苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计.doc
《苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《苯氯苯分离过程板式精馏塔课程设计.doc(49页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、合 肥 学 院Hefei University 化工原理课程设计题 目: 苯氯苯分离过程板式精馏塔 系 别: 生物与环境工程系 专 业: 12级食品科学与工程 学 号: 1202061030 姓 名: 王影影 指导教师: 于宙 2014年 10 月 28 日 合肥学院生物与环境工程系课程设计目 录设计任务书一、 概述1 1.1设计依据1 1.1.1精馏方式1 1.1.2操作压力1 1.1.3塔板形式2 1.2设计任务及要求2 1.2.1设计题目2 1.2.2设计条件2 1.3设计说明2 1.4图纸要求3二、计算过程 2.精馏塔的物料衡算32.1原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分率32.2原料液及塔
2、顶、塔釜产品的平均摩尔质量32.3物料衡算3 3.塔板数的确定43.1理论板数NT的求取43.2实际板层数的求解6 3.2.1全塔理论板数的确定6 3.2.2精馏段理论塔板数的确定74.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算7 4.1操作压力的计算7 4.2操作温度的计算7 4.3平均摩尔质量的计算9 4.4平均密度的计算9 4.4.1气相平均密度计算9 4.4.2液相平均密度计算10 4.5液相平均表面张力的计算11 4.6液体平均黏度的计算135.精馏塔的塔体工艺尺寸计算13 5.1塔径的计算13 5.1.1精馏段塔径的计算13 5.1.2提馏段塔径的计算14 5.2塔高的计算15 5.2.
3、1精馏塔有效高度的计算15 5.2.2全塔实际高度15 6.塔板主要工艺尺寸的计算15 6.1溢流装置的计算15 6.2塔板布置的计算176.2.1阀孔临界速度176.2.2精馏段塔板布置176.2.3提馏段塔板布置176.2.4浮阀数与开孔率187.塔板的流体力学验算207.1塔板压降207.1.1干板阻力207.1.2板上充气液层阻力217.1.3液体表面张力所造成的阻力217.2液泛217.2.1与气体通过塔板压降所相当的液柱高度227.2.2液体通过降液管的压头损失227.2.3板上液层高度227.3液沫夹带227.3.1 精馏段液沫夹带量的验算227.3.2提馏段液沫夹带量的验算23
4、7.4漏液的验算237.4.1 精馏段漏液的验算237.4.2 提馏段漏液的验算238.塔板负荷性能图248.1精馏段塔板负荷性能图248.1.1液沫夹带线248.1.2液泛线248.1.3液相负荷上限线258.1.4漏液线258.1.5液限负荷下限线25 8.2提馏段塔板负荷性能图278.2.1液沫夹带线278.2.2液泛线288.2.3液相负荷上限线29 8.2.4漏液线29 8.2.5液相负荷下限线299.精馏塔接管尺寸计算319.1塔顶蒸气出口管319.2塔顶回流液管319.3进料管319.4塔釜出料管329.5加热蒸气进口管3210. 主要辅助设备的选型3210.1基本物性参数的查取
5、3210.2热负荷的计算3310.3确定流体的流径3310.4计算R和P3310.5换热器型号的选择3411.设计一览表3412.结论37附录37主要符号说明38参考文献42致谢42附图4化工原理课程设计任务书一、概述课程设计是化工原理的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识来解决某一设计任务的一次训练,通过课程设计,要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识,进行融会贯通的独立思考,在规定的时间内完成指定的化工设计任务,从而得到化工工程设计的初步训练。通过课程设计,要求学生了解工程设计的基本内容,掌握化工设计的程序和方法,培养学生分析和解决工程实际问题的能力
6、。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念,培养提高学生独立工作能力的有益实践。精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,精馏过程在能量剂驱动下,使气液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各组分的挥发度的不同,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。根据生产上的不同要求,精馏操作可以是连续的或间歇的,有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是苯-氯苯连续精馏筛板塔的设计,即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的苯和
7、不易挥发的氯苯,采用间歇操作方式,需设计一板式塔将其分离。分离苯和氯苯,可以利用二者沸点的不同,采用塔式设备改变其温度,使其分离并分别进行回收和储存。1.1设计依据1.1.1精馏方式: 精馏塔采用间接蒸汽加热,以提供足够的能量,若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物,往往可采用直接蒸汽加热方式,即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。这样操作费用和设备费用均可降低。但在塔顶轻组分回收率一定时,由于蒸汽冷凝水的稀释作用,使残液轻组分浓度降低,所需塔板数略有增加。综合考虑,我们采用间接蒸汽加热的方式。1.1.2操作压力: 本设计选择常压,常压操作对设备要求低,操作费用低,适用于苯和氯苯这1类非热敏沸点在常温
8、(工业低温段)物系分离。1.1.3塔板形式: 根据生产要求,选择结构简单,易于加工,造价低廉的浮阀塔,浮阀塔造作弹性大 ,特别是在低负荷时,仍能保持正常操作;气液接触状态良好,雾沫夹来量小,并能适应常见的物料状况。1.1.4 热能利用 精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低,通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量,但是由于其位能较低,不可能直接用作为塔底的热源。为此,我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。1.2设计任务及要求1.2.1设计题目: 苯氯苯分离过程板式精馏塔设计苯氯苯分离过程板式精馏塔设计:试设计一座苯氯苯连续精馏塔,要求
9、年产纯度为98的氯苯,设计的产量为9000吨,塔顶馏出液中含氯苯不得高于2,原料液中含氯苯38(以上均为质量分数)。1.2.2 设计条件: (1) 操作条件1) 操作压力 4kPa(表压)2) 进料热状态 自选3) 回流比 自选 4) 采用间接蒸汽加热塔底加热 蒸汽压力 0.5Mpa(表压)5) 单板压降 0.7kPa。(2) 塔板类型浮阀塔(F1型)(3) 工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行(4) 厂址厂址:安徽省合肥市1.3设计说明书的内容(1) 精馏塔的物料衡算;(2) 塔板数的确定;(3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;(4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;(5) 塔板主
10、要工艺尺寸的计算;(6)塔板的流体力学验算;(7) 塔板负荷性能图;(8)精馏塔接管尺寸计算;(9)主要辅助设备的选型;(10)对设计过程的评述,有关问题的讨论和设计自我评价。1.4设计图纸要求(1)绘制生产工艺流程图(A2号图纸);(2)绘制精馏塔设计条件图(A1号图纸)。2、精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶、塔釜产品含苯的摩尔分率苯的摩尔质量 氯苯的摩尔质量 2.2原料液及塔顶、塔釜产品的平均摩尔质量MF 78.110.702(10.702)112.6188.39kg/kmol2.3物料衡算依题给条件:一年以300天,一天以24小时计,全塔物料衡算: 原料处理量 总物料衡算 苯物料衡算
11、联立解得 D=29.2kmol/h F=40.31kmol/h3、塔板数的确定3.1理论板数NT的求取(1)根据苯-氯苯的相平衡数据,利用泡点方程和露点方程求取依据,将所得计算结果列表如下: 表3-1 相关数据计算8090100110120130131.8101.33136.66179.99234.60299.99378.65386.6519.7327.3339.0753.3372.4095.86101.331.0000.6770.4420.2650.1270.0190.0001.0000.9130.7850.6130.3760.0720.000绘出xy图,见图3-1。图3-1 xy图(2)进
12、料状态有多种,但一般都是将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中,这样,进料温度就不受季节,气温变化和前道工序波动的影响,塔的操作就比较容易控制。此外,泡点进料时,精馏段与提馏段的塔径相同,设计制造均比较方便。此次我们采用泡点进料。 由于泡点进料q=1,在图上作直线x=0.986交对角线于a点,作直线x=0.702交平衡线于q点,连接a、q两点,过q点作横轴的平行线交纵轴于一点,读得 yq=0.925,则最小回流比如下: 取操作回流比为 R=2Rmin=20.303=0.606 (3) 求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=0.60629.2=17.6592Kmol/h V=(R+1)D=(0.606
13、+1)29.2=46.8952Kmol/h L=L+F=17.6592+40.31=57.9692Kmol/h V=V=46.8952Kmol/h(4)求操作线方程精馏段操作线方程 : 提馏段操作线方程: (5)图解法求理论板层数如附图1,将x=0.702带入精馏段操作线方程,得出y=0.8787,在图中找出该点记为d,连接ad两点即得精馏段操作线;在对角线上找到c点(0.0028,0.0028),连接cd两点即得提馏段操作线。自a点开始在操作线和平衡线之间作阶梯线。求解结果为:1.0 0.9 0.8 0.70.60.5 0.4 0.2 0.1 0.3 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
14、0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0图3-2苯-氯苯物系精馏分离理论塔板数的图解图解得NT=918块(不含釜)。其中,精馏段块,提馏段NT2 5块,第4块为加料板位置。3.2实际板层数的求解3.2.1全塔效率根据奥康奈尔关联法, 故假设成立,总板效率ET=0.483.2.2实际塔板数精馏段:块,取块提馏段:块,取块总塔板数:块。4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1操作压力的计算塔顶操作压力: 每层塔板压降: 进料板压力: PF=105.33+0.76=109.5Kpa 塔底操作压力: 精馏段平均压强: 提馏段平均压强: 4.2平均温度表4-1 苯、氯苯Antoine常数数据
15、表ABC温度范围(K)苯6.019071204.682-53.072279-3776.068321236.034-48.99353-4226.36071466.083-15.44420-521氯苯6.104161431.83-55.515335-4056.629881897.415.21405-597假设塔顶的泡点温度,则纯组分的饱和蒸气压为对苯 对氯苯 代入泡点方程和露点方程,得 故假设正确,塔顶温度为假设塔顶的进料板温度t=91.8,则纯组分的饱和蒸气压为对苯 对氯苯 代入泡点方程和露点方程,得 假设正确,故进料板温度为假设塔底的泡点温度,则纯组分的饱和蒸气压为对苯 对氯苯 代入泡点方程,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 氯苯 分离 过程 板式 精馏塔 课程设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-2174282.html