的特点，同时对筛板塔的结构，性能做了较充分的研究，认识到只要设计合理，操作正确，就可以获得较满意的塔板效率和一定的操作弹性。设计决定选用筛板塔。
本设计的具体流程：原料液（二甲苯和三甲苯，且泡点进料）经预热器加热到指定的温度后，送入塔的进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板下降，最后流入塔的再沸器中。在每层塔板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行传质、传热。操作时，连续地从塔底再沸器取出部分液体作为塔底产品(或为塔釜残液排出)，部分液体气化，产生的蒸气依次上升通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被部分(选择适当的回流比)冷凝，并将部分冷凝液用泵或靠位差送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。
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。
设计时间为2016年7月
化工原理课程设计
Ⅰ.原始数据
设计题目：双组分连续精馏筛板塔的设计
原料处理量：1.6×104kg/h
原料组成：
组分名称二甲苯三甲苯组成（质量分率）0.440.56

分离要求：（1）：馏出液中低沸点组分的含量不低于0.975（质量分率）。
（2）：馏出液中低沸点组分的收率不低于0.965（质量分率）。
操作条件：（1）：操作压力：常压。
（2）：进料及回流状态：泡点液体。
Ⅱ.设计计算
物料衡算
二甲苯的摩尔质量：MA=106kg/kmol
三甲苯的摩尔质量：MB=120kg/kmol
原料液摩尔分率：
塔顶产品摩尔分率：
原料液的平均摩尔质量：=0.4708×106＋(1－0.4708)×120＝113.4088kg/kmol
物料衡算原料处理量：kmol/h
塔顶易挥发组分回收率：
∴D=65.54kmol/h
总物料衡算：∴＝141.08－65.54＝75.54kmol/h
141.08×0.4708＝65.54×0.9779＋75.54×
∴=0.03083
塔顶温度、塔底温度及最小回流比的计算
（1）确定操作压力：
塔顶压力：760
塔底压力：760+25×100/13.6mmHg=