年處理量7年產(chǎn)7萬噸苯甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)

年處理量7萬噸苯-甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)

指導(dǎo)教師：Lvrenliang小組成員：LiuxingLixiaoling化工原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求1.原料要求：苯-甲苯溶液，30℃，組成40%2.處理量要求：7萬噸/年1.設(shè)備工藝條件的計(jì)算2.塔板的流體力學(xué)計(jì)算3.塔的設(shè)計(jì)與輔助設(shè)備的選型CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry3.產(chǎn)品純度要求：塔頂苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%，回收率98%設(shè)計(jì)要求CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry設(shè)備工藝條件的計(jì)算設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明全塔的物料衡算設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)315物性數(shù)據(jù)的計(jì)算4塔板數(shù)的確定2step11設(shè)計(jì)方案的選擇根據(jù)產(chǎn)品不同要求，分為連續(xù)精餾，間歇精餾，恒沸精餾，萃取精餾等。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。根據(jù)操作條件的不同，分為常壓精餾，加壓精餾和減壓精餾。本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對物料沒有特殊的要求，選擇常壓精餾。由于篩板塔結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大、效率高、壓力低。此次設(shè)計(jì)采用篩板塔常壓精餾連續(xù)操作，分離苯（易揮發(fā)）-甲苯（難揮發(fā)）混合物。CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry篩板塔分離工藝流程簡圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry2塔板數(shù)的確定——圖解法a.查苯-甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)b.作圖法求最小回流比c.公式法求精餾塔的氣、液負(fù)荷d.求操作線方程e.用Origin繪圖,如右圖總理論板層數(shù)：進(jìn)料板位置：f.采用奧康內(nèi)爾關(guān)聯(lián)圖估算板效率，g.實(shí)際總板層數(shù)：CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry3物料衡算原料處理量由已知條件，總物料衡算

塔頂易揮發(fā)組分的回收率：則可得：由上可得出塔底產(chǎn)品的摩爾分率：CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry4相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算物性數(shù)據(jù)均由內(nèi)插法得出，以表面張力為例，查得純物質(zhì)表面張力數(shù)據(jù)用origin數(shù)據(jù)處理軟件作圖，即可用公式求出表面張力CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry物性數(shù)據(jù)列表精餾段提餾段VLVLP/KPa108.8124.2T/℃87.94100.84Mm/(Kg/Kmol)81.00982.54986.71488.462ρ/(Kg/m3)2.977783.283.442810.7σm(mN/M)22.78722.55μlm(mPas)0.26270.2633Q(m3/s)1.41570.00391.3110.0077α2.451CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry5設(shè)備工藝尺寸設(shè)備工藝尺寸數(shù)據(jù)均由試差法得出，步驟如下:a.查化工設(shè)備手冊，先查出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；b.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，查圖或根據(jù)公式計(jì)算出與設(shè)計(jì)參數(shù)直接相關(guān)數(shù)據(jù)；c.圓整，并依據(jù)安全系數(shù)核算第一步假定數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；d.驗(yàn)證，若安全系數(shù)在范圍內(nèi)，則計(jì)算終止，若安全系數(shù)不在范圍內(nèi)，則試差調(diào)整經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直至安全系數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。f.設(shè)備工藝尺寸中每一個(gè)參數(shù)均需經(jīng)過：經(jīng)驗(yàn)假設(shè)——公式計(jì)算——安全核算——試差調(diào)整——可靠數(shù)據(jù)的過程，并且應(yīng)查國標(biāo)規(guī)定的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，不設(shè)計(jì)無法生產(chǎn)的設(shè)備。CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustrySTEP2塔板的流體力學(xué)計(jì)算塔板負(fù)荷性能影響因素液相負(fù)荷上限線液相負(fù)荷下限線液沫夾帶線液泛線漏液線CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry塔板負(fù)荷性能圖精餾段負(fù)荷性能圖提餾段負(fù)荷性能圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry冷凝器再沸器預(yù)熱器冷卻器換熱管長mm3000300020003000管程流通面積m20.01060.01060.01940.0163中心排管數(shù)20201622管子根數(shù)n360360220370管程N(yùn)6624公稱壓力PNMpa4412.5公稱直徑DNmm700700450600換熱器的選型——熱量衡算

Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6

式中：

Q1—所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量，KJ;

Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量，KJ;

Q3—過程的熱效率，（符號(hào)規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸熱為“-”）

Q4—反應(yīng)終了時(shí)物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓）

Q5—設(shè)備部件所消耗的熱量，KJ;

Q6—設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失,KJ;STEP3輔助設(shè)備的選型CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry接管與法蘭列表接管法蘭塔頂蒸汽出口管φ325×14mm（內(nèi)管）回流管φ89×4mm（內(nèi)管）進(jìn)料管φ60×5mm（內(nèi)管）塔釜出料管φ57×2.5mm（內(nèi)管）塔釜至再沸器接管φ48×2mm（內(nèi)管）再沸器返塔連接管φ356×8mm（內(nèi)管）CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry工藝流程圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry精餾塔設(shè)備圖CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry

設(shè)計(jì)心得至此設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，這并不代表著課程設(shè)計(jì)的徹底結(jié)束。由于時(shí)間有限，知識(shí)不夠系統(tǒng)化，還存在著很大的待改進(jìn)之處：一是選用公式。我們在參考資料的時(shí)候，是在合理的范圍內(nèi)選用公式，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)校核，需要查圖的數(shù)據(jù)精度只能達(dá)到一般水平。二是設(shè)計(jì)方法。由于填料塔在化工實(shí)際生產(chǎn)過程中精餾單元操作使用較少，我們在設(shè)計(jì)過程中僅對各類型的板式塔的性能做了一個(gè)比對，選擇了板式篩板塔。三是畫圖。我們內(nèi)插數(shù)據(jù)使用excel2007作圖，其他的圖表使用origin8.0作圖，工藝流程圖和精餾塔裝配圖使用autoCAD2013作圖。我們對軟件熟悉程度不夠，但做圖力求簡潔、標(biāo)準(zhǔn)、清晰。再次向我們的指導(dǎo)老師、小組成員致謝，感謝你們?yōu)榇舜握n程設(shè)計(jì)圓滿完成所做出的貢獻(xiàn)。CourseDesignofPrinciplesofChemicalIndustry人有了知識(shí)